10.Процедуры ввода-вывода. Потоковый ввод-вывод.
о вводе/выводе в C++
В языке С++ нет встроенных средств ввода/вывода — он осуществляется с помощью функций, типов и объектов, содержащихся в стандартных библиотеках. Используется два способа: функции, унаследованные из языка С, и объекты С++.
Основные функции ввода/вывода в стиле С:
int scanf (const char* format, ... ) // ввод
int printf(const char* format, ... ) // вывод
Они выполняют форматированный ввод и вывод произвольного количества величин в соответствии со строкой формата format. Строка формата содержит символы, которые при выводе копируются в поток (на экран) или запрашиваются из потока (с клавиатуры) при вводе, и спецификации преобразования, начинающиеся со знака %, которые при вводе и выводе заменятся конкретными величинами.
Пример программы, использующей функции ввода/вывода в стиле С:
#include
int main() {
int i;
printf("Введите целое число\п");
scanf("%d", &i);
printf("Вы ввели число %d, спасибо!", i);
return 0;
}
Первая строка этой программы — директива препроцессора, по которой в текст программы вставляется заголовочный файл, содержащий описание использованных в программе функций ввода/вывода (в данном случае угловые скобки являются элементом языка). Все директивы препроцессора начинаются со знака #.
Третья строка — описание переменной целого типа с именем i.
Функция printf в четвертой строке выводит приглашение «Введите целое число» и переходит на новую строку в соответствии с управляющей последовательностью \n. Функция scanf заносит введенное с клавиатуры целое число в переменную i (знак & означает операцию получения адреса), а следующий оператор выводит на экран указанную в нем строку, заменив спецификацию преобразова-
ния на значение этого числа.
А вот как выглядит та же программа с использованием библиотеки классов С++:
#include
int main() {
int i;
cout << "Введите целое число\n"; cin >> i;
cout << "Вы ввели число " << i << ", спасибо!";
return 0;
}
Заголовочный файлсодержит описание набора классов для управления вводом/выводом. В нем определены стандартные объекты-потоки cin для ввода с клавиатуры и cout для вывода на экран, а также операции помещения в поток < < и чтения из потока >>.
Можно использовать оба способа организации ввода\вывода, но в одной программе смешивать их не рекомендуется.
11.Оператор присваивания. Основные арифметические операции С++.
Для сокращённой записи выражений в языке программирования С++ есть специальные операции, которые называются операциями присваивания. Рассмотрим фрагмент кода, с использованием операции присваивания.1
2
3 int value = 256;
value = value + 256; // обычное выражение с использованием двух операций: = и +
value += 256; // сокращённое эквивалентное выражение с использованием операции присваивания
В строке 2 переменной value присваивается значение 512, полученное в результате суммы значения содержащегося в переменной value с числом 256. В строке 3 выражение выполняет аналогичную операцию, что и в строке 2, но выражение записано в упрощённом виде. В этом выражении присутствует операция присваивания со знаком плюс +=. Таким образом, операция += суммирует значение переменной value co значением, которое находится правее: 256, и присваивает результат суммы этой же переменной. Как видно из примера оператор в строке 3 короче оператора в строке 2, хоть и выполняет аналогичную операцию. Так что, если некоторую переменную нужно изменить, то рекомендуется использовать операции присваивания.
В С++ существует пять операций присваивания, не считая основную операцию присваивания: =.
+= операция присваивания-сложения;
-= операция присваивания-вычитания;
*= операция присваивания-умножения;
/= операция присваивания-деления;
%= операция присваивания-остатка от деления;
Договоримся называть операции присваивания через дефис, чтобы было понятно о какой именно операции идёт речь. В таблице 1 наглядно показаны примеры использования операторов присваивания в языке программирования С++.
Операции
присваивания в С++
Думаю, понятно, для чего нужны арифметические операции, арифметика в программирование намного проще чем в математике. Нас интересуют следующие арифметические операции в C++:
+ - сложение;
- - вычитание;
* - умножение;
/ - деление;
% - остаток от деления.
