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    C  review C review Presentation Transcript

    • C/C++ Review
      1
    • 1. 기본적자료형
    • 기본적인 자료형 (Data Type)
      변수(variable): 자료를 저장하는 기억장소
      - 모든 변수는 자료형이 지정되어 있어야 하고, 한번 지정된 자료형은 변할 수 없다.
      - 변수를 사용하기 전에 변수를 미리 정의해야 한다.
      자료형_이름 변수리스트;
      자료형_이름:
      정수형: int, short int, long,
      unsigned int, …
      실수형: float, double, …
      문자형: char
      부울형: bool, …
      연산자 sizeof - 자료형의 크기
      예 sizeof(int)
    • 변수의 이름에대한규칙
      중복된 이름의 변수를 사용할 수 없다.
      변수 이름에는 알파벳, 숫자, 언더스코어(_)만 포함할 수 있다.
      단, 숫자는 변수 이름의 첫 번째 글자로 사용할 수 없다.
      변수 이름의 길이에는 제한이 없다.
      변수 이름에 포함하는 알파벳은 대소문자를 구분한다.
      키워드는 변수의 이름으로 사용할 수 없다.
    • 변수의 이름을 붙일 경우
      변수의 용도에 맞는 이름
      예: StudentsNumber
      변수내의 단어와 단어는 구분
      예: StudentsNumber, student_number
      필요 없이 긴 이름은 피함
    • 자료형의 종류
      C++에서 제공하는 기본 타입들
    • 정수 타입 (Integers)
      정수 타입별로 보관할 수 있는 값의 범위
      10 진수, 8 진수, 16 진수의 표현
      * 32비트 윈도우즈 시스템을 기준으로 한 값
      int decimal = 41; // 10 진수
      int octal = 041; // 8 진수
      int hexadecimal = 0x41; // 16 진수
    • 실수 타입(Floating points)
      실수 타입별로 보관할 수 있는 값의 범위
      * 32비트 윈도우즈 시스템을 기준으로 한 값
    • 문자 타입 (Characters)
      문자 타입별로 보관할 수 있는 값의 범위
      문자 타입도 결국은 숫자를 보관한다.
      * 32비트 윈도우즈 시스템을 기준으로 한 값
    • 부울 타입 (Boolean)
      부울 타입은 true 혹은 false의 값을 갖는다.
      bool b1;
      bool b2;
      b1 = true;
      b2 = false;
      cout << “b1 = “ << b1 << “n”;
      cout << “b2 = “ << b2 << “n”;
    • 형 변환
      내부적 형 변환
      암시적 형변환은 변수에 대한 처리 과정에서 자동적으로 발생하는 형변환이다.
      이 때 값이 변할 수 있다. 예: 실수 타입에서 정수 타입으로 형변환 발생 시 소수점 이하 부분이 잘린다. (반올림 아님)
      강제 형 변환
      1) (type) expression
      예 float f = 66.89;
      int i = (int)f; // i는 66 이 된다.
      2) static_cast <자료형 이름>(수식)
      예: int n = static_cast<int>(y+0.5);
    • 상수
      Define - 매크로
      예) #define pi 3.14
      const 자료형이름 상수이름 = 초기값;
      예) const double pi = 3.14;
    • 연산자
      산술연산자 => 산술식
      +. -, *, /, %, ++, --
      관계연산자 => 관계식
      >, >=, <, <=, ==, !=
      논리연산자 => 논리식
      &&, ||, !
      비트연산자
      & (비트 논리곱), | (비트 논리합), ^ (배타적 논리합), >> (우측 쉬프트), << (좌측 쉬프트)
      대입연산자 =
      지정문(대입문: assignment statement)에서 대입연산자를 사용
      변수 = 식;
      예) x = x + 5;
    • 논리 연산자 (Logical Operators)
      논리 연산을 수행한다.
      bool b1 = true;
      bool b2 = false;
      bool and = b1 && b2;
      bool or = b1 || b2;
      bool not = ! b1;
      * NOT 연산자는 피연산자를 하나만 받는다.
    • 관계연산자와 논리연산자
      일반적으로 논리연산자는 관계연산자와 함께 사용한다.
      관계연산자의 우선순위가 높으므로 먼저 수행된다.
      int age = 20; // 나이
      bool male = true; // 성별
      // 20세 이상이면서 남성인지 여부를 알아봄
      bool ok = age >= 20 && male == true
    • 연산자의 축약형
      연산자의 축약형을 사용해서 번거로운 코딩을 줄일 수 있다.
    • 연산중에 발생하는 형변환
      두 피연산자의 타입이 다르다면, 두 피연산자 중에서 보다 큰 타입 쪽으로 형변환이 발생한다.
      int 보다 작은 타입들은 int 혹은 unsigned int 타입으로 변환된다.
    • 입출력 문 (input/output statement)
      입력문
      cin >> 변수1 >> 변수2 >> … >>변수n
      화면으로부터 자료를 입력
      출력문
      cout<< 변수(식 혹은 문자열)<< 변수(식 혹은 문자열)… << 변수(식 혹은 문자열)
      화면에 출력
    • 2. 제어구조(control structure)
    • 제어구조
      판단 구조
      if
      if /else
      반복 구조
      for
      While
      do while
    • if 문
      문법
      if (조건)
      문장
      조건:
      1. 관계식
      식1 관계연산자 식2
      관계 연산자:>, >= , <, <=, ==, !=
      2. 논리식
      식1 && 식2, 식1 and 식2
      식1 || 식2, 식1 or 식2
      ! 식, not 식
      블록
      여러 개의 문장들을 하나의 단위로 간주
      { } 안에 둔다.
      조건
      문장
    • if 문의 조건
      조건의 예
      (1) 관계식
      a != 0
      a > b
      b*b > 4*a*c
      (2) 논리식
      a > b and b > c
      a != 0 && b*b > 4*a*c
      !more // bool more;
    • 시작
      x, y,z
      x<y
      xy
      y<z
      yz
      x<y
      xy
      x,y,z 출력

