Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Программирование на C / C++ / Ален И. Голуб. Правила программирования на Си и Си++ [pdf]

.pdf
Скачиваний:
138
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
5.67 Mб
Скачать

С++ для начинающих

182

 

 

#inc1ude <iostream>

 

 

 

 

 

 

#inc1ude "iStack.h"

 

 

 

int main() {

 

 

 

 

iStack stack( 32 ) ;

 

 

 

 

stack.display();

 

 

 

 

for ( int ix = 1; ix < 51; ++ix )

 

 

 

{

 

 

 

 

if ( ix%2 == 0 )

 

 

 

 

stack.push( ix );

 

 

 

 

if ( ix%5 == 0 )

 

 

 

 

stack.display();

 

 

 

 

if ( ix%10 == 0 ) {

 

 

 

 

int dummy;

 

 

 

 

stack.pop( dummy ); stack.pop( dummy );

 

 

 

 

stack.display();

 

 

 

}

 

 

 

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вот результат работы программы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 0 )( bot: :top )

 

 

 

 

iStack push( 2 )

 

 

 

 

iStack push( 4 )

 

 

 

 

( 2 )( bot: 2 4 :top )

 

 

 

 

iStack push( 6 )

 

 

 

 

iStack push( 8 )

 

 

 

 

iStack push ( 10 )

 

 

 

 

( 5 )( bot: 2 4 6 8 10 :top )

 

 

 

 

iStack pop(): 10

 

 

 

 

iStack pop(): 8

 

 

 

 

( 3 )( bot: 2 4 6 :top )

 

 

 

 

iStack push( 12 )

 

 

 

 

iStack push( 14 )

 

 

 

 

( 5 )( bot: 2 4 6 12 14 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 16 )

 

 

 

 

iStack::push( 18 )

 

 

 

 

iStack::push( 20 )

 

 

 

 

( 8 )( bot: 2 4 6 12 14 16 18 20 :top )

 

 

 

 

iStack::pop(): 20

 

 

 

 

iStack::pop(): 18

 

 

 

 

( 6 )( bot: 2 4 6 12 14 16 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 22 )

 

 

 

 

iStack::push( 24 )

 

 

 

 

( 8 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 26 )

 

 

 

 

iStack::push( 28 )

 

 

 

 

iStack::push( 30 )

 

 

 

 

( 11 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 26 28 30 :top )

 

 

 

 

iStack::pop(): 30

 

 

 

 

iStack::pop(): 28

 

 

 

 

( 9 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 26 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 32 )

 

 

 

 

iStack::push( 34 )

 

 

 

 

( 11 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 26 32 34 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 36 )

 

 

 

 

iStack::push( 38 )

 

 

 

 

iStack::push( 40 )

 

 

 

 

( 14 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 26 32 34 36 38 40 :top )

 

 

 

 

iStack::рор(): 40

 

 

 

 

iStack::popQ: 38

 

 

 

 

( 12 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 26 32 34 36 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 42 )

 

 

 

 

iStack::push( 44 )

 

 

 

 

( 14 )( bot: 2 4 6 12 14 16 22 24 26 32 34 36 42 44 :top )

 

 

 

 

iStack::push( 46 )

 

 

 

 

iStack::push( 48 )

 

С++ для начинающих

 

 

 

 

 

 

183

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iStack::push( 50

)

12 14 16

22

24 26 32 34

36

42 44 46

48 50 :top )

 

 

( 17 )( bot: 2 4

6

 

 

iStack::pop(): 50

 

 

 

 

 

 

 

 

iStack::pop(): 48

12 14 16

22

24 26 32 34

36

42 44 46

:top )

 

 

( 15 )( bot: 2 4

6

 

Упражнение 4.23

Иногда требуется операция peek(), которая возвращает значение элемента на вершине стека без извлечения самого элемента. Реализуйте функцию peek() и добавьте к программе main() проверку работоспособности этой функции.

Упражнение 4.24

В чем вы видите два основных недостатка реализации класса iStack? Как их можно исправить?

