Informa_cz1

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

PRZEGLĄD TECHNIK PROGRAMOWANIA:

programowanie liniowe: szereg komend i przeskoki GOTO (np. język Basic), JMP
(ASEMBLER)

programowanie proceduralne: funkcje (return), GOSUB (BASIC), CALL FAR i CALL
NEAR(ASSEMBLER)

program był traktowany jako seria procedur, działających na danych

Procedura (funkcja) jest zestawem specyficznych, wykonywanych jedna po drugiej
instrukcji.

programowanie strukturalne - z ukrywaniem danych: structure (C), record (PASCAL)

idea główna to „dziel i rządź.”

kaŜde zadanie jest rozbijane na zestaw mniejszych

zadań składowych

dostęp do danych przez nazwa_strukt.nazwa_zmiennej

programowanie obiektowe – bazujące na obiektach

pojawia się pojęcie klasy i obiektów tej klasy

obiekty zawierają dane w postaci zmiennych i metody operujące na tych danych

najczęściej obiekty są wyraźnie odrębne i brak zaleŜności pomiędzy nimi, patrz: brak
dziedziczenia i polimorfizmu

programowanie zorientowane obiektowo – programowanie obiektowe wzbogacone o
dziedziczenie i polimorfizm – kod programu sam się orientuje z jakim typem obiektu ma do
czynienia i dobiera właściwą funkcję realizującą domyślną akcję (podobnie jak
przeładowanie/przeciąŜenie funkcji i operatorów, które same rozpoznają z jakimi
argumentami mają do czynienia)

łatwa rozbudowa i korzystanie z elementów wcześniej zdefiniowanych

związanie funkcji ze strukturą przetwarzanych danych

dziedziczenie i ukrywanie danych

polimorfizm = „wiele form” – jedna nazwa moŜe przybierać wiele form, forma aktualna jest
związana z daną klasą obiektu

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

KLASYCZNE PROJEKTOWANIE PROGRAMU:

Rozpoznanie i analiza problemu

Projektowanie programu

Identyfikacja zachowań systemu: kto/co -> akcja -> kogo/czego -> rezultat (gracz-
>rzuca ->kostką -> liczba pomiędzy 1 i 6)

Identyfikacja struktur danych
Wskazanie bloków funkcjonalnych – algorytm (minimum blokowy)

Usystematyzowanie i uszczegółowienie

Tworzenie nowych typów i struktur danych (jeśli są potrzebne)
Ustalenie hierarchii zmiennych i ich zasięgu
Określenie wzajemnych zaleŜności – która funkcje wydają rozkazy, a która

spełniają polecenia, które funkcje wymieniają się usługami – GRAF
WSPÓŁPRACY

Podsystemy – znajdowanie grup obiektów, które realizują odrębne

funkcjonalnie zadania, np. obsługa menu

Składanie modelu – określanie stanów, sekwencji działań oraz cykli Ŝyciowych dla
danych oraz funkcji

Implementacja

Testowanie

Uruchomienie i poprawki

ANALIZA PROBLEMU

•

Od szczegółu do ogółu (wstępujące)

niepodzielne części łączy się w większe fragmenty

•

Od ogółu do szczegółu (zstępujące)

bloki funkcjonalne uściśla się do operacji elementarnych

•

W praktyce TECHNIKI MIESZANE

•

Struktura danych

ALGORYTM - SCHEMAT BLOKOWY

•

START, STOP

•

OPERACJA WYKONAWCZA

•

OPERACJA WARUNKOWA

•

OPERACJA WEJŚCIA/ WYJŚCIA

START

i=0

j=j+1

i<3

TAK

NIE

wyświetl

podaj k

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

IMPLEMENTACJA

Język programowania i narzędzia programistyczne

stopień złoŜoności języka

poziom abstrakcji realizowanych funkcji

projekty z kodem z róŜnych języków

Podział na odrębne moduły tworzone w zespole programistów
Właściwe zarządzanie projektem

Język C <-> Assembler

Poziomy maszynowe

L4 – C++

int A, B, C;

//fragment danych

…

//fragment programu

L3 – Asembler (Intel x86)

L1 – kod maszynowy (Intel x86)

(.data)

SEGMENT danych

cc dw (?) ;

(offset cc = 0103h)

bb dw (?) ;

(offset bb = 0105h)

aa dw (?) ;

(offset aa = 0107h)

(.code)

SEGMENT programu

...