      if 문
      예:
      세 수를 입력하여 크기 순서대로 출력
      #include <iostream>
      using namespace std;
      int main()
      { int x, y, z;
      cin >> x >> y >> z;
      int temp;
      if (x < y)
      {
      temp = x;
      x = y;
      y = temp;
      }
      if (y < z)
      { temp = y; y = z; z = temp;}
      if (x < y)
      { temp = x; x = y; y = temp;}
      cout << “정렬 결과: “ << x << ““ << y << ““ << z << endl;
      return 0;
      }
    • if/else 문
      문법
      if (조건)
      문장1
      else
      문장2
      문제: 세수를 입력하여 최대값을 출력하는 프로그램을 작성하시오
      조건

      거짓
      문장1
      문장2
    • if/else if …문
      문법
      if (조건1)
      문장1
      else if (조건2)
      문장2
      else if (조건3)
      ….
      else if (조건n)
      문장n
      else
      문장0

      조건1
      문장1
      거짓

      조건2
      문장2
      거짓

      조건3
      문장3
      거짓


      조건n
      문장n
      거짓
      문장0
    • switch/case를 사용한 조건 비교

      int grade;
      level = score / 10;
      switch( level )
      {
      case 10:
      case 9:
      cout << " 학점: An";
      break;
      case 8:
      cout << " 학점: Bn";
      break;
      case 7:
      cout << " 학점: Cn";
      break;
      case 6:
      cout << " 학점: Dn";
      break;
      default:
      cout << " 학점: Dn";
      break;
      }
    • exp1 ? exp2 : exp3
      int a = 3;
      int b = 5;
      int c = a > b ? a : b;
      Dangling(매달린) else
      if 문 안에 if 문이 중첩(nested)되어있을 경우, else 문이 if 문의개수와 같지 않을 때 이 else를 어느 if 와 대응?
      => 가장 가까운 if와 대응시킴
      예: if(a > b)
      if (a > c)
      x = 10;
      else
      x = 20;