12.Выражения. Основные операции языка С++ .
Выражения и Операторы
В С++ имеется богатый набор операций, с помощью которых в выражениях образуются новые значения и изменяются значения переменных. Поток управления в программе задается с помощью операторов, а описания используются для введения в программе имен переменных, констант и т.д. Заметьте, что описания являются операторами, поэтому они свободно могут сочетаться с другими операторами.
Выражения
В С++ имеется большое число операций, и они будут объясняться там, где (и если) это потребуется. Следует учесть, что операции
~ (дополнение) amp; (И) ^ (исключающее ИЛИ) ! (включающее ИЛИ) «„ (логический сдвиг влево) “» (логический сдвиг вправо)
применяются к целым, и что нет отдельного типа данных для логических действий.
Смысл операции зависит от числа операндов. Унарное amp; является операцией взятия адреса, а бинарное amp; – это операция логического И. Смысл операции зависит также от типа ее операндов: + в выражении a+b означает сложение с плавающей токой, если операнды имеют тип float, но целое сложение, если они типа int. В #1.8 объясняется, как можно определить операцию для типа, определяемого пользователем, без потери ее значения, предопределенного для основных и производных типов.
В С++ есть операция присваивания =, а не оператор присваивания, как в некоторых языках. Таким образом, присваивание может встречаться в неожиданном контексте, например, x=sqrt(a =3*x). Это бывает полезно. a=b=c означает присвоение c объекту b, а затем объекту a. Другим свойством операции присваивания является то, что она может совмещаться с большинством бинарных операций. Например, x[i+3]*=4 означает x[i+3]=x[i+3]*4, за исключением того факта, что выражение x[i +3] вычисляется только один раз. Это дает привлекательную степень эффективности без необходимости обращения к оптимизирующим компиляторам. К тому же это более кратко.
В большинстве программ на С++ широко применяются указатели. Унарная операция * разыменовывает* указатель, т.е. *p есть объект, на который указывает p. Эта операция также называется косвенной адресацией. Например, если имеется char* p, то *p есть символ, на который указывает p. Часто при работе с указателями бывают полезны операция увеличения ++ и операция уменьшения –. Предположим, p указывает на элемент вектора v, тогда p++ делает p указывающим на следующий элемент.
– * англ. dereference – получить значение объекта, на который указывает данный указатель. (прим. перев.)
Операторы Выражения
Самый обычный вид оператора – выражение;. Он состоит из выражения, за которым следует точка с запятой. Например:
a = b*3+c; cout «„ «go go go“; lseek(fd,0,2);
Пустой оператор
Простейшей формой оператора является оператор:
;
Он не делает ничего. Однако он может быть полезен в тех случаях, когда синтаксис требует наличие оператора, а вам
оператор не нужен. 1.4.4 Блоки Блок – это возможно пустой список операторов, заключенный в фигурные скобки:
(* a=b+2; b++; *)
Блок позволяет рассматривать несколько операторов как один. Область видимости имени, описанного в блоке, простирается до конца блока. Имя можно сделать невидимым с помощью описаний такого же имени во внутренних блоках.
Оператор if
Программа в следующем примере осуществляет преобразование дюймов в сантиметры и сантиметров в дюймы. Предполагаемся, что вы укажете единицы измерения вводимых данных, добавляя i для дюймов и c для сантиметров:
#include «stream.h»
main() (* const float fac = 2.54; float x, in, cm; char ch = 0;
cout «„ "введите длину: "; cin “» x »» ch;
if (ch == 'i') (* // inch – дюймы in = x; cm = x*fac; *) else if (ch == 'c') // cm – сантиметры in = x/fac; cm = x; *) else in = cm = 0;
cout «„ in «« " in = " «« cm «« « cm\n“; *)
Заметьте, что условие в операторе if должно быть заключено в круглые скобки.