(*) mov ax, cc

1010 0001 (A1h)
0000 0011 0000 0001 (0103h)

(*+3) add ax, bb

0000 0011 0000 0110 (0306h)
0000 0101 0000 0001 (0105h)

(*+7) mov aa, ax

1010 0011 (A3h)
0000 0111 0000 0001 (0107h)

#include <stdio.h>
void main() {
printf("Hello world");
}

_TEXT segment byte public 'CODE’

; void main()

_main proc near

; {
; printf("Hello world");

push offset DGROUP:s@

call

near ptr _printf

pop

; }

ret

_main endp

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

KOMPILACJA i KONSOLIDACJA

Pseudo-kompilatory generują tzw. bajtkod – kod pośredni, który na etapie wykonywania jest
przekształcany w kod maszynowy – mikrokod wykonywany wewnątrz procesora. Mikrokod jest
róŜny dla róŜnych typów procesora.

Program

źródłowy

Kompilator

Program

wynikowy

Konsolidator

Program

wykonalny

Program

ładujący

Procesor

Inne

moduły

Tekst programu

(.cpp)

Moduły - objects

(.o lub .obj)

Plik

wykonywalny

Pseudo-

kompilator

Kod

pośredni

Interpreter

Kod

maszynowy

Inne moduły z kodem pośrednim:
mogą pochodzić z innych kompilatorów dowolnych innych języków programowania:

Pascal, Asembler, Fortran, Cobol, Modula 2 itd.

Program

źródłowy

Program

źródłowy

Pascal

Program

źródłowy

Asembler

Program

źródłowy

Fortran

Kompilator

Program

wynikowy

Kompilator

Pascal

Program

wynikowy

Kompilator

C++

Program

wynikowy

Kompilator

Asembler

Program

wynikowy

Kompilator

Fortran

Program

wynikowy

Konsolidator

Program

wykonalny

Program

źródłowy

C++

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

PREPROCESOR KOMPILATORA

•

Przed uruchomieniem kompilatora

•

Dyrektywy rozpoczynające się od: # (hash, krzyŜyk)

#include <nazwa>

//dla domyślnej lokalizacji plików nagłówkowych

lub

#include ”nazwa”

//dla plików nagłówkowych z bieŜącej kartoteki

•

Definicja symbolu lub stałej:

#define NMAX 100
#define cośtam

•

Dyrektywa warunkowa:

Przykład:

#ifndef p_sumaP

//jeśli wcześniej nie było zdefiniowane p_sumaP

#define p_sumaH

/*to trzeba zdefiniować p_sumaH i dołączyć
odpowiedni plik nagłówkowy */

#include ”p_suma.h”

//Umieszczenie treści pliku p_suma.h w tym miejscu

#endif

Inny przykład:

#define unix

//informacja na początku, Ŝe kompilacja w systemie Unix

.....

#ifdef unix

#include ”unix.h”

//dołącz jakiś własny plik nagłówkowy unix.h

#endif

#ifndef unix

//dla innego systemu niŜ unix

#include system.h

//dołącz jakiś własny plik nagłówkowy system.h

#endif

PROGRAM WYKONALNY

•

Kompilacja programu źródłowego

•

Binarny moduł wynikowy typu „obiekt”

•

Łączenie modułów - Link

•

Program uruchamialny: .com, .exe

•

Uruchamianie krokowe - Debug

URUCHOMIENIE i PRZETESTOWANIE

Faza wdroŜenia i obserwacja zachowania programu w warunkach rzeczywistej eksploatacji
Odnajdowanie przyczyn błędnego działania programu (ang. TROUBLESHOOTING)

•

Błędy kompilacji (składniowe)

•

Błędy logiczne

•

Błędy funkcjonalne

•

Pomyłki fazy projektowania

Obsługa „potencjalnych” błędów uŜytkownika

•

Zmiany i rozszerzenia

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

ZALECENIA OGÓLNE:

1. Funkcje:

–

≥

10 linijek programu,

–

wielokrotne powtórzenia.

–

wcięcia w tekście programu

–

spójny system nazw, np. zgodne z systemem węgierskim

2. Wyczerpujące komentarze w programach:

–

komentarz do końca linii: //

for (i=1;i<5;i++) {

//pętelka słuŜąca do pokazu zaleceń ogólnych dla studentów

if (iLiczba == 7)
. . .
}

–

blok komentarza: /* blok */

for (i=1;i<5;i++) {

/*inna pętelka z wykluczoną instrukcją, która nie jest juŜ potrzebna, ale

moŜe się przydać później w fazie uruchomienia. Po zakończeniu fazy uruchomienia takie
zbędne instrukcje i bloki komentarzy moŜna usunąć np., Ŝeby nie dawać sobie powodu do
wstydu i wyśmiewania przez następne pokolenia

if (iLiczba == 7) */

iLiczba--;
. . .
}

ZŁOTA ZASADA

(nieznanego autora - przekazywana z pokolenia na pokolenie)

Cyt. rady starszego kolegi:

Program działa tak jak go napisałeś,

a nie tak jak Ci się wydawało, Ŝe go napisałeś.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

REPREZENTACJA DANYCH

Dane przechowywane i przetwarzane w komputerach są postaci cyfrowej, zatem w postaci liczb o
pierwotnej postaci liczb binarnych – zapisanych w

systemie dwójkowym

Dane, które zapisane są w pamięci komputera to tzw.

zmienne

, ze względu na fakt, Ŝe ich wartości

mogą być modyfikowane w trakcie działania programu. KaŜda zmienna jest określonego typu i
posiada unikalną nazwę lub wskazanie w postaci adresu czyli miejsca w pamięci operacyjnej.