    • 조건
      문장
      거짓
      sum =0;
      i = 1;

      i <= n
      sum = sum + i
      i = i + 1;
      거짓
      while 문
      문법
      while (조건)
      문장
      • 문제: 1부터 n까지의 합을 구하는 프로그램을 작성하시오.
      sum =0;
      i = 1;
      while (i <= n)
      {
      sum = sum + i;
      i++;
      }
    • do/while 문
      문법
      do
      문장
      while (조건)
      문장

      조건
      거짓
    • for 문
      for(문장1; 조건; 문장2)
      문장3;
      문장1 –반복시작 전 초기화
      조건 –반복 조건
      문장3 - 반복 몸체
      문장4 –조건과 관련된 문장으로, 몸체(문장3)를 수행한 후, 마지막에 수행
      횟수만큼 반복할 때 주로 사용

      for(i=1; i <=N; i++)
      문장
      문장1

      조건
      문장3
      거짓
      문장2
    • for 문
      시작
      N

      N을 입력받아 N!을 출력하는 프로그램을 작성하라.
      product =1;
      i = 1;
      #include <iostream>
      using namespace std;
      int main()
      { int N;
      int i, product;
      cin >> N;
      product = 1;
      for(i = 1; i <= N; i++)
      product = product * i // product *= i;
      cout << N << “! = ” << product << endl;
      return 0;
      }

