c++ / Лаб 10. Указатели, символьные строки и функции

Лабораторная работа №10

Тема: Указатели, символьные строки и функции.

Цель: совершенствование практических навыков в работе с указателями и получение навыков в работе с функциями пользователя.

Теми для предварительной проработки

Указатели. Типизированные указатели.

Указатели та массивы.

Функции пользователя

Задания для выполнения

Разработать функцию, которая выполняет ту обработку символьной строки, которая определена в Вашем индивидуальном задании. При реализации функции запрещается пользоваться функциями библиотек языка C.

Примечания:

1.В большинстве заданий необходимо предусмотреть работу функции при некорректном задании ее параметров.

2.В тех заданиях, где применен термин "слово", под ним понимается любая последовательность символов, ограниченная любым числом пробелов и/или началом/концом строки.

Варианты индивидуальных заданий Вариант 1

Функция подсчитывает количество слов в строке.

Вариант 2

Функция дописывает одну строку в конец другой.

Вариант 3

Функция выделяет первое слово из строки.

Вариант 4

Функция сравнивает две строки, игнорируя различия в регистрах.

Вариант 5

Функция разбивает строку на две части: до первого вхождения заданного символа и после него.

Вариант 6

Функция выравнивает строку по левому краю до заданной длины.

Вариант 7

Функция копирует строку в другую строку заданной длины и размещает текст первой строки по центру второй строки.

Вариант 8

Функция удаляет из строки заданное количество символов, начиная с заданной позиции.

Вариант 9

Функция определяет в строке номер позиции слова с заданным номером.

Вариант 10

Функция заменяет символы строки из одного заданного алфавита на символы другого алфавита.

Вариант 11

Функция находит последнее вхождение в строку заданной подстроки

Вариант 12

Функция доводит длину строки до заданной, вставляя пробелы между словами

Вариант 13

Функция находит в строке первый символ, который входить в другую заданную строку.

Вариант 14

Функция удаляет из строки слово с заданным номером

Вариант 15

Функция перекрывает символы строки заданным количеством символов другой строки, начиная с заданной позиции.

Вариант 16

Функция находит в строке первый символ, который не входить в другую заданную строку.

Вариант 17

Функция сравнивает две строки, игнорируя количество пробелов между словами

Вариант 18

Функция удаляет из начала и из конца строки заданный символ.

Вариант 19

Функция выделяет из строки заданное количество слов, начиная со слова с заданным номером

Вариант 20

Функция выравнивает строку по правому краю до заданной длины.

Вариант 21

Функция вставляет в строку другую строку, начиная с заданной позиции.

Вариант 22

Функция переводит строку, содержащую десятичное представление целого числа, в строку, содержащую его шестнадцатиричное представление.

Вариант 23

Функция находит первое вхождение в строку заданной подстроки

Вариант 24

Функция дописывает одну строку у начало другой

Вариант 25

Функция заменяет в строке все множественные вхождения заданного символа одним

Вариант 26

Функция заменяет в строке одну заданную комбинацию символов другой заданной комбинацией

Вариант 27

Функция переписывает все символы строки в обратном порядке.

Вариант 28

Функция определяет длину слова с заданным номером

Вариант 29

Функция копирует строку в другую строку заданное количество раз

Вариант 30

Функция выделяет из заданной строки подстроку заданной длины, начиная с заданной позиции.

Пример решения задачи (вариант 30)

Разработка спецификаций функции.

Дадим функции, которую мы создаем, имя substr(). Состав и типы ее параметров достаточно просто могут быть определены из задания: это должны быть строкаисточник данных (src), строка-результат (dest), начальная позиция (pos) и длина результата (len).