С++ для начинающих

184

5. Инструкции

Мельчайшей независимой частью С++ программы является инструкция. Она соответствует предложению естественного языка, но завершается точкой с запятой (;), а не точкой. Выражение С++ (например, ival + 5) становится простой инструкцией, если после него поставить точку с запятой. Составная инструкция это последовательность простых, заключенная в фигурные скобки. По умолчанию инструкции выполняются в порядке записи. Как правило, последовательного выполнения недостаточно для решения реальных задач. Специальные

управляющие конструкции позволяют менять порядок действий в зависимости от некоторых условий и повторять составную инструкцию определенное количество раз. Инструкции if, if-else и switch обеспечивают условное выполнение. Повторение обеспечивается инструкциями цикла while, do-while и for.

5.1. Простые и составные инструкции

Простейшей формой является пустая инструкция. Вот как она выглядит:

; // пустая инструкция

Пустая инструкция используется там, где синтаксис С++ требует употребления инструкции, а логика программы нет. Например, в следующем цикле while, копирующем одну строку в другую, все необходимые действия производятся внутри круглых скобок (условной части инструкции). Однако согласно правилам синтаксиса С++ после while должна идти инструкция. Поскольку нам нечего поместить сюда (вся работа

while ( *string++ = inBuf++ )

уже выполнена), приходится оставить это место пустым:

; // пустая инструкция

Случайное появление лишней пустой инструкции не вызывает ошибки компиляции. Например, такая строка

ival = dval + sval;; // правильно: лишняя пустая инструкция

состоит из двух инструкций сложения двух величин с присваиванием результата переменной ival и пустой.

Простая инструкция состоит из выражения, за которым следует точка с запятой.

// простые инструкции

int ival = 1024; // инструкция определения переменной ival; // выражение

ival + 5; // еще одно выражение

Например:

С++ для начинающих

185

ival = ival +5; // присваивание

Условные инструкции и инструкции цикла синтаксически требуют употребления единственной инструкции, связанной с ними. Однако, как правило, этого недостаточно. В таких случаях употребляются составные инструкции последовательность простых,

if ( ival0 > ival1 ) {

//составная инструкция, состоящая

//из объявления и двух присваиваний

int temp = ivalO; ivalO = ival1; ival1 = temp;

заключенная в фигурные скобки:

}

Составная инструкция может употребляться там же, где простая, и не нуждается в завершающей точке с запятой.

Пустая составная инструкция эквивалентна пустой простой. Приведенный выше пример

while ( *string++ = *inBuf++ )

с пустой инструкцией можно переписать так:

{} // пустая инструкция

Составную инструкцию, содержащую определения переменных, часто называют блоком. Блок задает локальную область видимости в программе идентификаторы, объявленные внутри блока (как temp в предыдущем примере), видны только в нем. (Блоки, области видимости и время жизни объектов рассматриваются в главе 8.)

5.2. Инструкции объявления

ВС++ определение объекта, например int ival;

рассматривается как инструкция объявления (хотя в данном случае более правильно было бы сказать определения). Ее можно использовать в любом месте программы, где разрешено употреблять инструкции. В следующем примере объявления помечены комментарием //#n, где n – порядковый номер.

С++ для начинающих

186

#include <fstream> #include <string> #include <vector> int main()

{

string fileName; // #1

cout << "Введите имя файла: "; cin >> fileName;

if ( fileName.empty() ) { // странный случай

cerr << "Пустое имя файла. Завершение работы.\n"; return -1;

}

ifstream inFile( fileName.c_str() ); // #2 if ( ! inFile ) {

cerr << "Невозможно открыть файл.\n"; return -2;

}

 

string inBuf;

// #3

vector<

string > text; // #4

while (

inFile >> inBuf ) {

for

( int ix = 0; ix < inBuf .size(); ++ix ) // #5

//можно обойтись без ch,

//но мы использовали его для иллюстрации

if (( char ch = inBuf[ix] )=='.'){ // #6 ch = '_';

inBuf[ix] = ch;

}

text.push_back( inBuf );

}

if ( text.empty() ) return 0;

//одна инструкция объявления,

//определяющая сразу два объекта vector<string>::iterator iter = text.begin(), // #7

iend = text.end();

while ( iter != -iend ) { cout << *iter << '\n'; ++iter;

}

return 0;

}

Программа содержит семь инструкций объявления и восемь определений объектов. Объявления действуют локально; переменная объявляется непосредственно перед первым использованием объекта.