WyróŜniono trzy typy zmiennych, w zaleŜności od zasięgu dostępności danych w róŜnych
miejscach programu:

Globalne

– deklarowane na początku programu, przed funkcją główną: main() ) dostępne w

kaŜdym miejscu programu. Rezydują w pamięci przez cały czas funkcjonowania programu w
miejscu na stałe zarezerwowanym.

Lokalne

– dostępne w bloku, w którym zostały zadeklarowane i uŜywane tylko w jego obszarze,

np. w funkcji głównej lub innych zdefiniowanych funkcjach. Przeznaczone są do lokalnego
przetwarzania i dlatego mają charakter tymczasowy – znikają po zakończeniu funkcji lub nie są
dostępne po opuszczeniu funkcji, np. w celu realizacji innej funkcji, a po powrocie są nadal
dostępne. KaŜde jednak nowe wywołanie funkcji tworzy na nowo zestaw zadeklarowanych
zmiennych z ich wartościami początkowymi. Tworzone są w pamięci podręcznej programu, w
przestrzeni, która moŜe być wielokrotnie uŜyta do deklarowania róŜnych zmiennych lokalnych.

Statyczne

– podobnie jak zmienne lokalne dostępne są w bloku, w którym zostały zadeklarowane, z

tą jednak róŜnicą, Ŝe zachowują swoją wartość podczas ponownego wywołania funkcji. Musza
posiadać stałą rezerwację w pamięci, podobnie jak zmienne globalne.

Widoczność zmiennych, zmienne statyczne oraz zjawisko przesłaniania zostanie omówione w
dalszej części kursu.

DEKLARACJE ZMIENNYCH

Deklaracja zmiennej polega na wskazaniu typu zmiennej i nazwy. Nie moŜna zakładać, Ŝe zmienne
posiadają istotną wartość początkową, która moŜe być przypadkowa. Nie moŜna zakładać, Ŝe
będzie to zero dla zmiennych przechowujących liczby. MoŜliwe jest zadeklarowanie zmiennych z
wartościami początkowymi:

Typ nazwa_zmiennej = wartość_zmiennej;

int a,b,c;
float d,e,f;
double g,h;

Inicjalizacja wartości początkowych:

int a=0,b=1,c=5;
float d=0.1,e=0.5,f=7;
double g=0,h=0;

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

W języku C definicje zmiennych mają ustalone miejsce, zwykle na początku programu lub funkcji.
W języku C++ dopuszczono większą swobodę co do miejsca umieszczenia deklaracji zmiennych –
zwykle mogą się pojawiać w dowolnym miejscu programu, np. przed ich pierwszym uŜyciem lub
nawet w trakcie ich uŜycia:

for (int i=0,i<100,i++){
...
}

int a= (int b=5) + (int c=7);

//to tylko przykład - proszę nie stosować takich praktyk.

Poprawiła się wygoda uŜycia zmiennych, ale jednocześnie pojawić się bałagan. NaleŜy stosować
przede wszystkim rozsądek i utrzymywać w równowadze rozproszenie deklaracji zmiennych oraz
porządek i czytelność programu.

STRUKTURA PROGRAMU

W przypadku rozbudowanych programów moŜe być bardzo zróŜnicowana. Dla prostych

przypadków moŜna przyjąć ogólną strukturę składającą się z dyrektyw dołączenia plików
nagłówkowych #include, następnie zmiennych globalnych

Przykładowa postać ogólna struktury programu:

#include <iostream>

//biblioteki

int konto, licznik;

//zmienne

globalne

int function

XYZ

(int dana1, int dana2){

int wynik, suma, m,n;

//zmienne

lokalne

w funkcji XYZ

….
return suma;

//powrót z funkcji

}

int

main()

{

int a=0, b, c;

//zmienne

lokalne

w funkcji głównej

...
XYZ(b,10);

//wywołanie funkcji XYZ

for (

int i=0

; i<10; i++){

...
}
return 0;

//powrót z kodem – 0 jeśli poprawne zakończenie

}

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

TYPY DANYCH – WBUDOWANE

Zarówno w języku C, jak i w języku C++ wyróŜniamy pięć podstawowych typów danych:

int

— typ całkowity. UŜywany jest do zapamiętywania i zapisywania liczb całkowitych.

float

— typ zmiennopozycyjny (zmiennoprzecinkowy).

double

— typ zmiennoprzecinkowy podwójnej długości. Zmienne typu

float

oraz

double

umoŜliwiają zapamiętywanie i zapisywanie liczb posiadających część całkowitą i
ułamkową. Część ułamkową oddzielamy kropką.

char

— typ znakowy stosowany do zapamiętywania i zapisywania znaków ASCII oraz

krótkich liczb reprezentowanych na 8 bitach.

void

— typ pusty. Za jego pomocą moŜna deklarować funkcje nie zwracające Ŝadnych wartości

oraz funkcje, które nie pobierają argumentów. Dodatkowo moŜliwe jest tworzenie
ogólnych wskaźników.