      i <= N
      product= product * i
      거짓
      i++;
      product를 출력

    • 루프 안에서의 break
      루프(while, for)나 switch 블록 안에서 break 를 사용하면 블록 밖으로 실행의 흐름이 이동된다.
    • 반복문 안에서의 continue
      continue는 루프의 나머지 부분을 무시하고 조건을 반복문의 조건을 점검하는 곳으로 점프하여 루프의 다음을 실행하도록 하는 명령어
      예:
      void main()
      {
      int i;
      for (i=1;i<=50;i++) {
      if (i % 9 == 0)
      continue;
      if (i % 3 == 0)
      printf("%dn",i);
      }
      }
    • 연속된 입력값의 처리 –표식을 이용
      1) 입력의 마지막 값으로 입력으로 올 수 없는 값(표식: sentinel)을 사용
      While loop 사용
      성적들을 입력하여 평균을 구하는 프로그램을 작성하라.
      성적들을 입력하여 최고성적과 최저성적을 구하는 프로그램을 작성하라.
      #include <iostream>
      using namespace std;
      int main()
      { int score;
      int n = 0;
      float sum = 0, avr;
      cin >> score;
      wihle (score != -1) // 표식값: -1
      {
      sum = sum + score; n++;
      cin >> score;
      }
      avr = sum/n;
      cout << “average = “ << avr << endl;
      return 0;
      }
    • 연속된 입력값의 처리–자료개수를 이용
      1) 입력자료의 개수를 처음에 입력
      for loop 사용
      성적들을 입력하여 평균을 구하는 프로그램을 작성하라.
      성적들을 입력하여 최고성적과 최저성적을 구하는 프로그램을 작성하라.
      #include <iostream>
      using namespace std;
      int main()
      { int score;
      int n, i;
      float sum = 0, avr;
      cin >> n;
      for (i = 0; i <n; i++)
      {
      cin >> score;
      sum = sum + score;
      }
      avr = sum/n;
      cout << “average = “ << avr << endl;
      return 0;
      }
    • 3. 배열 (Array)
    • 배열
      의미
      배열은 연속적인 항목들이 동일한 크기로 메모리에 저장되는 구조로 그 사용이 간편
      배열은 동일한 자료 유형이 여러 개 필요한 경우에 이용할 수 있는 자료 구조
      크기
      배열의 선언은 다음과 같은 구문을 이용
      주요 요소는 배열 변수명(이름), 자료형, 그리고 배열의 크기
      배열이름 score 로 정수 int 형의 저장 공간이 메모리에 연속적으로 할당된다.
    • 배열 선언
      Declaration of an array:
      type arrayName[ arraySize ];
      Example
      int c[12];
      arraySize must be an integer constant greater than zero.
      type specify the types of data values to be stored in the array: can be int, float, double, char, etc.
      38
    • 배열의원소(Elements of An Array)
      배열의특정한 원소(혹은 위치)를 참조하려면 다음을 명시하여야 함
      Name of the array (배열 이름)
      Index of the element (원소 인덱스) :
      0 이상 값의 정수 혹은 정수 수식
      첫 번째 원소의 인덱스는 0
      Example
      C[0] += 2;
      C[a + b] = 3;
      39
    • Example
      40
      An array c has 12 elements ( c[0], c[1], … c[11] ); the value of c[0] is –45.
    • 배열 초기화 – 초기화 리스트 이용
      Initializer list: items enclosed in braces ({}) and separated by commas.
      Examples
      int n[ 5 ] = { 10, 20, 30, 40, 50};
      int m[ 5 ] = { 10, 20, 30};
      The remaining elements are initialized to zero.
      int p[ ] = { 10, 20, 30, 40, 50};
      Because array size is omitted in the declaration, the compiler determines the size of the array based on the size of the initializer list.
      41
    • 배열 초기화 – 루프 이용
      Using a loop to initialize the array’s elements
      Declare array, specify number of elements
      Use repetition statement to loop for each element
      Example:
      int n[10];
      for ( int i = 0; i < 10; i++)
      {
      n[ i ] = 0;
      }
      42
    • 배열 이용
      Usually use for loop to access each element of an array.
      C++ has no array boundary checking
      Referring to an element outside the array bounds is an execution-time logic error. It is not a syntax error.
      You need to provide correct index.
      43
    • 배열 이용 – Example 1
      Example: 배열 원소들의 합
      const int arraySize = 6;
      int a [ arraySize ] = { 87, 69, 45, 45, 43, 21 };
      int total = 0; // need to initialize it!!!
      for ( int i = 0; i < arraySize; i++)
      {
      total += a[i];
      }
      cout <<“Total of array elements is ” <<total<<endl;
      44
    • 45
      4. 구조체
    • 46
      구조체
      구조체(structure)
      여러 개의 자료형의 값들의 모임을 나타내는 자료형
      예: 여러 사람의 학번, 이름, 학과를 저장하는 변수 선언
      구조체를 사용하지 않은 경우
      int id1, id2, id3; … 학번
      char name1[10], name2[10], name3[10]; … 이름
      int dept1, dept2, dept3; … 학과코드
      구조체를 사용한 경우
      struct student { … 구조체 정의
      int id; … 학번
      char name[10]; … 이름
      int dept; … 학과코드
      };
      struct student p1, p2, p3; … 구조체 변수 선언
    • 47
      구조체 정의
      구조체의 사용
      구조체를 사용하기 위해서는 먼저 구조체의 자료 구조를 정의한다.
      그 다음에 정의된 구조체의 자료형을 갖는 변수를 선언한다.
      구조체 정의
      struct student {
      int id; … 학번
      char name[10]; … 이름
      int dept; … 학과코드
      } ;
      student  구조체이름, 태그 이름
      id, name, dept  구조체 원소, 필드(field), 멤버(member)
      빠뜨리지 않도록 주의
    • 48
      구조체 변수 선언
      구조체 정의 후 변수 선언
      struct student person;
      struct student p1, p2;
      구조체 정의와 함께 변수 선언
      struct student {
      int id;
      char name[10];
      int dept;
      } p1, p2;
    • 49
      구조체 정의와 변수 선언과의 관계
      구조체 정의 구조체 변수 선언
      id
      p1
      struct student
      name
      id
      dept
      name
      p2
      dept
      id
      name
      자료구조 정의
      dept
      기억장소 할당
    • 50
      구조체 멤버 접근
      구조체 멤버 접근: 구조체변수.멤버이름 (멤버연산자 .)
      person.id person.name person.dept
      p1.id p1.name p1.dept