В 70-е годы философия программирования уделяла особое внимание тому, чтобы определения всех объектов находились в начале программы или блока, перед исполняемыми инструкциями. (В С, например, определение переменной не является инструкцией и обязано располагаться в начале блока.) В некотором смысле это была реакция на идиому использования переменных без предварительного объявления, чреватую ошибками. Такую идиому поддерживал, например, FORTRAN.

С++ для начинающих

187

Поскольку в С++ объявление является обычной инструкцией, ему разрешено появляться в любом месте программы, где допустимо употребление инструкции, что дает возможность использовать локальные объявления.

Необходимо ли это? Для встроенных типов данных применение локальных объявлений является скорее вопросом вкуса. Язык их поощряет , разрешая объявлять переменные внутри условных частей инструкций if, if-else, switch, while, for. Те программисты, которые любят этот стиль, верят, что таким образом делают свои программы более понятными.

Локальные объявления становятся необходимостью, когда мы используем объекты классов, имеющие конструкторы и деструкторы. Если мы помещаем все объявления в начало блока или функции, происходят две неприятные вещи:

конструкторы всех объектов вызываются перед исполнением первой инструкции блока. Применение локальных объявлений позволяет размазатьрасходы на инициализацию по всему блоку;

что более важно, блок или функция могут завершиться до того, как будут действительно использованы все объявленные в начале объекты. Скажем, наша программа из предыдущего примера имеет два аварийных выхода: при вводе

пользователем пустого имени файла и при невозможности открыть файл с заданным именем. При этом последующие инструкции функции уже не выполняются. Если бы объекты inBuf и next были объявлены в начале блока,

конструкторы и деструкторы этих объектов в случае ненормального завершения функции вызывались бы совершенно напрасно.

Инструкция объявления может состоять из одного или более определений. Например, в

//одна инструкция объявления,

//определяющая сразу два объекта vector<string>::iterator iter = text.begin(),

нашей программе мы определяем два итератора вектора в одной инструкции: lend = text.end();

vector<string>::iterator iter = text.begin();

Эквивалентная пара, определяющая по одному объекту, выглядит так: vector<string>::iterator lend = text.end();

Хотя определение одного или нескольких объектов в одном предложении является скорее вопросом вкуса, в некоторых случаях например, при одновременном определении объектов, указателей и ссылок это может спровоцировать появление ошибок. Скажем, в следующей инструкции не совсем ясно, действительно ли программист хотел определить

указатель и объект или просто забыл поставить звездочку перед вторым

// то ли хотел определить программист?

идентификатором (используемые имена переменных наводят на второе предположение): string *ptrl, ptr2;

С++ для начинающих

188

string *ptr1;

Эквивалентная пара инструкций не позволит допустить такую ошибку: string *ptr2;

В наших примерах мы обычно группируем определения объектов в инструкции по

int aCnt=0, eCnt=0, iCnt=0, oCnt=0, uCnt=0;

сходству употребления. Например, в следующей паре int charCnt=0, wordCnt=0;

первая инструкция объявляет пять очень похожих по назначению объектов счетчиков пяти гласных латинского алфавита. Счетчики для подсчета символов и слов определяются во второй инструкции. Хотя такой подход нам кажется естественным и удобным, нет никаких причин считать его хоть чем-то лучше других.

Упражнение 5.1

Представьте себе, что вы являетесь руководителем программного проекта и хотите, чтобы применение инструкций объявления было унифицировано. Сформулируйте правила использования объявлений объектов для вашего проекта.

Упражнение 5.2

Представьте себе, что вы только что присоединились к проекту из предыдущего упражнения. Вы совершенно не согласны не только с конкретными правилами использования инструкций объявления, но и вообще с навязыванием каких-либо правил для этого. Объясните свою позицию.

5.3. Инструкция if

Инструкция if обеспечивает выполнение или пропуск инструкции или блока в

if ( условие )

зависимости от условия. Ее синтаксис таков:

инструкция

условие заключается в круглые скобки. Оно может быть выражением, как в этом примере:

if(a+b>c) { ... }

или инструкцией объявления с инициализацией:

if ( int ival = compute_value() ){...}

С++ для начинающих

189

Область видимости объекта, объявленного в условной части, ограничивается ассоциированной с if инструкцией или блоком. Например, такой код вызывает ошибку

if ( int ival = compute_value() ) {

//область видимости ival

//ограничена этим блоком

}

// ошибка: ival невидим

компиляции:

if ( ! ival ) ...

