Модульное программирование 3

1.

2. Модульное программирование. Понятие функции.

Один из способов решения сложной задачи – это разбиение её на части. В этом состоит метод нисходящего программирования.

При программировании на языке Си сложная программа может быть разделена на более простые подзадачи( функции). Это позволяет: 1)упростить структуру программы; 2) избежать избыточности кода, т.к. функции записывают один раз, а вызывать её на выполнение можно многократно; 3) упростить процесс отладки и сопровождение программы, поместив часто используемые ф-ии в библ. Разработанные ф-ии можно сгруппировать в отдельные файлы (модули ) компилируемые отдельно, кот. затем объединяются в исполняемою программу с помощью компоновщика.

Ф-ия – это самостоятельная единица программы, реализующая конкретную задачу или её часть. Каждая программа написанная на Си должна содержать главную ф-ию «main».

3. Объявление и определение функции. Вызов функции.

Объявление(-написание прототипа)любой функции имеет следующий вид:

тип-результата имя-функции (спис.форм.перем.)

Определениефункции

{операторы}

Можно задать класс пам(обл видимости ф-ии) (пр:[класс] тип…)

.extern-глобальная видимость во всех модулях прогр.(умолч.)

.static-видимость только в пределах модуля, в кот определ ф-ия

Тип возвр. знач может быть люб кроме масс и ф-ии. Но может быть ук. на мА или ф-ию. Если ф-ия не возвр ни какого рез, то указывается тип void.

Имя ф-ии – это идентиф задаваемой программистом. Список форм парам: (тип имя_пар1, тип имя_пар2) Опред величины , кот требуется передать в ф-ию при её вызове. Может быть пустым. Тело ф-ии – это либо сост опер., либо блок с описателем перем, масс и т.д. Тело ф-ии не может содерж в себе определ др ф-ий. Из всякой ф-ии возможно обращение к др. ф. Однако они всегда явл внеш по отн к вызыв-ей ф-ие.др ф-ий. ызове. ей мере 2 поля: для хранения данных, для ук.

Вызов функции

имя-функции (список фактич. перем.) В объяв. опред и в вызове одной и той же ф-ии должно соблюдаться правило соотв типов и порядка следования парам.

4. Обмен информацией между функциями. Рекурсивные функции.

Способы:

1) С пом. глоб. перем.

2) Через возвращение ф-ией значения (оператор return).

- returnвыражение (в этом случ. знач. будет присвоено ф-ии в её типе)

- return (завершает выполн. ф-ии и передаёт вып. след. опер-у в вызыв-ей ф-ии)

3) Через параметры:

Три способа передачи пар-ра в ф-ию:

а) по значению ( оп-ры работают только с копиями знач-ий фактич-их парам)

б) по адресу (в стек заносятся копии адресов арг-тов, ф-ия осущ-ая доступ к этим адр может изм исх знач)

в)по ссылке (в ф-ию перед адр указ-ого при вызове парам) обозн int&z

Рекурс ф-ия – ф-ия, кот вызывает саму себя. Такая рек. наз-ся прямой. Косвенная рек.- когда 2 и более ф-ий вызывают др друга. Недостатки: расход времени и памяти на повторные вызовы ф-ий и передачу ей копий парам, а также опестн. переполн стека.

5. Библиотечные функции. Функции для работы в графическом режиме.

Любая прогр на Си содержит обращение к стандартной библ. Кроме того программист может созд собств библ. Их подключ с пом. директивы include (.h – header – заголовок).

На стадии предпроцессорной обр.прогр. происходит подстановка прототипов перед осн. ф-ией, после чего компилятор проверяет правильность обращения к ф-иям.

Сами библ. ф-ий хранятся в скомпил.виде и подлюч. к осн. прогр. на этапе компан-ки.

Библ. ф-ий можно разбить на группы по их назнач.:ввод/выв;матем.ф-ии;для управл.графич системой.

Функции для работы в графическом режиме.

