8.2. Посилання
Посилання є синонімом імені (псевдонім), вказаного при ініціалізації посилання. Посилання можна розглядати як вказівку, яка завжди розіменовується. Формат оголошення посилання:
тип & ім'я;
де тип – це тип величини, на яку вказує посилання; & – оператор посилання, який означає, що наступне за ним ім'я є ім'ям змінної типу посилання, наприклад:
int x;
int& t = x; // посилання t – альтернативне ім'я для x (псевдонім)
const char& cc = '\n'; // посилання на константу
Треба запам'ятати наступні правила:
1. Змінна-посилання повинна явно ініціалізуватися при її описі, крім випадків, коли вона є параметром функції.
2. Після ініціалізації посиланню не може бути привласнена інша змінна.
3. Тип посилання повинен збігатися з типом величини, на яку воно посилається.
4. Не дозволяється визначати вказівки на посилання, створювати масиви посилань та посилання на посилання.
Посилання застосовуються найчастіше як параметри функцій і типів повертаємих функціями значень. Посилання дозволяють використовувати у функціях змінні, які передаються за адресою, без операції розадресації, що покращує читаємість програми. Посилання, на відміну від вказівки, не займає додаткового простору в пам'яті і є просто іншим ім'ям величини. Операція над посиланням приводить до зміни величини, на яку вона посилається.
Посилання – це псевдоніми для об’єктів.
Для встановлення псевдоніму, він повинен бути того ж типу, що і змінна.
int i;
int &ir = i;
Для змінної i встановлюється псевдонім ir. Присвоювання ir значення та його використання значення дасть той же результат, що і присвоювання значення та використання i.
ir = 3;
j = ir * i; //результат 9
8.3. Одновимірні масиви
При використанні простих змінних кожної області пам'яті для зберігання даних використовується своє ім'я. Якщо з групою величин однакового типу потрібно виконувати одноманітні дії, їм дають одне ім'я, а розрізняють по порядковому номеру. Це дозволяє компактно записувати безліч операцій за допомогою циклів. Кінцева іменована послідовність однотипних величин називається масивом. Опис масиву в програмі відрізняється від опису простої змінної наявністю після назви квадратних дужок, в яких задається кількість елементів масиву (розмірність):
float а [10]; // опис масиву з 10 дійсних чисел
Елементи масиву нумеруються з нуля. При описі масиву використовуються ті ж типи даних, що і для простих змінних. Значення, якими треба ініціалізувати масив при оголошенні, записуються у фігурних дужках. Значення елементам привласнюються по порядку. Якщо елементів в масиві більше, ніж проініціалізованих, елементи, для яких значення не вказані, заповнюються нулями:
int b[5]= {3, 2, 1};
// b[0] = 3; b[l] = 2; b[2] = l; b[3] = 0; b[4] = 0;
Розмірність масиву разом з типом його елементів визначає об'єм пам'яті, необхідний для розміщення масиву, це виконується на етапі компіляції, тому розмірність може бути задана тільки цілою додатною константою або константним виразом. Якщо при описі масиву не вказана розмірність, компілятор виділить пам'ять по кількості значень, що були проініціалізовані при оголошенні масиву.
Щоб отримати доступ до елементу масиву після його імені вказується номер елементу (індекс) в квадратних дужках.
Приклади оголошення та ініціалізації одновимірних масивів:
Оголошення масивів.
int a[10],ss[20];
double cc[15],k[4];
Ініціалізація під час оголошення.
int m[5]={2,3,4,5,6};
або
int m[]={2,3,4,5,6};
double s[3]={1.23,4.57,8.675};
Для ініціалізації всіх елементів великого масиву нулями під час оголошення, проініціалізуйте його перший елемент, інші автоматично заповняться нулями.
Якщо масив оголошено глобально, він автоматично заповнюється нулями.
Ідентифікатор масиву є константною вказівкою на його нульовий елемент. Для масиву з ім'ям x – це те ж саме, що &x[0], а до i-го елементу масиву можна звернутися, використовуючи вираз *(x+i). Можна описати вказівку, привласнити їй адресу початку масиву і працювати з масивом через вказівку. Наступний фрагмент програми копіює всі елементи масиву x в масив y:
int x[10] = {9,8,7,6,5,4,3,2,1,0};
int y[10];
int *px = x; // або int *px = &x[0];
int *py = y;
for(int i = 0; i<10; i++)
*py++ = *px++; //або py[i]= px[i];
Розглянемо приклади роботи з одновимірними масивами.
Приклад 1. Знаходження в масиві максимального значення.
#include <iostream>
using namespace std;
#define SIZE 10
void main()
{
//Ініціалізація під час оголошення
int ara[SIZE]={5,2,7,9,34,56,6,4,285,17};
int i,max;
//Виведення масиву на екран
for (i = 0; i < SIZE; i++)
cout << ara[i] <<"\n";
//cout << *(ara+i) <<"\n";
max=ara[0];
for(i = 1; i < SIZE; i++)
if (ara[i] > max) max = ara[i];
cout << "max = "<<max;
}
Приклад 2. Знаходження максимального (max) та мінімального (min) значення, заповнюючи масив довільними значеннями від 0-99.
