17537

ДОСЛІДЖЕННЯ ВКАЗІВНИКІВ ТА ДИНАМІЧНОЇ ПАМ’ЯТІ в С++

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6 ДОСЛІДЖЕННЯ ВКАЗІВНИКІВ ТА ДИНАМІЧНОЇ ПАМ’ЯТІ Мета роботи – дослідити механізми створення та використання вказівників та механізми роботи з динамічною пам’яттю. Завдання Вивчити поняття вказівників та методи виділення динамічної п...

Украинкский

2013-07-04

85 KB

11 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

ДОСЛІДЖЕННЯ ВКАЗІВНИКІВ ТА ДИНАМІЧНОЇ ПАМ’ЯТІ

Мета роботи – дослідити механізми створення та використання вказівників та механізми роботи з динамічною пам’яттю.

Завдання

  1.  Вивчити поняття вказівників та методи виділення динамічної пам’яті.
  2.  Написати програму на мові С++ для дослідження опису та використання вказівників (покажчиків), та механізм виділення динамічної пам’яті, відповідно варіанту.

Теоретичні відомості

Вказівник (покажчик) - це змінна, що містить адресу іншої змінної. Вказівники дуже широко використовуються у мові C.  Це відбувається тому, що є певні операції, які можна виконувати тільки за допомогою покажчиків. Також  покажчики дозволяють писати більш компактні і ефективні програми

 Так як вказівник містить адресу об'єкта, то за допомогою вказівника можна отримати  "непрямий" доступ до цього об'єкта. Припустимо, що х - змінна, наприклад, типу int, а рх - покажчик. Унарна операція & отримує адресу об'єкта, так що оператор

px = &x;
присвоює адресу x змінної px; кажуть, що px "вказує" на x. Операція & відноситься тільки до змінних і елементів масиву, конструкції виду:

&(х-1) и &3

є не правильними.

Унарна операція *  розіменування  отримує значення, яке лежить за певною адресою. Отже, якщо y теж має тип int, то

y = *px;

присвоює y вміст того, на що вказує px.

Так, послідовність операторів:

int *px;     // об’ява змінної вказівника

px = &x; // отримання адреси змінної х

Вказівник - це не просто адреса, а адреса величини певного типу. Вказівник xPtr - адреса цілої величини. Визначити адреси величин інших типів можна наступним чином:

 unsigned long *lPtr;      

// Вказівник на ціле число без знака

 char * cp;      // Вказівник на байт

Адресна арифметика

З вказівниками можна виконувати не тільки операції привласнення і звернення за адресою, але і ряд арифметичних операцій. Перш за все, вказівники одного і того ж типу можна порівнювати за допомогою стандартних операцій порівняння. При цьому порівнюються значення вказівників, а не значення величин, на які дані вказівники посилаються. Так, у наведеному нижче прикладі результат першої операції порівняння буде хибним:

int x = 10;

int y = 10;

int *xPtr = &x;

int *yPtr = &y;

// Порівнюємо вказівники

if (xPtr == yPtr) {

    cout <<"Вказівники рівні" <<endl;

} else {

    cout <<"Вказівники не рівні" <<endl;

}

 

// Порівнюємо значення, на які вказують вказівники

if (*xPtr == *yPtr) {

     cout <<"Значення рівні" <<endl;

} else {

     cout <<"Значення нерівні" <<endl; }

Проте результат другої операції порівняння буде істинним, оскільки змінні x і y мають одне і те ж значення.

Крім того, над вказівниками можна виконувати обмежений набір арифметичних операцій. До вказівника можна додати ціле число або відняти від нього ціле число. Результатом додавання до вказівником одиниці є адреса наступної величини типу, на який посилається вказівник, у пам'яті. Пояснимо це на малюнку. Нехай xPtr - вказівник на ціле число типу long, а cp - вказівник на тип char. Починаючи з адреси 1000, в пам'яті розташовані два цілих числа. Адреса другого - 1004 (в більшості реалізацій Сі + + під тип long виділяється чотири байти). Починаючи з адреси 2000, в пам'яті розташовані об'єкти типу char.


Мал. 1. Адресна арифметика.