      person.id = 20030134; … 학번 초기화
      cin >> person.dept ; … 학과코드 입력
      예: 두 점 사이의 거리 계산
      2차원 좌표를 구조체를 사용하여 나타냄
      #include <iostream>
      #include <cmath>
      using namespace std;
      struct point { /* 2차원 좌표 */
      float x;
      float y;
      };
    • 51
      예제 (계속)
      main()
      {
      struct point a, b; /* 두 점을 위한 변수 */
      float dx, dy, distance;
      a.x = 10.0; a.y = 5.0; /* 첫 번째 점의 좌표 초기화 */
      cin>> b.x >> b.y; /* 두 번째 점의 좌표 입력 */
      dx = a.x - b.x; /* 두 점의 x좌표의 차이 */
      dy = a.y - b.y; /* 두 점의 y좌표의 차이 */
      distance = sqrt(dx*dx + dy*dy); /* 두 점 사이의 거리 */
      cout <<"distance = “ << distance;
      }
    • 52
      중첩된 구조체
      중첩된 구조체
      구조체의 멤버로서 다른 구조체를 사용할 수 있음
      struct triangle { struct triangle {
      struct point a; 또는 struct point a, b, c;
      struct point b; };
      struct point c;
      };
      멤버의 접근
      struct triangle p;
      p.a.x = 0; p.a.y = 10; … 구조체 멤버 접근 방법을
      … 반복하여 적용
    • 53
      예제: 복소수 곱셈
      복소수의 곱셈
      (a+bi) (c+di) = (ac-bd) + (ad+bc)i
      #include <iostream>
      struct complex { /* 복소수 */
      double real;
      double imag;
      };
      main()
      {
      struct complex x = { 1.0, 2.0 }; /* 곱셈할 복소수 초기화 */
      struct complex y = { 2.0, -3.0 };
      struct complex m; /* 곱셈 결과 */
      m.real = x.real * y.real - x.imag * y.imag;
      m.imag = x.real * y.imag + x.imag * y.real;
      cout << "복소수 곱셈결과 = “ <<m.real < “ + ”<<m.imag << “i”;
      }
    • 54
      구조체의 치환과 비교
      구조체의 치환은 허용됨
      구조체의 모든 멤버들이 복사됨
      구조체의 비교는 허용되지 않음
      개별적으로 멤버 비교해야 함
      struct point p1 = {4.0, 10.0};
      struct point p2;
      p2 = p1; /* 구조체 치환 */
      cout << "p2: x = “ << p2.x << “p2:y = “ << p2.y);
      if (p1.x == p2.x && p1.y == p2.y) /* 구조체 비교: 멤버 별로 */
      cout <<"두 점 p1과 p2는 같다.n";
    • 55
      구조체 배열
      구조체의 배열
      여러 개의 같은 구조체 자료형의 모임을 나타내는 자료형
      예: 10명의 학생의 자료를 입력 받아서 역순으로 출력
      struct student {
      int id; string name; int dept;
      };
      main()
      {
      inti;
      student s[10]; /* s는 구조체의 배열 */
      for (i=0; i<10; i++)
      cin >> s[i].id >> s[i].name >> s[i].dept;
      for (i=0; i<10; i++)
      cout << s[i].id << “ “ << s[i].name << “ “ << s[i].dept << endl;
      }
    • 5. 함수 (function)
    • 프로그래밍에서의 함수
      왜 함수를 사용하는가?
      프로그래밍 설계 전략
      Divide-and-Conquer
      어떤 문제를 해결하기 위해 여러 개의 작은 문제로 쪼개는 것.
      사람이 일을 처리하는 방법도 비슷
      프로그램의 작성이 용이
      반복적인 일을 수행하는 경우 원시파일의 크기를 줄일 수 있음.
    • 함수 유형
      라이브러리 함수
      라이브러리 함수는 이미 정의되어 있고 컴파일되어 있음
