В языке C++ присутствуют общепринятые унарные операции, бинар-
ные операции и одна тернарная операция. Доступ к элементам массива также производится с помощью операции [ ], а вызов функции – это n-арная операция. Это важно понимать, поскольку в C++ допустимо для пользовательских классов переопределять почти все операции, за редким
исключением. Такое переопределение называется перегрузкой операции.
При разборе выражений следует знать приоритет и ассоциативность используемых операторов. Ассоциативность определяет принцип группи-
ровки в выражении нескольких одноприоритетных операций.
Рассмотрим только некоторые операции и выражения, отмечая их
специфические особенности.
Операции инкремента и декремента имеют две формы – префикс-
ную и постфиксную:
++a – префиксная форма; a++ – постфиксная форма.
Как было указано выше, операции инкремента и декремента в любой форме могут применяться только к именующим выражениям. Побочным эффектом выражения с такой операцией является увеличение или умень-
шение именующего выражения. Результатом вычисления выражения, ис-
пользующего префиксную форму, является значение именующего выраже-
ния после его изменения. Результатом вычисления выражения, использую-
щего постфиксную форму, является значение именующего выражения пе-
ред его изменением.
В качестве примера рассмотрим два случая:
a=5; |
a=5; |
b=a++; |
b=++a; |
В первом случае после выполнения двух операторов a=6 и b=5.
Во втором же случае – a=6 и b=6.
51
Операция присваивания используется в выражениях присваивания.
В выражении присваивания значение правого операнда присваивается ле-
вому. Левый операнд выражения присваивания должен быть именующим выражением, которое можно изменять. Результат выражения присваивания также будет именующим выражением – это будет левый операнд, после то-
го, как присваивание завершится. Это означает, что результат выражения присваивания может быть использован в другом выражении, в частности,
в другом выражении присваивания:
a=b=0;
Операция присваивания имеет предпоследний приоритет, более низ-
кий приоритет только у операции запятая. Операция присваивания право-
ассоциативна (несколько подряд записанных выражений присваивания вы-
числяются справа налево). Помимо обычного присваивания, существует несколько других операций присваивания, каждая из которых является со-
кращением для операции и присваивания. Например +=, –=, *= и т. п.
Операция запятая позволяет использовать два выражения там, где синтаксис C++ допускает только одно выражение. Например, оператор цикла for предполагает использование трех выражений в заголовке – вы-
ражения инициализации, выражения условия продолжения и выражения итерации. Если при повторении цикла необходимо изменять значения сразу двух переменных, в выражении итерации можно использовать операцию запятая:
for (k=j=0; k<n; k++, j=k*2)
Иногда удобно использовать операцию запятая и в выражении ини-
циализации.
Операция запятая гарантирует сериализацию вычисления выражения.
Это означает, что левый операнд будет вычислен раньше правого. Поэтому результат вычисления левого операнда может быть использован при вы-
52
числении правого. Результатом выражения с операцией запятая является значение правого операнда. Операция запятая имеет самый низкий прио-
ритет.
Для работы с динамической памятью в С++ используются операции new и delete. Использование операций new и delete уже было проде-
монстрировано в п. 1.8.
Операция выделения памяти new сначала резервирует необходимое для размещения объекта или массива объектов количество динамической памяти, а затем конструирует в выделенной памяти объект (выполняет его инициализацию). Результатом выражения с операцией new является указа-
тель на выделенную память. Если выделить необходимое количество памя-
ти не удалось, результатом будет или нулевой указатель, или генерация ис-
ключительной ситуации.
Операция delete служит для уничтожения динамического объекта или массива объектов и освобождения памяти. Значением выражения delete является void.
Рассмотрим еще один пример, где используется динамическая струк-
тура данных – дерево.
Пример 13. Создать и распечатать сбалансированное дерево, содер-
жащее n целых чисел.
#include <iostream> #include <cmath> using namespace std;
struct elem{ int inf; elem* lt,*rt;
};
typedef elem* t_ptr; t_ptr create(int n); void erase(t_ptr t); void printLKR(t_ptr t);
53
void printTREE(t_ptr t,int n);
int main(){ int n, k=0; t_ptr tree;
cout<<"Number of elements? (Cardinality) "; cin>>n;
tree=create(n); cout<<endl<<"Infix bypass"<<endl; printLKR(tree); cout<<endl<<"Print Tree"<<endl; printTREE(tree,0);
erase(tree); return 0;
}
void printTREE(t_ptr t, int n) { if (t!=NULL) {
printTREE(t->rt,n+1); for (int i=0; i<n; i++)
cout<<" "; cout<<t->inf<<endl; printTREE(t->lt,n+1);
}
}
t_ptr create(int n) { t_ptr p;
int d;
if (n>0) {
p= new elem; cout<<"Another element?"; cin>> p->inf;
d= n/2; p->lt=create(d); p->rt=create(n-1-d); return p;
}
else
return NULL;
}
void printLKR(t_ptr t) { if (t!=NULL) {
printLKR(t->lt); cout<<t->inf<<" "; printLKR(t->rt);
}
}
54
void erase(t_ptr t) { if (t!=NULL) {
erase(t->lt); erase(t->rt); delete(t);
}
}
В приведенной выше программе показано также использование ре-
курсивных функций.
На рис. 2 приведены результаты двух выводов дерева: при инфикс-
ном обходе слева направо и в виде «перевернутого» дерева.
Рис. 2. Вывод сбалансированного дерева
1.10.Операторы (управляющие инструкции)
Кратко отметим особенности операторов языка С++: оператора вы-
ражения, оператора объявления, операторов цикла, операторов выбора,
операторов перехода, оператора блока (составного оператора) и пустого оператора. Синтаксические правила для операторов применимы рекурсив-
но, поэтому везде, где правилами синтаксиса требуется оператор, может быть использован практически любой оператор.
По правилам синтаксиса любой оператор, кроме составного (блока),
должен завершаться точкой с запятой.
55
Пустой оператор вводится для того, чтобы иметь возможность опус-
кать при необходимости оператор там, где нет никакого действия. Пустой оператор должен завершаться точкой с запятой. Например, иногда удобно использовать оператор цикла, в котором отсутствует тело цикла:
for (k=s=0; k<n; k++, s+=1.0/k);
Оператор «выражение» представляет собой любое выражение, за которым следует точка с запятой. Поскольку результат оператора выраже-
ния не используется, этот оператор включается в программу ради его по-
бочных эффектов. Некоторые примеры приведены в табл. 2.
|
|
Таблица 2 |
|
Примеры побочных эффектов |
|
|
|
|
Оператор выражения |
|
Побочный эффект оператора выражения |
|
|
|
b++; |
|
Увеличение значения переменной b |
|
|
|
a=0.5; |
|
Присваивание значения переменной a |
|
|
|
strcpy(s1,s2); |
|
Копирование одной строки в другую |
|
|
|
delete s; |
|
Освобождение памяти, занимаемой динамическим |
|
|
объектом |
a+b; |
|
Оператор выражения не имеет побочного эффекта |
|
|
|
Вязыке С++ существуют три вида операторов цикла: for, while
иdo while.
Общий вид оператора цикла for:
for (инициализация; условие; итерации) оператор
Все три части, входящие в заголовок цикла (инициализация, условие и итерация), являются выражениями. Выражение итерации выполняется перед каждым повторением цикла, кроме первого. Условие проверяется перед каждым повторением цикла. Выражение инициализации выполняет-
ся перед первым выполнением оператора цикла. Важно, что все три выра-
56
жения в заголовке могут отсутствовать. При этом отсутствующее выраже-
ние условия считается всегда истинным.
Например, бесконечный цикл можно записать следующим образом:
for (;;) оператор
Циклы while и do while отличаются следующим: первый опера-
тор проверяет условие перед каждой итерацией, второй – перед всеми,
кроме первой:
while (условие) оператор
do оператор while (условие)
В языке С++ (С), в отличие от языка Паскаль, обе формы операторов цикла используют условие для продолжения повторений.