Розмір пам'яті, виділеної для числа типу long і для char, різний. Тому адресу при збільшенні xPtr і cp теж змінюється по-різному. Однак і в тому, і в іншому випадку збільшення вказівника на одиницю означає перехід до наступної в пам'яті величиною того ж типу. Додаток або віднімання будь-якого цілого числа працює за тим же принципом, що і збільшення на одиницю. Вказівник зсувається вперед (при додаванні позитивного числа) або назад (при відніманні позитивного числа) на відповідну кількість об'єктів того типу, на який показує вказівник.

Вказівники одного і того ж типу можна один з одного віднімати. Різниця Вказівників показує, скільки об'єктів відповідного типу може поміститися між зазначеними адресами.

Зв'язок між масивами і вказівниками

Між вказівниками і масивами існує певний зв'язок. Припустимо, є масив з 100 цілих чисел. Запишемо двома способами програму підсумовування елементів цього масиву:

long array [100];

long sum = 0;

for (int i = 0; i <100; i++)

     sum += array[i];

Те ж саме можна зробити за допомогою вказівників:

long array[100];

long sum = 0;

for(long *ptr = &array[0]; ptr <&array [99] + 1; ptr++)

     sum += *ptr;

Елементи масиву розташовані в пам'яті послідовно, і збільшення вказівника на одиницю означає зміщення до наступного елементу масиву. Згадка імені масиву без індексів перетвориться на адресу його першого елемента:

 for (long *ptr = array; ptr <&array[99] + 1; ptr++)

     sum += *ptr;

Динамічний розподіл пам'яті використовується, насамперед, тоді, коли заздалегідь невідомо, скільки об'єктів знадобиться в програмі і знадобляться вони взагалі.  Якщо необхідно динамічно створити масив, то потрібно використовувати операцію new:

int *a =  new int [100];

На відміну від визначення змінної типу масив, розмір масиву в операції new може бути довільним, в тому числі обчислюваним в ході виконання програми. (Нагадаємо, що при оголошенні змінної типу масив розмір масиву повинен бути константою.)

Звільнення пам'яті, виділеної під масив, має бути виконане за допомогою наступної операції delete

 delete []a;

Динамічний масив:

int n;

cin>>n; // n — розмірність масиву

int *mas=new int[n]; // виділення пам’яті під масив

delete [] mas; // звільнення пам’яті

Адресація базова *(pa + i) і індексна *pa++:

Якщо ра вказує на а[0], то *(ра + 1) посилається на вміст а[1], ра + і – адреса а[і], а  *(ра + і) – вміст а[і]

Базова індексація дає доступ до першого (базового елементу) від якого отримують доступ усі інші елементи

За допомогою індексної адресації можна отримати доступ до кожного елементу окремо.

for(int i=0; i<n; i++){

cout<<*(pa+i) << \t;

}

for(int i=0; i<n; i++){

cout<<*pa++ << \t;

}

Вказівники  та динамічний розподіл пам'яті - дуже потужні засоби мови. З їх допомогою можна розробляти гнучкі і досить ефективні програми. Зокрема, одна з областей застосування С++ - системне програмування - практично не могла б існувати без можливості роботи з вказівниками. Проте можливості, які отримує програміст при роботі з вказівниками, накладають на нього і велику відповідальність.

Варіанти

  1.  Згенерувати і вивести на екран масив з 10 випадкових чисел від -40 до 60, та створити і вивести на екран новий масив, що складається з додатних елементів масиву. Визначити максимальний елемент серед додатних елементів.
  2.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -130 до 160.  Визначити суму  перших трьох і останніх шести додатних елементів. Чисто n вводить користувач.
  3.  Згенерувати і вивести на екран масив з 10 випадкових чисел від -140 до 100, та створити і вивести на екран новий масив, що складається з парних елементів масиву. Визначити мінімальний елемент серед додатних елементів.
  4.  Згенерувати і вивести на екран масив з 10 випадкових чисел від -50 до 50. Ненульові елементи масиву перенести в інший масив, розташувати їх у зворотному порядку.
  5.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -120 до 120.  Вивести номер передостаннього додатного елемента. Чисто n вводить користувач. 
  6.  Згенерувати і вивести на екран масив з 10 випадкових чисел від -50 до 50. Додатні елементи масиву перенести в інший масив №1, а від’ємні елементи перенести в інший масив №2.
  7.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -120 до 120. Створити новий масив з  елементів масиву, що більше -50 і менше 50.
  8.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -120 до 120.  Чисто n вводить користувач. Знайти добуток другого й четвертого елементів, більших 30.
  9.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -45 до 65.  Чисто n вводить користувач. Максимальний елемент поміняти місцями з мінімальним елементом.
  10.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -100 до 100.  Чисто n вводить користувач. Останній від'ємний елемент поміняти місцем з максимальним елементом.
  11.  Згенерувати і вивести на екран масив з 10 випадкових чисел від
    -140 до 140, та сформувати інший масив з елементів масиву, які більше 30
  12.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -100 до 100.  Чисто n вводить користувач. Вивести номери двох найбільших елементів масиву.
  13.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -160 до 100.  Чисто n вводить користувач. Максимальний елемент поміняти місцями з четвертим.
  14.  Згенерувати і вивести на екран масив з 10 випадкових чисел від
    -140 до 140, та створити масив, значення якого перебувають між значенням третього елемента і максимальним значенням.
  15.  Згенерувати і вивести на екран масив з цілого числа n випадкових чисел від -150 до 145.  Чисто n вводить користувач. Знайти добуток номерів найменших елементів серед додатних.