Rozmiar typu <=> zakres liczb

jest uzaleŜniony od architektury procesora (zwykle 16 lub 32 bity) oraz kompilatora. W
nowoczesnych, 32-bitowych procesorach rodziny Pentium z najnowszymi kompilatorami,

liczby

całkowite

mają

cztery bajty

Znak

jest zawsze pojedynczą literą, cyfrą lub symbolem i zajmuje pojedynczy bajt pamięci.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

TYPY ZMIENNYCH

Nazwa

Przykład deklaracji

Zakres

Bajtów

Zastosowanie

Litera,

char cZnak;

- 128 ... 127

Teksty

Litera bez znaku

unsigned char ucMala;

0 ... 255

Male liczby

Mała liczba całkowita

short int siLiczba;

short siLiczba;

0 ... 255

0 ... 65535

Małe liczby całkowite

Liczba całkowita

int liczba

-32768 ... 32767

–2 147 483 648 do 2 147

483 647

Liczby całkowite

Liczba naturalna

unsigned int i,j,k;

unsigned

0 ... 65535

0 ... 4 294 967 295

Liczba naturalna

DuŜa liczba całkowita

long int lDuza_liczba;

long lDuza_liczba;

–2 147 483 648 do 2 147

483 647

-2^31 ... 2^31-1

DuŜe liczby całkowite

B. duŜe liczby naturalne unsigned long int ulBduza;

unsigned long ulBduza;

0 ... 2^64-1

0 ... 2^128-1

Bardzo duŜe liczby
naturalne

Zmiennoprzecinkowa

float fLiczba;

±(1,2e-38 ... 3,4e38)

Z przecinkiem

double float dfUlamek;

double dfUlamek;

±(2,2e-308 ... 1,79e308)

long double ldXduza

-3,3e-4932 ... 1,1e4932

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

REPREZENTACJA LICZB STAŁOPOZYCYJNYCH

Bit znaku dodawany jest na początku liczby blokując jeden bit, pozostała część liczby zapisana jest w naturalnym kodzie binarnym (NKB) lub w
kombinacjach z modułem lub operacją negowania liczby.
NKB to zapis liczby w

naturalnym kodzie binarnym

sumy kolejnych potęg liczby 2.

ZM to zapis

znak-moduł

(ang. sign-magnitude) utworzono przez dodanie jednego bitu do modułu (wartości bezwzględnej liczby zakodowanej w

NKB). Występuje podwójna reprezentacja zera.
U1 – kod uzupełnień do 1 (ang. 1s complement) Najbardziej znaczący bit jest bitem znaku (0-liczba dodatnia, 1-liczba ujemna). Jeśli liczba jest
dodatnia to wartość liczby zakodowana jest w NKB, a jeśli liczba posiada znak ujemny to negacja pozostałej części liczby stanowi jej wartość poniŜej
zera. Występuje podwójna reprezentacja zera.
U2 – kod uzupełnień do 2 (ang. 2s complement) Najbardziej znaczący bit jest bitem znaku (0-liczba dodatnia, 1-liczba ujemna). Jeśli liczba jest
dodatnia to wartość liczby zakodowana jest w NKB, a jeśli liczba posiada znak ujemny to negacja pozostałej części liczby, po dodaniu 1 stanowi jej
wartość poniŜej zera. Występuje pojedyncza reprezentacja zera.
BIAS – kod polaryzowany uŜywany do zapisu cechy liczb zmiennopozycyjnych. Najbardziej znaczący bit jest bitem znaku (1-liczba dodatnia, 0-liczba
ujemna). Dalej podobnie jak w U2. Jeśli liczba jest dodatnia to wartość liczby zakodowana jest w NKB, a jeśli liczba posiada znak ujemny to negacja
pozostałej części liczby, po dodaniu 1 stanowi jej wartość poniŜej zera. Występuje pojedyncza reprezentacja zera.
BCD – kod binarny liczb dziesiętnych reprezentowanych w postaci tetrad (czwórek bitów) reprezentujących kolejne cyfry dziesiętne. KaŜda tetrada
koduje cyfrę w NKB. Pierwszy bit jest bitem znaku (0-liczba dodatnia, 1-liczba ujemna)

Liczba

BIAS

BCD

-128

10000000

00000000

-127

11111111

10000000

10000001

00000001

1000100100111

-126

11111110

10000001

10000010

00000010

1000100100110

...