Операторы switch
Оператор switch производит сопоставление значения с множеством констант. Проверки в предыдущем примере можно записать так:
switch (ch) (* case 'i': in = x; cm = x*fac; break; case 'c': in = x/fac; cm = x; break; default: in = cm = 0; break; *) Операторы break применяются для выхода из оператора
switch. Константы в вариантах case должны быть различными, и если проверяемое значение не совпадает ни с одной из констант, выбирается вариант default. Программисту не обязательно предусматривать default.
Оператор while
Рассмотрим копирование строки, когда заданы указатель p на ее первый символ и указатель q на целевую строку. По соглашению строка оканчивается символом с целым значением 0.
while (p != 0) (* *q = *p; // скопировать символ q = q+1; p = p+1; *) *q = 0; // завершающий символ 0 скопирован не был
Следующее после while условие должно быть заключено в круглые скобки. Условие вычисляется, и если его значение не ноль, выполняется непосредственно следующий за ним оператор. Это повторяется до тех пор, пока вычисление условия не даст ноль.
Этот пример слишком пространен. Можно использовать операцию ++ для непосредственного указания увеличения, и проверка упростится:
while (*p) *q++ = *p++; *q = 0;
где конструкция *p++ означает: «взять символ, на который указывает p, затем увеличить p.»
Пример можно еще упростить, так как указатель p разыменовывается дважды за каждый цикл. Копирование символа можно делать тогда же, когда производится проверка условия:
while (*q++ = *p++) ;
Здесь берется символ, на который указывает p, p увеличивается, этот символ копируется туда, куда указывает q, и q увеличивается. Если символ ненулевой, цикл повторяется. Поскольку вся работа выполняется в условии, не требуется ни оного оператора. Чтобы указать на это, используется пустой оператор. С++ (как и C) одновременно любят и ненавидят за возможность такого чрезвычайно краткого ориентированного на выразительность программирования*.
– * в оригинале expression-oriented (expression – выразительность и выражение). (прим. перев.)
Оператор for
Рассмотрим копирование десяти элементов одного вектора в другой:
for (int i=0; i«10; i++) q[i]=p[i];
Это эквивалентно int i = 0; while (i«10) (* q[i] = p[i]; i++; *) но более удобочитаемо, поскольку вся информация, управляющая циклом, локализована. При применении операции ++ к целой переменной к ней просто добавляется единица. Первая часть оператора for не обязательно должна быть описанием, она может быть любым оператором. Например:
for (i=0; i«10; i++) q[i]=p[i];
тоже эквивалентно предыдущей записи при условии, что i соответствующим образом описано раньше.
Описания
Описание – это оператор, вводящий имя в программе. Оно может также инициализировать объект с этим именем. Выполнение описания означает, что когда поток управления доходит до описания, вычисляется инициализирующее выражение (инициализатор) и производится инициализация. Например:
for (int i = 1; i«MAX; i++) (* int t = v[i-1]; v[i-1] = v[i]; v[i] = t; *)
При каждом выполнении оператора for i будет инициализироваться один раз, а t MAX-1 раз.
Операции присваивания (=, +=, -=, *= и т. д.)
Операции присваивания могут использоваться в программе как законченные операторы.
Формат операции простого присваивания (=):
операнд_1 = операнд_2
Первый операнд должен быть L-значением, второй — выражением. Сначала вычисляется выражение, стоящее в правой части операции, а потом его результат записывается в область памяти, указанную в левой части (мнемоническое правило: «присваивание — это передача данных «налево»»). То, что ранее хранилось в этой области памяти, естественно, теряется.
#include
int main(){
int a = 3, b = 5, с = 7;
a = b; b = a; с = с + 1;
cout << "a = " << a;
cout << "\t b = " << b;
cout << "\t с = " << c;
return 0;
}
Результат работы программы:
a = 5 b = 5 c = 8
Внимание
При присваивании производится преобразование типа выражения к типу L-значения, что может привести к потере информации.
В сложных операциях присваивания ( +=, *=, /= и т п.) при вычислении выражения, стоящего в правой части, используется и L-значение из левой части. Например, при сложении с присваиванием ко второму операнду прибавляется первый, и результат записывается в первый операнд, то есть выражение а += b является более компактной записью выражения а = а + b.