Монитор ПК может работать в одном из 2-х режимов: тестовом и графич-ом. Наим. элем-ом изобр.яв-ся пиксель. В Си име-ся граф. библ. graphics.h. Она сод. большое кол-во ф-ий для: упр. цветом, созд.изобр.различ.формы, для вывода граф.текст.сообщ.,для упавл.курсором. Настройка этих ф-ий на работу осущ-ся путём подл.граф.драйвера. Граф.драйверы нах-ся в отдельных файлах с расш .BGIв каталоге BGI(Borl.Graph.Interf.).

Граф.ф-ии исп.понятие указателя текущ. позиции. Этот указатель идентиф. выбранный

пиксель и хар-ся парой цел.чмсел(гор.и верт.коорд.).

Иниц.гр.режима осущ. ф-иёй initgraph(&gd,&gm, «путь к BGI файлам). gd-гр.драйв.,gm-гр.режим.

Для обр.ошиб.при работе с гр-ой исп.ф-ия: graphresult().Эта ф-ия возвр. код последней исп.ф-ии. grOk=0

Цвет в гр.режиме Си имеет свой номер и буквенное обозн. Фон-setbkcolor(цв),цв лин. и симв.-setcolor(цв).

Парам.текста-settextstyle(шрифт,направл.,разм)

Характер и толщина лин.геом. объектов-setlinestyle(вид,образец,толщина)

Стиль закраски к-то области-setfillstyle(тип,закраска,цв)

Очистка экрана-cleardevice()/

Определ.макс.зная.по x (getmaxx()) и по y (getmaxy()).

Текущ корд. указат.курсора(getx(),gety()).

Перемещение указат-ля позиции moveto(x,y);moverel(dx,dy).

Установка парам. по умолч.-graphdefault();

Вывод точки на экран-putpixel(x,y,цв).

Вывод текста-outtext(«строка»),outtextxy(x,y, «строка»).

6. Графические примитивы.

Выводлин.-setwritemode(режим). 0-COPY_PUT,1-XOR_PUT. Если 0,то лин.затирает то,что было на экране.

Рисов.лин.-line(x1,y1,x2,y2),lineto(x,y),linerel(dx,dy)

Выв.прямоуг.-rectangle(x1,y1,x2,y2)

Ломан.лин.-drawpoly(кол-во вершин,указатель на массив целых)

Окр.(x,y,r)

Дуга arc(x,y,нач.угол,кон.уг,r)

Дуга эллипса (x,y,нач.угол,кон.уг,rx,ry)

Закр.прямоуг.bar(x1,y1,x2,y2)

Закр.параллел.bar3d(x1,y1,x2,y2,глубина,круша(от0до1))

Закр.элипс fillellipse(x,y,rx,ry)

Закр.круг pieslice (x,y,нач.угол,кон.уг,r)

Закр. секторэллипса sector(x,y,нач.угол,кон.уг,rx,ry)

Закр.произв.замкн.обл. floodfill(x,y,граница(должен совп.с цв контура)

7. Классы памяти.

В ПК память представляется разделён.насегменты. Исп.прогр-а сост.из:

1)Сегмента кода, в кот.расположены машинные команды.

2)Сегмент данных, в кот расп. глоб.перемен. и константы.

3)Сегмент стека, в кот расположены локал.перем.

Остальна дост-ая прогр.память наз-ся динам-ой или хепом(«куча»), в кот располож. динам.перем.

Под всякую переем. исп-ую в прогр. должно быть выделено место в памяти. Выделение пам.может происходить либо на стадии компиляции прогр., либо во время выполнения прогр.(для динам.перем.)

Каждая перем. имеет оперд. тип. Кроме того она имеет класс памяти. Существует 4 класса памяти: 1)extern(внеш.);2)auto(автоматич-ий);3)static(статический); 4)register(регистровый).

Класс пам.опред-ся местом её описания и ключевым словом.

Класс пам.определяет:

1)Область видимости (дей-я перем-х)

2)Время жизни пер.,т.е. продолж-ость её хранения в памяти.