-1

10000001

11111110

11111111

01111111

1000000000001

10000000

11111111

00000000

10000000

1000000000000

00000000

10000000

0000000000000

00000001

10000001

0000000000001

00000010

10000010

0000000000010

00000011

10000011

0000000000011

00000100

10000100

0000000000100

...

126

01111110

11111110

0000100100110

127

01111111

11111111

0000100100111

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

REPREZENTACJA LICZB ZMIENNOPOZYCYJNYCH

Binarny zapis liczb składa się z trzech części kodowanych o osobnych polach:

jednobitowe pole

znaku

(ang. sign)

n – bitowe pole części ułamkowej zwane

mantysą S

(ang significant part)

m – bitowe pole części wykładniczej zwane

cechą E

(ang. exponent part)

Liczba A = +/- S * B

+/- E

gdzie B jest podstawą wykładnika i zwykle przyjmuje się 2, 10, 16

Część ułamkowa mantysa S jest zawsze z przedziału: [0.5, 1) lub inaczej 0.5 <= S < 1
A w postaci binarnej:

0.1

00...0 <= S =<

0.1

11 ....1 co oznacza 0*2

+ 1*2

-1

+ 0* .... =0.5

MoŜna zauwaŜyć, Ŝe dwie pierwsze pozycje binarne dla całego przedziału są

takie same

zatem:

0.1

-2

-3

… a

-(n+1)

co oznacza: 1*2

-1

+ a

-2

* 2

-2

+ a

-3

* 2

-3

+ ... + a

-(n+1)

* 2

-(n+1)

Przykładowe długości cechy i mantysy [bity]

Komputer

Słowo

Znak

Mantysa

Cecha

VAX11

Intel

Standard

IEEE754

64
32

1
1

48
23

Standard IEEE 754 dla mantysy 23 bitowej i cechy 8 bitowej umoŜliwia zapis liczb
od 0.5*2

-128

do (1-2

-24

) 2

+127

-(1-2

-24

) 2

+127

- 0.5*2

-128

+0.5*2

-128

+(1-2

-24

) 2

+127

Przykład przeliczenia danej dziesiętnej na binarną postać zmiennoprzecinkową:

Liczba: 0,625625 * 10

moŜna przedstawić jako 625,625

Osobno traktując część całkowitą 625 moŜna ją zapisać binarnie jako

10 0111 0001

Część ułamkowa: 0,625 jest sumą 0,5 i 0,125 czyli 1*2

-1

+ 0* 2

-2

+ 1*2

–3

zatem 0.

101

W rezultacie otrzymujemy liczbę

10 0111 0001

.101

PoniewaŜ część całkowita mieści się na 10 bitach normalizujemy liczbę przesuwając o 10 pozycji
w prawo – robiąc z niej ułamek z częścią wykładnika o wartości 10:

0.1001110001

101

* 2

ale odrzucamy równieŜ przy zapisie mantysy dwa pierwsze bity:

0.1

001110001101

Bit znaku

Mantysa

cecha

0 (dodatnia)

0011 1000 1101

0000 0000 000

0001010

znak cechy (zapis polaryzowany BIAS)

Trudność moŜe sprawić przekształcenie części ułamkowej do mantysy. Często trzeba
normalizować liczbę dziesiętną do odpowiedniego zakresu aby część ułamkowa mieściła się w
zakresie od 0,5 do 1.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

Przykład. Sprawdzanie rozmiarów typów zmiennych istniejących w twoim
komputerze

#include <iostream>

int main(){
using std::cout;
cout << "Rozmiar zmiennej typu int to:\t\t"<< sizeof(int) << " bajty.\n";
cout << "Rozmiar zmiennej typu short int to:\t"<< sizeof(short) << " bajty.\n";
cout << "Rozmiar zmiennej typu long int to:\t"<< sizeof(long) << " bajty.\n";
cout << "Rozmiar zmiennej typu char to:\t\t"<< sizeof(char) << " bajty.\n";
cout << "Rozmiar zmiennej typu float to:\t\t"<< sizeof(float) << " bajty.\n";
cout << "Rozmiar zmiennej typu double to:\t"<< sizeof(double) << " bajty.\n";
cout << "Rozmiar zmiennej typu bool to:\t"<< sizeof(bool) << " bajty.\n";
return 0;
}

UWAGA: W twoim komputerze rozmiary zmiennych mogą być inne.

Efekt:

Rozmiar zmiennej typu

int

to: 4 bajty.

Rozmiar zmiennej typu

short int

to: 2 bajty.

Rozmiar zmiennej typu

long int

to: 4 bajty.

Rozmiar zmiennej typu

char

to: 1 bajty.