Основные операции языка программирования C++
В таблице ниже приведен список основных операций, определенных в языке C++, в соответствии с их приоритетами (по убыванию приоритетов, операции с разными приоритетами разделены чертой).
Все приведенные в таблице операции, кроме условной и sizeof, могут быть переопределены (перегружены).Операция Краткое описание
Унарные операции
:: доступ к области видимости
. выбор
-> выбор
[ ] индексация
( ) вызов функции
<тип>( ) конструирование
++ постфиксный инкремент
— постфиксный декремент
typeid идентификация типа
dynamic_cast преобразование типа с проверкой на этапе выполнения
static_cast преобразование типа с проверкой на этапе компиляции
reinterpret_cast преобразование типа без проверки
const_cast константное преобразование типа
sizeof размер объекта или типа
— префиксный декремент
++ префиксный инкремент
~ поразрядное отрицание
! логическое отрицание
- арифметическое отрицание (унарный минус)
+ унарный плюс
& взятие адреса
* разадресация
new выделение памяти
delete освобождение памяти
(<тип>) преобразование типа
.* выбор
->* выбор
Бинарные и тернарные операции
* умножение
/ деление
% остаток от деления
+ сложение
- вычитание
<< сдвиг влево
>> сдвиг вправо
< меньше
<= меньше или равно
> больше
>= больше или равно
== равно
!= не равно
& поразрядная конъюнкция (И)
^ поразрядное исключающее ИЛИ
| поразрядная дизъюнкция (ИЛИ)
&& логическое И
|| логическое ИЛИ
? : условная операция (тернарная)
= присваивание
*= умножение с присваиванием
/= деление с присваиванием
%= остаток отделения с присваиванием
+= сложение с присваиванием
-= вычитание с присваиванием
<<= сдвиг влево с присваиванием
>>= сдвиг вправо с присваиванием
&= поразрядное И с присваиванием
|= поразрядное ИЛИ с присваиванием
^= поразрядное исключающее ИЛИ с присваиванием
throw исключение
, последовательное вычисление
Один и тот же знак может интерпретироваться по-разному в зависимости от контекста.
Рассмотрим основные операции подробнее.
Операции увеличения и уменьшения на 1 (++ и —)
Эти операции, называемые также инкрементом и декрементом, имеют две формы записи — префиксную, когда операция записывается перед операндом, и постфиксную. В префиксной
форме сначала изменяется операнд, а затем его значение становится результирующим значением выражения, а в постфиксной форме значением выражения является исходное значение операнда, после чего он изменяется.
#include
int main(){
int x = 3. у = 3:
printf("Значение префиксного выражения: %d\n", ++х):
printf("Значение постфиксного выражения: %d\n", у++);
printf("Значение х после приращения: %d\n", х);
printf("Значение у после приращения: %d\n", у);
return 0;
}
Результат работы программы:
Значение префиксного выражения: 4
Значение постфиксного выражения: 3
Значение х после приращения: 4
Значение у после приращения: 4
Операндом операции инкремента в общем случае является так называемое L-значение (L-value). Так обозначается любое выражение, адресующее некоторый участок памяти, в который можно занести значение. Название произошло от операции присваивания, поскольку именно ее левая (Left) часть определяет, в какую область памяти будет занесен результат операции. Переменная является частным случаем L-значения.
Операция определения размера sizeof
Она предназначена для вычисления размера объекта или типа в байтах, и имеет две формы:
sizeof выражение
sizeof ( тип )
Пример:
#1nclude
int ma1n(){
float x = 1;
cout << "sizeof (float) :" << sizeof (float);
cout << "\nsizeof x :" << sizeof x;
cout << "\nsizeof (x + 1.0) :" << sizeof (x +1.0):
return 0:
}
Результат работы профаммы:
sizeof (float): 4
sizeof x: 4
sizeof (x + 1.0): 8
Последний результат связан с тем, что вещественные константы по умолчанию имеют тип doublе, к которому, как к более длинному, приводится тип переменной x и всего выражения. Скобки необходимы для того чтобы выражение, стоящее в них, вычислялось раньше операции приведения типа, имеющей больший приоритет, чем сложение.