      표준 라이브러리 헤더 파일에서 원형을 제공
      함수의 원형(prototype)에 맞게 호출
      사용자 정의 함수
      사용자가 직접 함수 작성
      main도 사용자 정의 함수
    • 함수 정의
      • 프로그램은 하나 이상의 함수로 구성됨
      • 함수정의−함수가 수행할 일을 기술한 C 코드
      • 함수정의의 일반적인 형식
      {
      declarations
      statements
      }
      인자(parameter) 리스트
      • 이 함수가 가지는 인자의 목록
      • 이 함수를 호출할 때에는 이 리스트에 맞게
      호출해야함
      • 이것이 void이면 인자를 갖지 않음을 나타냄
      반환형(return type)
      • 함수가 반환하는 값의 자료형
      • 이것이 void이면 반환하는 값이 없다는
      것을 나타냄
    • 함수 정의 - 예
      예:
      int max (int x, int y)
      {
      if (x >y)
      return x;
      else
      return y;
      }
      예:
      double abs(double x)
      {
      if (x >= 0)
      return x;
      else
      return –x;
      }
    • return 문장
      • return 문
      (1) 형식 return 식;
      의미 - 함수 결과로서 식의 값을 반환하고
      함수를 빠져나간다.
      (2) 형식 return;
      함수의 반환형이 void
      의미 - 이 문장을 수행하면 함수를 빠져나간다.
      • 함수의 수행 중 마지막을 만나면 함수를 빠져나간다. – return 문장의 수행과 동일한 효과
    • 함수의 인자(parameter)
      • 인자(parameter)
      • 함수에 자료를 전달하는 방법
      • 실제인자 (actual parameter)
      - 함수 사용에 있는 인자
      • 형식인자 (formal parameter)
      - 함수 정의에 있는 인자
    • 함수작성 예
      Task: write ExchangeValue function that exchange the value of two parameters, both integers
      int x=10, y=20;
      Exchange(x,y);
      cout <<“x=“<<x<<endl;
      cout << “y=“<<y<<endl;
      63
      Should print out:
      x=20
      y=10
    • C/C++ function
      void ExchangeValue(int a, int b)
      {
      inttmp;
      tmp=a;
      a=b;
      b=tmp;
      }
      void main( )
      {
      int myInteger1=4;
      int myInteger2=5;
      ExchangeValue(myInteger1,myInteger2);
      cout<<“integer1= “<<myInteger1<<endl<<“integer2=“<<myInteger2<<endl;
      }
      64
      a,b: formal parameters
      올바르게 동작하느냐?
      Call by value:
      A copy of the value of myInterger1 and
      myInterger2 are passed to ExchangeValue.
      actual parameters
    • C++ Tips
      65
      CALLING
      BLOCK
      FUNCTION CALLED
      Pass-by-value sends a copyof the value of the actual parameter
      SO,
      the actual parameter cannot be changed by the function
    • C++ Tips
      66
      CALLING
      BLOCK
      FUNCTION CALLED
      Pass-by-reference sends the location
      (memory address) of the actual parameter
      the actual parameter can be changed by the function
    • Call-by-reference
      Good for performance reason: eliminate copying overhead
      Called the same way as call-by-value
      int squareByValue (int x);
      int squareByReference (int & x);
      int x,z;