Rozmiar zmiennej typu

float

to: 4 bajty.

Rozmiar zmiennej typu

double

to: 8 bajty.

Rozmiar zmiennej typu

bool

to: 1 bajty.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

DEFINICJA TYPÓW przez typedef

Dla przykładu ciągłe wpisywanie

unsigned short int

moŜe być Ŝmudne, a co gorsza, moŜe

spowodować wystąpienie błędu.
C++ umoŜliwia uŜycie słowa kluczowego

typedef

(od

type definition

, definicja typu), dzięki

któremu moŜesz stworzyć skróconą formę takiego zapisu.
Dzięki skróconemu zapisowi tworzysz

synonim

, lecz zwróć uwagę, Ŝe

nie jest to nowy typ

Przy zapisywaniu synonimu typu uŜywa się słowa kluczowego

typedef

, po którym wpisuje się

istniejący typ, zaś po nim nową nazwę typu.
Na przykład:

typedef unsigned short int USHORT;

tworzy nową nazwę typu,

USHORT

, której moŜna uŜyć wszędzie tam, gdzie mógłbyś uŜyć

zapisu

unsigned short int

Przykład uŜycia

typedef

// *****************
// Demonstruje uŜycie słowa kluczowego typedef
#include <iostream>
typedef unsigned short int USHORT; //definiowane poprzez: typedef

int main() {
using std::cout;using std::endl;
USHORT Width = 5;
USHORT Length;
Length = 10;
USHORT Area = Width * Length;

// UWAGA: * (gwiazdka) oznacza mnoŜenie.

cout << "Szerokosc:" << Width << "\n";
cout << "Dlugosc: " << Length << endl;
cout << "Obszar: " << Area <<endl;
return 0;
}

Analiza
W linii 4. definiowany jest synonim

USHORT

dla typu

unsigned short int

Efekt:

Szerokosc:5
Dlugosc: 10
Obszar: 50

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

STAŁE

Do przechowywania danych słuŜą takŜe stałe - wartość stałej nie ulega zmianie. Podczas
tworzenia stałej trzeba ją zainicjalizować, później nie moŜna juŜ przypisywać jej innej wartości.
C++ posiada dwa rodzaje stałych:

literały

stałe symboliczne

LITERAŁY

Literał jest wartością wpisywaną bezpośrednio w danym miejscu programu. Na przykład:

int mojWiek =

;

mojWiek

jest zmienną typu

int

i moŜe być przypisywana dowolna wartość z zakresu

int

dowolnym momencie działania programu w miejscu dostępu do zmiennej;

jest literałem. Programista umawia się sam ze sobą, Ŝe nie będzie zmieniał wartości literału w

trakcie działania programu. WARTOŚĆ TA MOśE ALE NIE POWINNA BYĆ ZMIENIANA.

STAŁE SYMBOLICZNE

Stała symboliczna jest reprezentowana poprzez swoją nazwę - po zainicjalizowaniu stałej, nie
moŜna później zmieniać jej wartości.

•

Definicja klasyczna z uŜyciem dyrektywy preprocesora

#define

przez proste podstawienie

tekstu:

#define STUDENCI 89

gdzie stała

STUDENCI

nie ma określonego typu (

int

char

, itd.). Za kaŜdym razem, gdy

preprocesor natrafia na słowo

STUDENCI

, zastępuje je napisem

•

Definicja stałych za pomocą

const

, gdzie stała posiada swój typ

const unsigned short int STUDENCI = 89;

Stała ma typ, którym jest

unsigned short int

Zalety

const

kod programu jest łatwiejszy w konserwacji i jest bardziej odporny na błędy,

kompilator moŜe wymusić uŜycie jej zgodnie z tym typem.

UWAGA Stałe nie mogą być zmieniane podczas działania programu. Jeśli chcesz na
przykład
zmienić wartość stałej

STUDENCI

, musisz zmodyfikować kod źródłowy, po czym

skompilować program ponownie.

MoŜliwy jest zapis liczb w formie wykładniczej:8e2 (8*10

), 10.4e8 (10.4*10

), 5.2e-3 (5.2*10

-3

)

STAŁE WYLICZENIOWE

Stałe wyliczeniowe umoŜliwiają tworzenie nowych typów, a następnie definiowanie ich
wartości, które ograniczają się do wartości określonych w definicji typu.
Na przykład, moŜesz zadeklarować typ

COLOR

(kolor) jako wyliczenie, dla którego moŜesz

zdefiniować pięć wartości:

RED

BLUE

GREEN

WHITE

oraz

BLACK

Składnię definicji wyliczenia stanowią słowo kluczowe

enum

, nazwa typu, otwierający nawias

klamrowy, lista wartości oddzielonych przecinkami, zamykający nawias klamrowy oraz średnik.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

Przykład:

enum

COLOR

{

RED, BLUE, GREEN, WHITE, BLACK

};

W efekcie nowe wyliczenie otrzymuje nazwę

COLOR

, tj. tworzony jest nowy typ.