Попробуем для иллюстрации применения инструкции if реализовать функцию min(), возвращающую наименьший элемент вектора. Заодно наша функция будет подсчитывать число элементов, равных минимуму. Для каждого элемента вектора мы должны проделать следующее:

1.Сравнить элемент с текущим значением минимума.

2.Если элемент меньше, присвоить текущему минимуму значение элемента и сбросить счетчик в 1.

3.Если элемент равен текущему минимуму, увеличить счетчик на 1.

4.В противном случае ничего не делать.

5.После проверки последнего элемента вернуть значение минимума и счетчика.

if ( minVal > ivec[ i ] )...// новое значение minVal

Необходимо использовать две инструкции if:

if ( minVal == ivec[ i ] )...// одинаковые значения

Довольно часто программист забывает использовать фигурные скобки, если нужно

if ( minVal > ivec[ i ] ) minVal = ivec[ i ];

выполнить несколько инструкций в зависимости от условия: occurs = 1; // не относится к if!

Такую ошибку трудно увидеть, поскольку отступы в записи подразумевают, что и minVal=ivec[i], и occurs=1 входят в одну инструкцию if. На самом же деле

инструкция

occurs = 1;

не является частью if и выполняется безусловно, всегда сбрасывая occurs в 1. Вот как должна быть составлена правильная if-инструкция (точное положение открывающей фигурной скобки является поводом для бесконечных споров):

С++ для начинающих

190

if ( minVal > ivec[ i ] )

{

minVal = ivec[ i ]; occurs = 1;

}

if ( minVal == ivec [ i ] )

Вторая инструкция if выглядит так:

++occurs;

Заметим, что порядок следования инструкций в этом примере крайне важен. Если мы будем сравнивать minVal именно в такой последовательности, наша функция всегда

if ( minVal > ivec[ i ] ) { minVal = ivec[ i ]; occurs = 1;

}

//если minVal только что получила новое значение,

//то occurs будет на единицу больше, чем нужно

if

( minVal == ivec[ i ] )

будет ошибаться на 1:

++occurs;

Выполнение второго сравнения не обязательно: один и тот же элемент не может одновременно быть и меньше и равен minVal. Поэтому появляется необходимость выбора одного из двух блоков в зависимости от условия, что реализуется инструкцией

if ( условие ) инструкция1

else

if-else, второй формой if-инструкции. Ее синтаксис выглядит таким образом:

инструкция2

инструкция1 выполняется, если условие истинно, иначе переходим к инструкция2.

if ( minVal == ivec[ i ] ) ++occurs;

else

if ( minVal > ivec[ i ] ) { minVal = ivec[ i ]; occurs = 1;

Например:

}

= ivec[ i ]; = 1;

С++ для начинающих

191

Здесь инструкция2 сама является if-инструкцией. Если minVal меньше ivec[i], никаких действий не производится.

if ( minVal < ivec[ i ] ) {} // пустая инструкция

else

if ( minVal > ivec[ i ] ) { minVal = ivec[ i ]; occurs = 1;

}

else // minVal == ivec[ i ]

В следующем примере выполняется одна из трех инструкций:

++occurs;

Составные инструкции if-else могут служить источником неоднозначного толкования, если частей else больше, чем частей if. К какому из if отнести данную часть else?

if ( minVal <= ivec[ i ] )

if ( minVal == ivec[ i ] ) ++occurs;

else {

minVal= ivec[ i ]; occurs= 1;

(Эту проблему иногда называют проблемой висячего else). Например:

}

Судя по отступам, программист предполагает, что else относится к самому первому, внешнему if. Однако в С++ неоднозначность висячих else разрешается соотнесением их с последним встретившимся if. Таким образом, в действительности предыдущий

if ( minVal <= ivec[ i ] ) { if ( minVal == ivec[ i ] )

++occurs; else {

minVal occurs

}

фрагмент означает следующее:

}

Одним из способов разрешения данной проблемы является заключение внутреннего if в фигурные скобки: