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Technische Infor matik 2C/C++-Kurs

Pointer und Arrays (Teil 2)

Referenzen

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Pointer und Arrays

• Pointer-Arrays, Pointer auf Pointer

– Pointer-Array-Deklaration

char *names[12];

– Definition mit Initialisierung (nur für globale Var iablen)

char *names[] = { "Januar", "Februar", "Maerz", "April", "Mai", ...};

– Pointer-Array degener iert zu Pointer auf Pointer in Ausdrücken

char **ptr = names;

– Schleife über Pointer-Array mit Index:

int i;

for (i = 0; i < 12; i++)

cout << names[i] << endl;

– Pointer-Version:

char **p;

for (p = names; p < names+12; p++)

cout << *p << endl;


Pointer und Arrays

– Zeilen in Array einlesen:

int readlines(char **lines, int maxlines) {

int n = 0;

char line[MAXLEN];

while (cin.getline(line, MAXLEN)) {

// cin.gcount() includes \n → \0

char *p = new char[cin.gcount()];

if (n >= maxlines || p == 0)

return −1;strcpy(p, line);

lines[n++] = p;}

return n;}

• Unschön: diese Funktion hat ein Speicherleck! Besser die if-Bedingung inzwei Abfragen aufteilen und den Speicher u.U. wieder freigeben


Pointer und Arrays

– Zeilen ausgeben:

void writelines(char **lines, int n) {

while (n−− > 0)

cout << *lines++ << endl;}

– Benutzung:

char *buf[100];

nlines = readlines(buf, 100);

writelines(buf, nlines);

• Argumente aus Kommandoz eile

– main wird mit Argumenten aus Kommandozeile aufgerufen

int main(int argc, char *argv[]);

– Erstes Argument Anzahl der Argumente

– Zweites Argument Array mit Strings

– argv[0] ist Programmname (argc mindestens 1)


Pointer und Arrays

– Beispiel: Shell-Kommando echo(1):

/* echo [−n] [arg...] */

int main(int argc, char **argv) {

bool nflag = false;

if (argc > 1 && argv[1][0] == ’−’&& argv[1][1] == ’n’) {

nflag = true;

argc−−; argv++;

}

while (−−argc > 0)cout << *++argv << (argc > 1 ? " " : "");

if (!nflag)

cout << endl;

return 0; /* oder exit(0); */

}


Pointer und Arrays

• Funktionspointer

– Deklaration von Funktionspointern

int (*p)(int); char *(*q)();

– Zuweisung an Funktionspointer, Aufr uf

int add(int a, int b) {

return a + b;

}

...

int i, (*f)(int, int);

f = &add;

i = (*f)(1, 2);

void (*strfun)(char *, char *);

strfun = &strcpy;


Pointer und Arrays

– & und * können weggelassen werden:

f = add; entspr icht f = &add;

i = f(1, 2); entspr icht i = (*f)(1, 2);

strfun = strcpy; entspr icht strfun = &strcpy;

– typedef und Funktionspointer

typedef void (*Strfunc)(char *, char *);

Strfunc strfun = strcpy;;


Pointer und Arrays

• komplexeres Beispiel

– ANSI-C Librar y-Funktion Quicksor t:

void qsort(void *base, int nelem, int size,

int (*compare)(const void *, const void *));

• base zu sortierendes Array, nelem Elemente

• size Größe eines Elements

• compar benutzerdefinier te Vergleichsfunktion

– Beispiel für qsort-Benutzung (Strings sortieren):

int compstr(const void *p, const void *q) {

return strcmp(*(char **)p, *(char **)q);

}

void main(int argc, char **argv) {

qsort((void *)++argv, −−argc, sizeof(char *), compstr);while(argc−− > 0)

cout << *argv++ << endl;

}


Pointer und Arrays

• Mehrdimensionale Arrays

– Werden in C selten benutzt

– Häufiger : Pointer-Arrays

– Deklaration 2-dimensionales Array:

int i[2][10];

• Deklar iert Array mit 2 Elementen

• Jedes Element ist Array von 10 ints

• Erster Index Zeile, zweiter Index Spalte

• ⇒ i[0][0] i[0][1] ... i[0][9] i[1][0] ...