#include <iostream>
#include <сtime>
using namespace std;
#define SIZE 10
void main()
{
int ara[SIZE];
int i, max, min;
//Включення генератору псевдовипадкових чисел
srand(time(0));
for (i = 0;i < SIZE;i++)
ara[i] = rand()%100;
//Виведення масиву на екран
for (i = 0; i < SIZE; i++)
cout << ara[i] <<"\n";
//cout << *(ara+i) <<"\n";
max = min = ara[0];
for (i = 1; i < SIZE; i++)
{
if (ara[i] > max) max = ara[i];
if (ara[i] < min) min = ara[i];
}
cout << "min = "<< min <<"\n";
cout << "max = "<<max;
}
Приклад 3. Пошук числа в масиві, яке дорівнює введеному значенню. Якщо такого немає, то воно додається в масив. Передбачається, що число введених значень, що не повторюються, не перевищує 100.
#include <iostream>
using namespace std;
#define MAX 100
void main()
{
int i,num = 0;
int ss,pt[MAX];
do
{
cout << "Введи число ->";
cin >> ss;
if (ss == -1) break; //Вихід за бажанням
//користувача
for (i = 0; i < num; i++)
if (ss == pt[i]) break;
if (i == num)
{
pt[num] = ss;
//*(pt+num) = ss;
num++;
}
}
while (num < MAX);
cout << "Результат: \n";
for (i = 0; i < num; i++)
cout << pt[i] << "\n";
//cout << *(pt+i) << "\n";
}
Розміщення одновимірного масиву в пам’яті.
Для C++ ім’я масиву є дійсною адресою, по якій в пам’яті знаходиться перший елемент масиву. Припустимо, що ви визначаєте масив з ім’ям amo:
int amo[6]={4,1,3,7,9,2};
Рис.8.1. Розміщення масиву amo у пам’яті.
На рис. 8.1. показано, як масив розміщується в пам’яті.
Відповідно до рисунку масив починається з адреси 4050, реальна адреса змінних встановлюється під час завантаження скомпільованої програми. Можна звертатися до масиву за допомогою звичайних правил з індексами або за допомогою зміни адреси масиву.
Записи amo[3], (amo+3)[0] та *(amo+3) ідентичні.
У кожному з таких рядків відбувається звертання до 4-го елемента масиву.
(amo+0)[3] *(amo+0+3)
(amo+2)[1] *(amo+2+1)
(amo-2)[5] *(amo-2+5)
(1+amo)[2] *(1+amo+2)
Наведемо приклад виведення окремих елементів масиву, використовуючи вказівки.
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
void main()
{
float ara[ ]={100,200,300,400,500};
float *fp = &ara[0];
cout << setiosflags(ios::fixed)
<< setprecision(1);
cout << *fp << "\n";
fp++;
cout << *fp << "\n";
fp++;
cout << *fp << "\n";
fp=ara;
cout << *(fp+2) << "\n";
cout <<(fp+0)[0] << " "<< (ara+0)[0] << "\n";
cout << (fp+4)[0] <<" "<< (ara+4)[0] << "\n";
cout << (fp-1)[2] <<" "<< (ara-1)[2] << "\n";
}
Результат:
100.0
200.0
300.0
300.0
100.0 100.0
500.0 500.0
200.0 200.0
При роботі з одновимірними масивами слід звернути увагу на наступні особливості:
Незважаючи на те, що C++ автоматично не заносить у пам’ять нулі (або які-небудь інші значення), якщо під час оголошення ви проініціалізуєте декілька елементів, інші заповняться нулями.
На відміну від інших мов, C++ дозволяє привласнити значення незарезервованим членам масиву. Але це не варто робити, тому що ви зіпсуєте інші дані або код.
Так
не можна ініціалізувати масив: int
mas[];
У цьому випадку все правильно: int mas[]={1,2,3};
Використання визначальних констант (#define) має переваги. При недостачі елементів у масиві можна змінити тільки один рядок у #define.
Динамічні одновимірні масиви.
Динамічні масиви створюють за допомогою оператору new, при цьому необхідно вказати тип та розмірність, наприклад:
int n = 100;
float *р = new float [n];
У цьому рядку створюється змінна-вказівка на float, в динамічній пам'яті відводиться безперервна область, достатня для розміщення 100 елементів дійсного типу, і адреса її початку записується у вказівку р. Динамічні масиви не можна ініціалізувати при створенні, а також вони не обнуляються.
Перевага динамічних масивів полягає в тому, що розмірність може бути змінною, тобто об'єм пам'яті, що виділяється під масив, визначається на етапі виконання програми. Доступ до елементів динамічного масиву здійснюється таким же чином, як і до статичних, наприклад, до елементу номер 5 приведеного вище масиву можна звернутися як р[5] або *(р+5).
Пам'ять, зарезервована під динамічний масив за допомогою new [], повинна звільнятися оператором delete [], наприклад:
delete []р;
При невідповідності способів виділення і звільнення пам'яті результат не визначений. Розмірність масиву в операторі delete не вказується, але квадратні дужки обов'язкові.
Розглянемо приклад знаходження максимального та мінімального елементів масиву, використовуючи оператори new та delete[].
#include <iostream>
#include <сtime>
using namespace std;
void main()
{
int i, n, max, min;
//Включення генератору псевдовипадкових чисел
srand(time(0));
cout <<"n = ";
cin>>n;
int *ara = new int[n];
for (i = 0;i < n;i++)
ara[i] = rand()%100;
//Виведення масиву на екран
for (i = 0; i < n; i++)
cout << ara[i] <<"\n";
//cout << *(ara+i) <<"\n";
max = min = ara[0];
for (i = 1; i < n; i++)
{
if (ara[i] > max) max = ara[i];
if (ara[i] < min) min = ara[i];
}
cout << "min = "<< min <<"\n";
cout << "max = "<<max;
delete[] ara;
}