Ветвление в программе организуется операторами if else
и switch:
if (условие) |
switch (целочисленное выражение) |
||
оператор1 |
{ |
|
|
[else |
case конст-выр1 |
: операторы |
|
оператор2] |
case конст-выр2 |
: операторы |
|
|
. . . |
|
|
|
default |
: операторы |
|
|
} |
|
|
Оператор switch существенно отличается от аналогичного операто-
ра в языке Паскаль.
В языке С++ каждое конст-вырN действует только как метка строки,
а не как разграничитель вариантов.
Метка определяет, куда будет осуществлен переход при конкретном значении целочисленного выражения. После этого перехода будут по по-
рядку выполняться все операторы, следующие за этой строкой, если только явно не указано иное. Чтобы воспрепятствовать выполнению следующего варианта, необходимо использовать оператор break.
57
Если выяснилось, что ни одна из констант не подходит, при наличии ветви, помеченной словом default, выполняется помеченная им ветвь.
Ветвь, помеченная default, может отсутствовать. Чаще всего оператор switch используется для организации простых меню и проверок, в кото-
рых нужно разделить большое количество вариантов обработки.
Пример 14. Ввести последовательность символов, завершающуюся символом $. Посчитать, сколько раз среди вводимых символов встретились
цифры 0, 1, 3, 7.
#include <iostream> using namespace std; int main() {
char ch;
int c0,c1,c3,c7, all; c0=c1=c3=c7=all=0;
cout<<"Enter the string of characters, terminated by $"; cin.get(ch);
while (ch!='$') { all++;
switch (ch) {
case '0': c0++; break; case '1': c1++; break; case '3': c3++; break; case '7': c7++; break; default: break;
}
cin.get(ch);
}
cout<<"all characters-"<<all<<"\n"; cout<<"digit 0-"<<c0<<" digit 1-"<<c1; cout<<" digit 3-"<<c3<<" digit 7-"<<c7<<"\n"; return 0;
}
Функция, определенная в классе istream библиотеки <iostream>,
char istream::get();
извлекает из входного потока один символ и возвращает извлеченный символ.
58
В результате изучения модуля студент должен уметь:
∙реализовывать алгоритмы решения несложных вычислительных задач на языке С++, с оформлением одной или нескольких функций;
∙выделять при решении сложных задач логически связные функции и оформлять их в виде отдельных файлов;
∙писать заголовочные файлы для подключения своих функций.
В результате изучения модуля студент должен знать:
∙как описываются и используются переменные базовых типов;
∙какие операции могут быть использованы при построении выражений;
∙чем отличаются выражение и оператор «выражение»;
∙как использовать управляющие инструкции (операции) при организа-
ции программ;
∙как описывать и использовать динамические структуры данных.
Вопросы для рубежного контроля
1)Для чего нужна директива препроцессора:
#include <iostream>
2)Для чего в программе на С++ нужна функция main()?
3)Чем различаются объявление функции и ее определение?
4)Как в С++ специфицируется передача параметра по ссылке?
5)Какие функции называются перегруженными?
6)Могут ли описания функций на С++ быть вложены друг в друга?
7)Для чего используются объекты cin и cout?
8)Перечислить все целочисленные типы данных.
59
9)Какие особенности записи выражений следуют из полиморфизма операции деления?
10)Для чего используются поразрядные логические операции?
11)Каково назначение каждого из выражений в заголовке оператора for?
12)В чем заключается различие между именующими и значащими вы-
ражениями?
13)Для чего нужна операция запятая? Что является ее результатом?
14)Каково назначение тернарной операции?
15)Описать использование операций new и delete.
16)Как используется указатель для доступа к полям структуры?
17)В чем заключается различие между циклом while и do while?
Задания для самостоятельной работы
1.Найти ошибки в каждом из следующих фрагментов программы и объяснить, как их можно исправить. Для проверки внесенных исправлений
необходимо написать программу, вставить в нее фрагменты и откомпили-
ровать.
a)int g() {
cout << "внутри функции g" << endl; int h() {
cout << "внутри функции f" << endl;
}
}
b) int sum(int x, y) { int result; result=x+y;
}
c) //рекурсивное вычисление суммы всех целых чисел от 1 до n int sum(int n) {
if (n==0) return 0;
else
n=sum(n-1);
}
60