Строки должны быть определены в той функции, которая вызывает нашу, следовательно, функции substr() передаются указатели на эти строки. Остальные параметры должны быть целыми числами. Обратите внимание на наши соображения по поводу размещения символьных строк. Вполне понятно, что память для строкиисточника должна быть выделена во внешней функции. Но то же самое мы предусматриваем и для строки-результата - почему? Если мы объявим строкурезультат как локальную в функции substr(), то память для нее будет выделена в нашей функции, и эта память будет освобождена, когда выполнение функции закончится, следовательно, та функция, которая вызвала нашу, воспользоваться результатом не сможет. Если же мы выделим память в нашей функции явным образом (с помощью malloc()), то память сохранится, но тогда на ту функцию, которая вызвала нашу, возлагается обязанность явным образом освободить эту память, когда строкарезультат уже не будет нужна. Проанализируем возможности некорректного задания параметров при вызове функции. Во-первых, параметры pos и len не могут иметь отрицательного значения - оно просто не имеет смысла. Во-вторых, возможно такое значение параметра pos, которое будет превышать длину строки-источника. Будем считать все эти случаи ошибочным заданием параметров. Что должна делать функция при ошибочном задании параметров? Можно предложить три варианта:

1.Функция аварийно завершает работу всей программы.

2.Функция никак не реагирует на ошибку.

3.Функция возвращает какой-то признак ошибки.

Из этих вариантов мы выбираем третий, исходя из тех соображений, что функция может использоваться в большом числе программ, так что пусть внешняя программа, получив признак ошибки, сама принимает решение о дальнейших действиях при ошибке. А если так, то наша функция должна возвращать признак ошибки. Удобно сделать этот признак именно тем значением, которое функция возвращает.

Установим, что это значение будет 0 при нормальной работе функции, а при ошибке в параметрах это значение будет -1, а строка-результат будет пустой.

который "работает на уменьшение". В каждой итерации цикла pos уменьшается на 1 (блок 5), а указатель src увеличивается на 1 (блок 4). Когда pos уменьшится до 0 (блок 3) - указатель должен быть установлен на нужный символ. Но есть возможность того, что мы достигнем конца строки раньше, чем символа с номером pos. Эта возможность проверяется отдельно (блок 2) - не показывает ли src на символ с кодом 0 - признак конца строки. Следовательно, выход из цикла возможен либо по достижению нужного символа (блок 3), либо по достижению конца строки, причем, последнее возможно только при некорректном задании параметров. После выхода из цикла проверяется корректность задания параметров: не задана ли отрицательная длина подстроки (блок 6) и не выходит ли pos за пределы строки (блок 7). Отметим, что если значение pos ошибочно задано отрицательным, то цикл блокЁв 2 - 5 не выполнится ни одного раза и в блоке 7 значение pos будет ненулевым. Оно также будет ненулевым, если pos превышает длину строки-источника. В любом случае некорректного задания возвращаемое значение ret устанавливается в -1 (блок 8), и управление переходит на завершение функции.

Если же параметры заданы корректно, выполняется второй цикл (блоки 9 - 13). Этот цикл имеет параметром параметр функции len, который тоже " работает на уменьшение ". В каждой итерации символ, на который показывает указатель src, пересылается туда, куда показывает указатель dest (блок 11) после чего оба эти указателя увеличиваются на 1 (блок 12), а len уменьшается на 1. Когда значение len достигнет 0, это означает, что из источника в результат переслано уже len символов и происходит выход из цикла (блок 10). Другая возможность выхода - если будет найден конец строки прежде, чем закончится пересылка (блок 9). После выхода из цикла проверяется остаток в переменной len (блок 14). Если он нулевой, значение для ret устанавливается в 0 (блок 16), если нет - это означает, что переслано меньшее количество символов, и значение ret устанавливается в 1 (блок 17).

Перед завершением в любом случае записывается признак конца строки туда, куда показывает dest (блок 17). Если функция завершается из-за некорректного задания параметров, это обеспечит пустую строку по адресу dest. То значение ret, которое было установлено при выполнении алгоритма, возвращается функцией (блок 18).

Функция substr(). Текст программы.

Заголовок функции substr() полностью соответствует ее описанию, сформулированному при разработке спецификаций функции. В функции объявляется только одна локальная переменная - ret - в которой формируется то значение, которое возвращает функция.