Контрольні питання

  1.  Яка операція використовується для отримання адреси змінної?
  2.  Яка операція використовується для звернення за адресою?
  3.  Що таке динамічна пам'ять.
  4.  Що таке вказівник
  5.  Для чого використовується вказівник.
  6.  Як вказівник відображається в програмному коді
  7.  Яке застосування операцій new і delete
  8.  Яке призначення операцій & та *
  9.  Як оголошується змінна типу вказівник
  10.  Какой результат следующего выражения ?

int *a; int b[2]; a = b;

b[0] = 7; b[1] = 10; *a++; cout << *a;


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68727. Эпоха Возрождения как канун становления классической науки 40 KB
  В городах стали возникать светские центры науки и искусства деятельность которых находилась вне контроля церкви. В формировании мышления этой эпохи огромное влияние сыграло наследие античной науки. Особенности науки эпохи Возрождения: 1 антисхоластическая направленность взглядов и сочинений...
68729. Ведущие теоретические ориентации зарубежной социальной психологии: психоанализ, бихевиоризм, интеракционизм, когнитивная ориентация, гуманистическая ориентация 30.5 KB
  Функционализм (или функциональная психоло гия) возник под влиянием эволюционной теории в биологии Ч. Дарвина и эволюционной теории социального дарвинизма Г. Спенсера. Г. Спенсер полагал, что основным законом социального развития является закон выживания наиболее приспособленных обществ и социальных групп.
68730. Средневековая философия Запада и Востока – это прежде всего философия общества, для которого характерно господство теологии и религии 41.5 KB
  Характерной чертой средневековой философии является meoцентризм обращение к Богу его сущности как первопричины и первоосновы мира. Бог создал мир из ничего. государственность которая основана на любви к себе доведенной до абсолюта презрения к Богу и град божий – духовную общность которая основана...
68731. Хронические расстройства питания у детей раннего возраста 110.5 KB
  Известно что хронические расстройства питания у детей могут проявляться в виде в различных формах в зависимости от характера нарушений трофики и возраста: Группировка гипотрофий: Дети первых двух лет жизни:I. Гипотрофия хроническое расстройство питания с дефицитом массы тела относительно роста.
68732. Античная Греция: институт проксении 34 KB
  В отношениях между полисами и их гражданами особую роль выполнял такой институт как проксении своеобразный вид гостеприимства. Проксения существовала между отдельными лицами родами племенами и целыми государствами. Проксеном являлся гражданин одного полиса оказывавший услуги гражданам или официальным лицам...
68733. Сущность, задачи и структура финансовой политики государства 21.1 KB
  Сущность задачи и структура финансовой политики государства Финансовая политика совокупность целенаправленных действий с использованием финансовых отношений финансов. Задачами финансовой политики является:обеспечение условий для формирования максимально возможных финансовых ресурсов...
68734. Хирургическая операция. Оперативная хирургическая техника 27.93 KB
  Хирургические инструменты. Абсолютные когда отказ от операции приведет к ухудшению состояния или смерти. А абсолютные к экстренной операции жизненные когда отказ от операции приведет к ухудшению состояния или к смерти в настоящий момент: асфиксии острые кровотечения острые...