Операции отрицания (-, ! и ~)
Арифметическое отрицание (унарный минус -) изменяет знак операнда целого или вещественного типа на противоположный. Логическое отрицание (!) дает в результате значение 0, если операнд есть истина (не нуль), и значение 1, если операнд равен нулю. Операнд должен быть целого или вещественного типа, а может иметь также тип указатель. Поразрядное отрицание (~), часто называемое побитовым, инвертирует каждый разряд в двоичном представлении целочисленного операнда.
Деление (/) и остаток от деления (%)
Операция деления применима к операндам арифметического типа. Если оба операнда целочисленные, результат операции округляется до целого числа, в противном случае тип результата определяется правилами преобразования. Операция остатка от деления применяется только к целочисленным операндам. Знак результата зависит от реализации.
#include
int main(){
int x = 11, у = 4;
float z = 4;
printf("Результаты деления: %d %f\n", x/y, x/z);
printf("Остаток: %d\n", x%y);
return 0;
}
Результат работы программы:
Результаты деления: 2 2.750000
Остаток: 3
Операции сдвига ( << и >> )
Применяются к целочисленным операндам. Они сдвигают двоичное представление первого операнда влево или вправо на количество двоичных разрядов, заданное вторым операндом. При сдвиге влево ( << ) освободившиеся разряды обнуляются. При сдвиге вправо (>>) освободившиеся биты заполняются нулями, если первый операнд беззнакового типа, и знаковым разрядом в противном случае. Операции сдвига не учитывают переполнение и потерю значимости.
Операции отношения (<. <=, >, >=, ==, !=)
Сравнивают первый операнд со вторым. Операнды могут быть арифметического типа или указателями. Результатом операции является значение true или false (любое значение, не равное нулю, интерпретируется как true). Операции сравнения на равенство и неравенство имеют меньший приоритет, чем остальные операции сравнения.
Внимание
Обратите внимание па разницу между операцией проверки на равенство (==) и операцией присваивания (=), результатом которой является значение, присвоенное левому операнду.
Поразрядные операции (&, |, ^)
Применяются только к целочисленным операндам и работают с их двоичными представлениями. При выполнении операций операнды сопоставляются побитово (первый бит первого операнда с первым битом второго, второй бит первого операнда со вторым битом второго, и т д.).
При поразрядной конъюнкции, или поразрядном И (операция обозначается &) бит результата равен 1 только тогда, когда соответствующие биты обоих операндов равны 1.
При поразрядной дизъюнкции, или поразрядном ИЛИ (операция обозначается |) бит результата равен 1 тогда, когда соответствующий бит хотя бы одного из операндов равен 1.
При поразрядном исключающем ИЛИ (операция обозначается ^) бит результата равен 1 только тогда, когда соответствующий бит только одного из операндов равен 1.
#include <iostream.h>
int main(){
cout << "\n 6 & 5 = " << (6 & 5);
cout << "\n 6 | 5 = " << (6 | 5);
cout << "\n 6 ^ 5 = " << (6 ^ 5);
return 0;
}
Результат работы программы:
6 & 5 = 4
6 | 5 = 7
6 ^ 5 = 3
Логические операции (&& и ||)
Операнды логических операций И (&&) и ИЛИ (||) могут иметь арифметический тип или быть указателями, при этом операнды в каждой операции могут быть различных типов. Преобразования типов не производятся, каждый операнд оценивается с точки зрения его эквивалентности нулю (операнд, равный нулю, рассматривается как false, не равный нулю — как true).
Результатом логической операции является true или false. Результат операции логическое И имеет значение true только если оба операнда имеют значение true. Результат операции логическое ИЛИ имеет значение true, если хотя бы один из операндов имеет значение true. Логические операции выполняются слева направо. Если значения первого операнда достаточно, чтобы определить результат операции, второй операнд не вычисляется.