RED

(czerwony) jest stałą symboliczną o wartości

BLUE

(niebieski) jest stałą symboliczną o wartości

GREEN

(zielony) jest stałą symboliczną o wartości

, itd.

KaŜda wyliczana stała posiada wartość całkowitą. Jeśli tego nie określisz, zakłada się Ŝe pierwsza
stała ma wartość

, następna

, itd. KaŜda ze stałych moŜe zostać zainicjalizowana dowolną

wartością. Stałe, które nie zostaną zainicjalizowane, będą miały wartości naliczane począwszy od
wartości od jeden większej od wartości stałych zainicjalizowanych. Zatem, jeśli napiszesz:

enum

COLOR

{ RED=100, BLUE,

GREEN=500

, WHITE, BLACK=700 };

To:

RED

będzie mieć wartość

100

BLUE

będzie mieć wartość

101

GREEN

wartość

500

WHITE

(biały) wartość

501

BLACK

(czarny) wartość

700

MoŜesz definiować zmienne typu

COLOR

, ale mogą one przyjmować tylko którąś z wyliczonych

wartości (w tym przypadku

RED

BLUE

GREEN

WHITE

lub

BLACK

, albo

100

101

500

501

lub

700

). Zmiennej typu

COLOR

moŜesz przypisać dowolną wartość koloru.

W rzeczywistości moŜesz przypisać jej dowolną wartość całkowitą, nawet jeśli nie odpowiada
ona dozwolonemu kolorowi - dobry kompilator powinien w takim przypadku wypisać
ostrzeŜenie. NaleŜy zdawać sobie sprawę, Ŝe stałe wyliczeniowe to w rzeczywistości zmienne
typu

unsigned int

oraz Ŝe te stałe odpowiadają zmiennym całkowitym. MoŜliwość nazywania

wartości okazuje się bardzo pomocna, na przykład podczas pracy z kolorami, dniami tygodnia
czy podobnymi zestawami.
Przykład stałych wyliczeniowych

#include <iostream>
int main() {
enum Days { Sunday, Monday, Tuesday,
Wednesday, Thursday, Friday, Saturday };

Days today;
today = Monday;

//przypisanie

if (today == 0 || today == Saturday)

//sprawdzanie warunku

std::cout << "\nUwielbiam weekendy!\n";

else

std::cout << "\nWracaj do pracy.\n";

return 0;
}

Efekt:

Wracaj do pracy.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

Analiza
W linii 3. definiowana jest stała wyliczeniowa

Days

(dni), posiadająca siedem, odpowiadających

dniom tygodnia, wartości. KaŜda z tych wartości jest wartością całkowitą, numerowaną od

górę (tak więc

Monday

— poniedziałek — ma wartość

)1.

Tworzymy teŜ zmienną typu

Days

— tj. zmienną, która będzie przyjmować wartość z listy

wyliczonych stałych. W linii 7. przypisujemy jej wartość wyliczeniową

Monday

, którą następnie

sprawdzamy w linii 9.

Program podobny do poprzedniego, ale wykorzystujący stałe całkowite

#include <iostream>
int main() {
const int Sunday = 0;
const int Monday = 1;
const int Tuesday = 2;
const int Wednesday = 3;
const int Thursday = 4;
const int Friday = 5;
const int Saturday = 6;

int today;
today = Monday;

if (today == Sunday || today == Saturday)

std::cout << "\nUwielbiam weekendy!\n";

else

std::cout << "\nWracaj do pracy.\n";

return 0;
}

Analiza
ISTOTNY FAKT: Amerykanie liczą dni tygodnia zaczynając od niedzieli.

Wynik działania tego programu jest identyczny z wynikiem programu z listingu 3.7. W tym
programie kaŜda ze stałych (

Sunday

Monday

, itd.) została zdefiniowana jawnie i nie istnieje typ

wyliczeniowy

Days

. Stałe wyliczeniowe mają tę zaletę, Ŝe się same dokumentują —

przeznaczenie typu wyliczeniowego

Days

jest oczywiste.

Efekt:

Wracaj do pracy.

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

ZNAKI

Zmienne znakowe (typu

char

) zwykle mają rozmiar jednego bajtu, co wystarczy do przechowania

jednej z 256 wartości (patrz dodatek C). Typ

char

moŜe być interpretowany jako mała liczba (od

0 do 255) lub jako element zestawu kodów ASCII. Skrót ASCII pochodzi od słów American
Standard Code for Information Interchange. Zestaw znaków ASCII oraz jego odpowiednik ISO
(International Standards Organization) słuŜą do kodowania wszystkich liter (alfabetu
łacińskiego),
cyfr oraz znaków przestankowych.