– Initialisier ung:

int matrix[2][5] = { char *days[][7] = {

{ 2, 5, 0, 0, 1 }, { "Monday", "Tuesday", ... },

{ 0, 9, 1, 2, 4 } { "Montag", "Dienstag", ... }

}; };


Pointer und Arrays

• Mehrdimensionale Arrays als Argumente

– Beispiel:

void f(int a[2][10]) { ... }

– Anzahl der Zeilen kann weggelassen werden:

void f(int a[][10]) { ... }

– Deklaration als Pointer :

void f(int (*a)[10]) { ... }

– a ist Pointer auf Array von 10 ints

– Achtung, nicht verwechseln mit:

int *a[10]; /* Array von 10 Pointern */


Pointer und Arrays

• Mehrdimensionale Arrays und Pointer

– Array wird zu Pointer auf erstes Element in Expression (Pointer auf Array)

int mat[2][10];

int (*p)[10];

p = mat; /* oder: p = &mat[0]; */

– Durchlaufen einer Zeile mit Pointer :

int *col;

for (col = p[1]; col < p[1] + 10; col++)

cout << *col << " ";

– Frage: was passiert bei p++?


Strukturen

• Strukturen

– Deklaration von Strukturen (definiert Typ):

struct point {

int x;

int y;};

struct rectangle {

point p1, p2;

// In C: struct point p1, p2;};

struct employee {

char *name, *address;

double salary;

char office[10];};

– Definition von Struktur-Var iablen:

point pt;

point maxpt = { 1024, 950 };


Strukturen

– Name in Strukturdeklaration optional:

struct { ... } var, *ptr;

– Zugriff auf Komponenten einer Struktur :

point p; rectangle r;

p.x = 300; p.y = 500; r.p1.x = p.x;

– Pointer auf Strukturen

point origin, *pp;

pp = &origin;

cout << "origin: " << (*pp).x << "," << (*pp).y;

– Abkürzende Schreibweise:

cout << "origin: " << pp−>x << "," << pp−>y;


Strukturen

• Arrays von Strukturen

struct key {

char *word;

int count;

};

key keytab[nkeys];

– Deklaration mit Initialisierung:

struct key {

char *word; int count;

};

key keytab[] = {

"break", 0,

"case", 0,

"char", 0,

...

"while", 0

};


Strukturen

– Beispiel: Zählen von Keywords in Eingabe:

main() {

int n;

char word[MAXWORD];

while (readword(word, MAXWORD))

if (*word >= ’a’ && *word <= ’z’ &&

(n = search(word, keytab, nkeys)) >= 0)

keytab[n].count++;

for (n = 0; n < nkeys; n++)

if (keytab[n].count > 0)

cout << keytab[n].count << " "

<< keytab[n].word << endl;}

– Array-Loop mit Pointer :

key *p;

for (p = keytab; p < keytab + nkeys; p++)

if (p−>count > 0)

cout << p−>count << " " << p−>word << endl;


Strukturen

– Automatische Berechnung der Tabellengröße:

const int nkeys = sizeof keytab / sizeof(key);

const int nkeys = sizeof keytab / sizeof *keytab;

– sizeof-Operator, allgemeine For m:

sizeof Objekt sizeof(Typ-Name)

• Selbst-referenzierende Strukturen

– Beispiel: einfach ver kettete Liste

struct node {

char *word;

node *next;

};


Strukturen

struct node {

char *word;

node *next;

};

char word[MAXWORD];

node *list = 0;

while (readword(word, MAXWORD) != EOF) {

node *p = new node; // Ouch (== 0?)