В Си может быть 3 области видимости:

1)в пределах файла

2)в пр.блока{ }

3)в пр.прототипа ф-ии

Время жизни может быть либо на протяжении вып. всей прогр., либо по достяж.блока.

Внешний класс

Перем. опис. вне ф-ии наз-ся внеш. или глоб.(extern).Глоб. перем. размещается в сегменте данных и изначально обнуляется. Время жизни этой перем.-на протяж всей прогр., обл.действ-файл.

Автоматич. класс

Перем. описанная внутри ф-ии явл-ся локальной. По умолчанию объявленные в ф-ии пер-ые явл-ся автоматич. Перем. авт.класса размещаются в сегменте класса изначально не обнуляются. Время жизни и действие-блок, в кот описана перем.

Статический класс.

Перем.стат.кл. тоже явл.локальными. Они видны только в своём блоке, но в отличие от перем. класса auto они подобно глобальным переменным размещаются в сегменте данных, существуют на протяжении всей прогр. и однократно иниц.(при первом вхожд. в блок)

Регистровый класс

Регистровая пам.выделяется под локал. перем. Это самый быстрый и самый маленький вид памяти. Эту пам. исп. не реком., т.к. ей распоряжается компил.Размещение-регистр.пам.;обл.действ.-блок;вр.жизни-блок;иниц-нет.

8. Указатели: понятие, инициализация.

В процессе комп.прогр.имена перем. преобр. в адреса ячеек пам., в кот хранятся значения перем. Программист может определить собств. перем. для хранения адресов обл-ёй пам. Такие перем.наз-ся указателями.

Объявление ук.- (тип*имя перем.). Т.е. ук. не явл. самост. типом, он всегда связан с к-либо др. конкр. типом.

Ук. могут быть константой или перем., а так же указывать на константу или перем.

Инициализация ук.

Значение ук. перед его исп. обяз.должно быть иниц-но(т.е. присвоено нач.знач.)

1) присвоение ук. адреса сущ-его объекта

пример:

int a=5 int*pti=&a int*p=pti

Ук-ям можно присв. зн-я адресов объектов только того типа, кот они описаны: intb[10]; int*t=6?//присв. адр. начала масс-а

2) Присв. нужного знач.

ptf=NULL (это значит что отсутств. конкрет. адр. ссылки.

3) Выделение участка динам. пам. и присв. её адр. перем. Доступ к выделен. участ.динам.пам.произв.только ч/з ук-и.

Для работы с динам. пам. примен.опер-ии:NEW(для выделения пам.),delete(для освобожд.пам.)

пример:

1)int*n=newint(выделяется достат. для размещ. величины типа int учасика динам. пам. и записывается адр. начала этого участка в перем. n).

2) int*m=newint(10);(производится иниц. выделен. динам. пам. и запис. 10)

3) int*q=newint[10];(выделяется пам.под 10 величин типа int и записывается адрес начала этого участка в перем. q,кот может трактоватся как имя массива.

Чтобы освободить пам.

1) …delete n; 2)…delete m; 3)…delete [];

9. Операции с указателями.

1) Оп. разадресации(*)-косвенное обращение к объекту. Оп.разадр-ии предназначены для доступа к величине адрес кот хранится в ук. Эту опер. можно исп. как для получ. так и для изменен. знач. величины.

пример:

int a=5,b,d;

int*pti=&a;

….

b=*pti;d=pti+2;

cout<<b<<d;

2) Арифм. оп.

Арифм оп. с ук. автоматич. учитывают размер типа величин адресных ук.

Единицей измерения значения ук. явл.размер соответсв.ему типа. Эти оп. примен. в основном при работе со структурами данных последовательно размещённых в пам.(пр.:массивы). Если ук. на определённый тип увел. или умен. на константу его значение изм на величину этой конст. умноженную на размер объекта данного типа. Разность 2-х ук.-это разность их знач. делённая на размер типа в байтах. Суммирование ук. не допускается. Инкремент перемещает ук.к след.элем. масс., декремент – к предыдущ.

3) Сравнивание ук.

Допускается только для ук. одного типа.

4) Взятие адреса

Применимо к величинам имеющим имя и размещённым в оперативной памяти.

10. Указатели и массивы. Массив как параметр функции.

Имя масс. обозн. как ук.-константа на массив. В массиве intx[10] x-ук. на нулевой элемент масс-ва, т.е. x=&x[0]. Поэтому для доступа к элементам масс., кроме индексированных имён можно использовать разадрессованные ук.: имя[индекс]-*(имя+индекс) (пр:x[i]-*(x+i))

Т.к. имя масс. явл. ук.- константой, то его нельзя изм. в прогр., т.е. ему нельзя ничего присвоить.

Мас. как параметр ф-ии

При исп. в качестве парам масс-ва в ф-ию передаётся ук.на его первый элемент, т.е. масс.всегда передаётся по адресу. При этом инф. о кол-ве элем. масс. теряется и следует передавать его размерность ч/з отдельные парам. Передать масс. в ф-ию можно след. сп.:

1)func(inta[N],intN)

2)func(int a[], int N)

3)func(int *a, int N)

11. Динамические массивы.

Дин. масс. применяются если до начала работы прогр. неизв.сколько в масс.элем-в. Пам. под них выделяется с пом. операции new.

В дин. обл.пам.(heap) во время вып.прогр. Адр.её начала запис-ся в ук.(пр:intn=10; int*a=newint[n]//в дин.пам.выд.обл.пам.дост-я для размещ.10 элем.типа int.

Дин.мас-ы нельзя при созд. иниц-ать. и они не обнуляются.

Преимущество дин.мас.-размерность может быть переменной, т.е. объём пам. выд-ой под масс.определяется на этапе выполнен.прогр.

Обращение к элементу дин.мас.осущ. так же как к элементу обычного (a[3] или *(а+3)

Если дин. масс. в к-то момент работы прогр. больше не нужен необходимо освободить область пам. кот.он занимает с пом. операции delete[]a;

Для созд.дин.многомер.мас. необходимо указать в операции new все его размерности. Самая левая (первая) размерность может быть переменной.

пример:

int nstr=5;

int **m=(int**)new int[nstr][10];

или

int n;

cout int m=5;

cin>>n;

int(*a)[m]=new int[n][m];

Более универсальный способ выделения пам.под 2-мерн.мас., когда обе его размерности задаются на этапе выполнения прогр. Освобождение пам. из под мас. с любым кол-вом изменений вып. с пом. оп delete[].

12. Структуры: определение, инициализация.

С. – сложный тип данных, представляющий собой совокупность разнотипных элементов.

Тип стр. – обычно исп. при разработке информационных систем и баз данных.

Struct [ имя типа ]

{ тип 1 элемент_1;

тип 2 элемент_2;

…

тип n элемент_n;

}[список_описателей];

Элем-ы стр. наз-ся палями стр. и могут иметь любой тип, кроме типа эт.стр., но может быть ук-лем на него

пример:

struct student

{char fam[30];

int kurs;

char group[6];

float ball;}

student-имя стр.типа, кот. может быть назначен некот. перем.

Описание перем: [struct] student stud1, stud2(перем.структ.типа);

Может быть совмещено описание типа стр. и объявление перем-х этого типа

пример:

[struct] student

{char fam[30];

int kurs;

char group[6];

float ball;}

{stud1,stud2,*pst(ук.наструктуру);}

Поля стр. могут быть в свою очередь данными типа стр.

пример:

struct point

{float x: float y;};

struct line

{struct point p1;struct point p2;};

Инициал.перем.стр.типа

struct 1{a,b,c,d};

pointz={l;2;3}

Перем.стр.типа можно размещать в дин.обл.пам. Для этого надо описать ук.на стр.и выд.под неё место.(пр:student*pst=newstudent)

Доступ к элем. стр. осущ.с пом.опер.выбора (точка) при обращении к полю ч/з имя структ. и-> при обращении ч/з ук.

пример:

struct student stud1, *ps;

ps->stip=150;

К каждому элем. стр. перем. Stud 1 можно обратится тремя способами.

1) Stud 1. fam;

2) (* pst). fam;

3) pst -> fam

Если элем. стр. явл. др. стр., то доступ к её элем. осущ. ч/з 2 операции выбора.

Например:

Struct A

{ int a;

double x;

}

Struct B

{ Struct A b;

double x;

} S, x;

S.b.a=1;

S, b. x= 0.5;

S.x=0.125;

x. b. a=2;

x. b. x=-0.5;

x. x.=2.5;

Как видно из примера поля разных стр. могут иметь одинак. имена, т.к. у них разная область видимости. По этой же причине одинак. имена могут иметь полиструктуры и имя перем. из списка описателей ( не рекомендуется).

13. Операции над структурами.

1) Присвоение стр.,если они имеют одинак.тип.При этом происходит поэлементное копирование:

пример:

a) struct student stud1,stud2,*ps;

stud2=stud1;

(*ps)=stud1;

b) struct point a,b;

(a.x=1;a.y=1;)-(bx=ax;by=ay) b=a;

2) Вв/вывстр., какимас-ов, выполняетсяпоэлементно(пр:cin>>stud.fam>>stud.kurs; cout<<stud.fam<<” “<<stud.kurs<<endl;

3) Получение адр стр-ы(studentstud1,*ps; studentps=&stud1;).В отличие от масс. имя стр.не имеет никакого значения.

4)Стр-у можно возвращать в качестве значения ф-ии. Стр-у можно передавать в качестве парам.ф-ии.(пр: structpointmake(intx, inty) {structpointtemp; temp.x=x; temp.y=y; returntemp;} b =make(1.1);)

При вызове ф-ии в качестве фактич.аргум.указываются имена стр-ых перем-ых.(пр:structcomplexx,y,z;….z=add1(x,y);)

14. Массивы структур. Объединения.

Структуры, как и др. переменные, могут объединяться в массивы. Массив структур – это удобное ср-во представления и обработки табличной информации. Так например: сведения о ста студентах могут хранится в массиве структур:

Studentstud [100];

Тогда сведения об одном студенте могут обозначатся как:

stud [1]. fam;или

stud [5]. kurs;

Объединения

Об. представляют собой все поля кот представл. по одному адресу.(пр: union имя_типа {определения элементов};

Длина об. равна наибольшей из длин его полей. В каждый момент времени переменной типа об. хранится только одно значение. Об. применяются для экономии памяти в тех случаях когда известно, что больше одного поля одновременно не требуется.(пр: unions {inti; chark; longintL;};

15. Понятие потока. Классификация потоков.

Под вв/выв понимается процесс обмена инф. м/у оперативной пам. и внеш. устр-ми. Осн. понятием связанным с инф. на вне шустр явл-ся понятие «файл». Всякая опер вв/выв трактуется как опер обмена с файломи. Поэтому организация вв/выв в языке прогр-это организация работы с файлами.

Различают понятия внутр.(логического) и внешнего (физического). Аналогом понятия внутр. файла в Си явл понятие потока. Поток(stream)-это последовательность байтов, передаваемая в процессе вв/выв и независящая от конкретного устр., с кот производится обмен инф.

Чтение данных из потока наз-ся помещением или подключением.

По направлению обмена потоки можно разделить на входные(данные вводятся в пам.) и данные выводимые из памяти.

По виду устр. с кот. работает поток их можно разделить на:

-стандартные (для передачи данных от клав)

-файловые(для обмена инф. с файлами на внеш носит.)

-строковые(для работы с массивами симв в операт пам)

Для поддержки потоков библ Си содержит иерархию классов построенную на основе класса ios(includeoutputstream)

Этот класс содержит общие для вв и выв поля и методы.

Иерархия классов

16. Стандартные потоки.

Прямыми потоками класса ios (производными классами) явл-ся класс istream (класс входных потоков) и ostream(класс выходных потоков); потомком этих 2-х классов явл класс iostream вв/выв).