UWAGA Komputery nie mają pojęcia o literach, znakach przestankowych i zdaniach.
Rozpoznają tylko liczby. ZauwaŜają tylko odpowiedni poziom napięcia na określonym złączu
przewodów. Jeśli występuje napięcie, jest ono symbolicznie oznaczane jako jedynka, zaś gdy
nie występuje, jest oznaczane jako zero. Poprzez grupowanie zer i jedynek, komputer jest w
stanie generować wzory, które mogą być interpretowane jako liczby, które z kolei moŜna
przypisywać literom i znakom przestankowym.

W kodzie ASCII mała litera „a” ma przypisaną wartość 97. Wszystkie duŜe i małe litery,
wszystkie cyfry oraz wszystkie znaki przestankowe mają przypisane wartości pomiędzy 0 a 127.
Dodatkowe 128 znaków i symboli jest zarezerwowanych dla „wykorzystania” przez producenta
komputera, choć standard kodowania stosowany przez firmę IBM stał się niejako
„obowiązkowy”.

UWAGA ASCII wymawia się jako „eski.”

ZNAKI i LICZBY

Gdy w zmiennej typu

char

umieszczasz znak, na przykład „a”, w rzeczywistości jest on liczbą

pochodzącą z zakresu od 0 do 255. Kompilator wie jednak, w jaki sposób odwzorować znaki
(umieszczone wewnątrz apostrofów) na jedną z wartości kodu ASCII.

Przykład wypisywania znaków na podstawie ich kodów

#include <iostream>
int main(){
for (int i = 32; i<128; i++)
std::cout << (char) i;
return 0;
}

Ten prosty program wypisuje znaki o wartościach od 32 do 127.

Efekt:

!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEF
GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijkl
mnopqrstuvwxyz{|}~_

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

ZNAKI SPECJALNE

Kompilator C++ rozpoznaje pewne specjalne znaki formatujące.

Znak

Oznacza

Alarm (dzwonek)

Backspace (znak wstecz)

Form feed (koniec strony)

New line (nowa linia)

Carriage return (powrót „karetki”; powrót na
początek linii)

Tab (tabulator)

Vertical tab (tabulator pionowy)

Single quote (apostrof)

Double quote (cudzysłów)

Question mark (znak zapytania)

Backslash (lewy ukośnik)

\0oo

Zapis ósemkowy

\xhhh

Zapis szesnastkowy

Przed uŜyciem znaków specjalnych jako zwykłych znaków tj, \ ‘ ” 0 ? powinien pojawić się \
zdejmujący znaczenie specjalne, np. ” \” ”, ‘\’ ’, ‘\0’ (znak Zero – Null)

WYKŁADY cz.1 v.1 (2007) Podstawy programowania 1

(dr.inŜ Marcin Głowacki)

KONWERSJE / RZUTOWANIE TYPÓW

Jeśli podczas przetwarzania danych w operacji pojawiają się zmienne typów niespodziewanych
lub niezgodnych z definicją moŜe następować jawna lub niejawna konwersja typów zmiennych.

Konwersje niejawne występują w wyniku próby automatycznego dopasowania przez kompilator
typów zmiennych dla wykonania zadanej operacji, np.:

int m,n;
n=10;
m=n+1.2345;

W ostatnim wierszu dokonana została automatyczna konwersja zmiennej n na double, a następnie
po wykonaniu dodania konwersja sumy do typu int zanim nastąpiło przypisanie do m.
W wyniku operacji m będzie równe 11 (nastąpi odcięcie części ułamkowej, a nie zaokrąglenie).

Konwersja jawna jest wywoływana świadomie przez programistę.
Formy zapisu jawnej konwersji:
dany_typ wynik, wyraŜenie_1;
inny_typ wyraŜenie_2;

forma funkcji

wynik = wyraŜenie_1 + dany_typ(wyraŜenie_2);

forma rzutowania

wynik = wyraŜenie_1 + (dany_typ)wyraŜenie_2;

Przykład:

int m,n;
n=10;
m=n+int(1.2345);

Unika zbędnych konwersji niejawnych (n nie będzie konwertowane na double i double na int).
Rezultat obliczeń będzie taki sam jak w poprzednim przykładzie.
Przykład:

#include <iostream>
int main() {
using std::cout; using std::endl;
int wynik_i,m,n,a;
float wynik_f,b;
m=4;n=10; a=10;b=4;
wynik_i=n+int(1.2345);
cout << "wynik_i: " << wynik_i <<endl;
wynik_f=n+1.2345;
cout << "wynik_f: " << wynik_f <<endl;
wynik_i=n/m;
cout << "wynik_i: " << wynik_i <<endl;
wynik_f=a/b;
cout << "wynik_f: " << wynik_f <<endl;
return 0;
}

Efekt:

Sam się przekonaj !