p−>word = strdup(word);

p−>next = list;

list = p;}

for (node *p = list; p; p = p−>next) cout << p−>word << endl;

for (node *p = list; p; ) {

delete[] p−>word;

node *q = p−>next;

delete p;

p = q;}


Strukturen, Unions

• Unions

– Zugriff auf Objekte verschiedenen Typs

• Objekte liegen an derselben Speicheradresse

– Union ist für Leute, die sich nicht entscheiden können

– Union-Deklaration syntaktisch wie Struktur :

union obj {

int ival;

float fval;

} u, *ptr;

u.ival = 5;

ptr = &u;

i = ptr−>ival;


Strukturen, Unions

– Semantik ähnlich Struktur

• alle Komponenten Offset 0

• Größe wird durch größtes Feld bestimmt

• Alignment passend für alle Typen in Union

– Union-Initialisier ung (erstes Feld)

union {

int i;

float f;

} u = { 4711 };


Strukturen, Unions

• Unions und Strukturen

– Unions sind oft Bestandteil von Strukturen

– Str uktur-Komponente ver merkt aktuellen Typ in Union

enum Type { FLOAT, STRING };

struct Object {

enum Type type;

union {

float f;

char *s;

} u;};

Object x, y;

x.type = FLOAT; y.type = STRING;

x.u.f = 3.141592; y.u.s = "hello";

switch (x.type) {

case FLOAT: do_float(x.u.f); break;

case STRING: do_string(x.u.s); break;

}


Strukturen, Unions

• Anonyme Unions

– C-Syntax schwerfällig

– C++: Anonyme Unions verschmelzen mit Strukturenum Type { FLOAT, STRING };

struct Object {

enum Type type;

union { // Kein Typname

float f;

char *s;

}; // Kein Feldname};

Object x, y;

x.type = FLOAT; y.type = STRING;

x.f = 3.141592; y.s = "hello";

switch (x.type) {

case FLOAT: do_float(x.f); break;

case STRING: do_string(x.s); break;

}


Strukturen, Unions

• Bit-Fields

– Packen mehrerer Objekte in ein Wor t

• Spar t Speicher platz

• Nützlich bei Schnittstellen zur Hardware

– Deklaration als Struktur-Felder :

struct employee {

unsigned int is_female : 1;

unsigned int is_married : 1;

unsigned int num_children : 5;

unsigned int age : 6;

};

employee e;

e.is_female = 1;

e.num_children = 3;

– High-Order-Bit kann Vorzeichenbit sein (wenn signed)

– Bit-Field ohne Typ und Name für Padding


Referenztypen

• Referenz en: selbstdereferenzierende Pointer

– Initialisier ung mit Objekt

– Danach „Referenz“ konstant

int i = 17, j = 28;

int &falsch; // FEHLER: uninitialisiert

int &ir = i; // ir jetzt Alias für i

ir = 12; // i ist jetzt 12

ir = j; // i ist jetzt 28

int *ip = &ir; // ip ist jetzt &i

int &ir2 = ir; // ir2 ist jetzt Alias für i

– Konstante Referenzen: Auch Daten konstant

const int &cir = i;

cir = 19; // FEHLER: cir ist konstant

ir = 19; // i, ir, cir alle jetzt 19

const int ci = 4711;

const int &cir2 = ci;

int &ir3 = ci; // FEHLER: ci ist konstant


Referenztypen

• Call-by-reference

– Parameterübergabe ist auch Initialisierung

void swap(int& i, int& j) {

int t = i;

i = j;

j = t;}

int n, m;

swap(n, m);

– Referenzparameter für

• Ausgabe- und Ein-/Ausgabeparameter

• Übergabe von großen Daten

struct Huge {

double my_data[1048576];

};

double mean(const Huge&);

– const-Deklaration macht Eingabe deutlich


Referenztypen

• Return-by-reference

– Auch Rückgabewerte können Referenzen sein

int& index(int *p, int i) {

return p[i];

}

int a[10];

int i = index(a, 5);

index(a, 6) = i;

– Konstante Referenzen: z.B. für Rückgabe größerer Objekte ohneSchreibrecht

const Huge& find_right_huge();


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