Объект cout принадлежит классу ofstream и представляет собой поток вывода связанный с дисплеем.Оп. поместить в поток cout<<aозначает, что зн. «а» должно быть выв. из пам.на дисплей.

Объект cin принадлежит iostream и явл.потоком связанным с клав. Операции:взять из потока cin>>а означает что значение перем. а должно быть вв с клав в пам.

17. Файловые потоки. Запись данных в файл. Режимы открытия файлов.

При обработке файлов в Си исп. 3 класса:

1)ifstream-класс входных потоков,вып.опер.вв. из файла.

2)ofstream-класс выходных пот,вып.опер.выв в файл.

3)fstream-класс двунаправленных ф.пот.,вып.вв/выв инф.

Эти классы явл. производными от классов istream,ostream,iostream. Поэтому они наследуют операции >>,<< и др.оп.

По способу доступа файлы можно разделить на:

1) последовательные (текстовые,чт. и зап. в кот.произв-ся с начала байт зи байтом)

2) файлы с произвольным доступом(бинарные, допускающие чт.и зап. в указ. позиц.)

Создание ф.послед.доступа и запись его данных.

1)#include<fstream.h>

2)объединяем файловую перем.выходного ф-ого потока.

ofstreamfout:

открываем физ-ий файл fout.open (“имя физ.файла”)

ofstreamfout(“output.txt [режим открытия ф.]);

3) Записываем в ф.инф. fout<<”z=”<<z<<endl;

4) Закр.ф. fout.close();

Режимы открытия файлов.

ios::app – отрк.ф.для добав. в конец

ios::ate – установить ук.на конец ф.

ios::in – откр.ф.для вв.

ios::out – откр.ф.для выв.(зап.)

ios::trunt – если ф.сущ.,то удалить. По умолч.устан.для ios::out

ios::nocreate – если ф.не сущ,выдать ош.

ios::noreplace – если ф. сущ., выдать Ош.

ios::binary – откр.ф. в двоичном режиме.

пример: ifstream fin(“input.txt”,ios::in|ios::nocreate)

18. Чтение данных из файла.

1) Подкл.библ. fstream

2) Объявл.ф-вую перем входного ф.потока.

3) откр.физ.ф. ifstream.fin(“input.txt”,[режим откр.ф.])

4) Вв данные из ф. fin>>a

5) Закрываем fin.close();

19. Форматирование данных: флаги форматирования. Манипуляторы.

Ф. может осущ 3-мя способами:

1) с пом. флагов

2) с пом. манипуляторов

3) с пом. форматирующих методов

1 способ

Флаги представл.собой отдельные виды объединенные в поле x_flags класса ios.

left-выравн. по левому краю

right-по правому(умолч)

dec: десятичн.сис.счисл.(умолч)

oсt: 8-ая сис.сч.

hex: 16-аясис.сч.

scientific:выв вещ.чисел в форме мантиссы с порядком.

fixet: выв вещ чисел в форме с фиксир. точкой.

Кроме флагов для форм-я исп.след.поля класса ios:

x_width- задаёт мин. ширину выв.

x_precision- задаёт кол-во цифр дроб.части при выв значения fixed или общее кол-во значащих цифр при выв знач scientific.

Манипуляторы. (<iomanip.h>)

М. делятся на:

1)простые, не требующие указания аргумента.

2)параметризированные: требуют парам.

Пользоваться манн.проще чем флагами.

Параметриз.ман.

setbase(intn)-задаёт парам сис.сч.

setfill-устанавливает символ заполнитель с кодом равным значению парам

setprecision- устанавливает макс.кол-во в дробной части, если число с фикс точкой, или если число представлено её мант. и парядком.

setw(int)-задаёт макс. ширину поля вв.

20. Строки: описание, ввод/вывод.

В Си 2 вида строк: Си строки и Класс стандартные библ Си, класс стринг. Си строка представл. собой масс симв завершающийся сим-м с кодом нуль(‘