Цикл, который на схеме алгоритма представлен блоками 2 - 5, реализован одним оператором:

for(; pos&&*src; pos--, src++);

Начальные установки для цикла не нужны. Оба условия выхода из цикла проверяются одним выражением:

pos&&*src,

что эквивалентно:

(pos==0)&&(*src=0),

в конце каждой итерации уменьшается pos и увеличивается src. Тело этого цикла пустое.

Единственный условный оператор: if (pos||(len<0)) ret=-1;

является программной реализацией проверок некорректного задания параметров (блоки 6 - 8).

Если параметры корректны, следующий оператор цикла выполняет пересылку символов из источника в результат (блоки 9 - 13):

for(;len&&*src; *dest++=*src++,len--);

Этот цикл тоже имеет пустое тело, ибо все действия, которые нужно в нем выполнять заданы в заголовке цикла.

После цикла проверяется остаток и устанавливается значение ret (блоки 14 - 16): ret = len ? 1 : 0;

Перед возвратом еще записывается признак конца строки (символ с кодом 0) в результат (блок 17):

*dest=0;

При завершении функция возвращает (блок 18) значение ret: return ret;

Функция main()

Основным результатом нашего проекта должна быть функция substr(). Но эта функция не может выполняться самостоятельно, она должна вызываться из какойнибудь внешней функции. Вообще для выполнения любого программного кода, написанного на языке C, в нем должна быть функция main(). На эту функцию мы возлагаем задачи ввода данных и вывода результатов. Следовательно, чтобы заставить нашу функцию substr() выполняться и проверить ее выполнение, мы должны создать также и функцию main().

Переменные функции main()

Вфункции main() должны быть объявлены переменные для:

строки-источника: char s1[80];

строки-результата: char s2[80];

позиции первого символа в подстроке: int n;

длины подстроки: int l;

того значения, которое вернет функция substr(): int r;

Пользуясь случаем, сделаем небольшое отступление, чтобы предупредить Вас про возможность ошибки, которую часто допускают начинающие программисты. Зная, что обращение к символьным строкам в языке C происходит через указатель на начало строки, такие программисты иногда объявляют символьную строку как char *. Но такое объявление, например:

char *s1;

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <windows.h> #include <iostream>

int substr(char *, char *, int, int);

printf("Введите строку >"); /* ввод строки-источника */

if (!strcmp(gets(s1),"***")) break; /* ввод остальных параметров */ printf("Введиту pos len>"); scanf("%d %d",&n,&l);

/* обращение к функции substr() */ r=substr(s1,s2,n,l);

/* вывод результатЁв */ printf("pos=%d, len=%d\n",n,l); printf("s1=>>%s<<\n",s1); printf("s2=>>%s<<\n",s2); printf("R=%d\n\n",r); gets(s1);

for(;len&&*src; *dest++=*src++,len--); /* проверка длины результата */

ret = len ? 1 : 0;

}

/* запись признака конца в результат */ *dest=0;

return ret;

}

Отладка программы

При отладке программы в пошаговом режиме следует отслеживать:

правильность передачи параметров функции,

правильность выхода на начальный символ подстроки,

правильность контроля параметров,

правильность копирования символов,

правильность окончательного формирования строки-результата (достаточно распространенной ошибкой является отсутствие признака конца в строке-результате).

Следует отметить, что при наличии некоторых ошибок отладка может быть несколько неудобной за счет того, что в функции применены очень мощные операторы цикла, которые занимают одну строку. В пошаговом режиме все итерации такого цикла выполняются за один шаг. При наличии ошибок в цикле, возможно, нужно будет "разгружать" оператор цикла - переносить часть действий из заголовка цикла в его тело.

Очень важно подобрать для отладки такие входные данные, которые позволили бы убедиться в правильном функционировании программы на всех ветвях ее алгоритма. Мы при отладке этой работы использовали во всех случаях строкуисточник вида: "0123456789". Такой вид позволяет легко установить по выводу на экран, какое преобразование было выполнено функцией. Параметры pos и len мы задавали в таких вариантах:

pos=10, len=3 - ошибка: позиция начала больше длины источника

Результаты работы программы