      squareByValue(x);
      squareByReference(z);
      Bad for security: called function can corrupt caller’s data
      Solution: use const quantifier
      67
    • C/C++ function: call by reference
      void ExchangeValue(int & a, int & b)
      {
      inttmp;
      tmp=a;
      a=b;
      b=tmp;
      }
      int main(intargc, char ** argv)
      {
      int value1=4;
      int value2=5;
      int result=ExchangeValue(value1,vaule2);
      cout<<“value= “<<value1<<endl<<“value2=“<<value2<<endl;
      }
      68
      a,b: formal parameters
      제대로동작함!
      actual parameters
    • Passing Arrays as Parameters
      In C/C++, arrays are always passed by reference
      & is not used in the formal parameter type.
      Whenever an array is passed as a parameter, its base address is sent to called function
      Example:
      // prototype
      float SumValues (float values [], int numOfValues );
      69
    • constarray parameter
      If the function is not supposed to change the array:
      you can protect the array from unintentional changes, use const in formal parameter list and function prototype.
      FOR EXAMPLE . . .
      // prototype
      float SumValues( const float values[ ],
      int numOfValues );
      70
      If there is statement inside SumValues() that changes values of values array,
      compiler will report error.
    • // Pre: values[0] through values[numOfValues-1] // have been assigned// Returns the sum of values[0] through// values[numOfValues-1]
      float SumValues(constfloat values[ ], int numOfValues )
      {
      float sum = 0;
      for ( int index = 0; index < numOfValues; index++ )
      {
      sum += values [ index ] ;
      }
      return sum;
      }
      71
    • 6. 포인터 (pointer)
    • Pointer Variable
      A variable whose value is the address of a location in memory
      i.e., a variable that points to some address in memory…
      type * pointer_variable_name;
      73
      int* intPointer
    • Assign Value to Pointer
      74
      int alpha;
      int* intPointer;
      intPointer = &alpha;
      If alpha is at address 33,
      memory looks like this
      alpha
    • Pointer Types
      75
      2000
      12
      x
      3000
      2000
      ptr
      int x;
      x = 12;
      int* ptr;
      ptr = &x;
      Because ptr holds the address of x, we say that ptr “points to” x
    • Pointer: Dereference Operator (*)
      An operator that, when applied to a pointer variable, denotes the variable to which the pointer points
      76
      2000
      12
      x
      3000
      2000
      ptr
      int x;
      x = 12;
      int* ptr;
      ptr = &x;
      std::cout << *ptr;
      *ptr is the value in the place to which ptr points
    • 77
      Pointer: Dereference Operator (*)
      2000
      12 5
      x
      3000
      2000
      ptr
      int x;
      x = 12;
      int* ptr;
      ptr = &x;
      *ptr = 5;
      // changes the value
      // at adddress ptr to 5
    • Pointer Types
      78
      char ch;
      ch = ‘A’;
      char* q;
      q = &ch;
      *q = ‘Z’;
      char* p;
      p = q;
      // the right side has value 4000
      // now p and q both point to ch
      4000
      A Z
      ch
      5000 6000
      4000 4000
      q p
    • 79
      intPtr
      money
      Pointer Types
      All pointer variables should be initialized to be NULL
      A pointer that points to nothing; available in <cstdlib>
      NULL is defined to be 0;
      But NULL is not memory address 0
      int * intPtr = NULL;
      Float * money = NULL;
    • Review: lifetime of variables or objects
      Global variables/objects: start from before the program starts until main() ends
      int num;
      main(){
      ….
      }
      Local variables/objects: declared within the body of a function or a block
      Created upon entering the function/block, destroyed upon exiting the function/block
      Dynamical variables/objects: created using new(), malloc() calls
      Remains alive until delete() is called to free the memory
      Destroyed upon the program exits
      80
    • Dynamic allocation (new operator)
      Allocation of memory space for a variable at run time (as opposed to static allocation at compile time)
      81
      int * intPointer;
      intPointer = new int;
    • Deallocate allocated memory
      Dynamically allocated memory needs to be deallocated when it’s no more used
      Otherwise, memory leak will degrade performance
      delete operator returns memory to system
      delete p;
      Value of p is unchanged, i.e. pointing to a deallocated memory
      Accessing a deallocated memory (*p) can be dangerous
      Always set to NULL after deallocation
      delete p; // free up memory pointed to by p
      p = NULL; // safeguard, extremely important
      82
    • Pointers: examples
      Figure 4-3(a) Declaring pointer variables; (b) pointing to statically allocated memory; (c) assigning a value;
      (d) allocating memory dynamically; (e) assigning a value
      83
    • Pointers: example (cont’d)
      84
      This memory space cannot be deallocated, as we don’t have a pointer …
    • Dynamically Allocated Arrays
      Use new operator to allocate an array dynamically
      int arraySize;
      //ask user to enter arraySize…
      //
      double *anArray = new double[arraySize];
      arraySize has a value determined at run time
      Dynamically allocated array can be increased
      double *oldArray = anArray;
      anArray = newdouble[2*arraySize];
      // copy from oldArray to anArray
      delete [] oldArray; // deallocate oldArray
      85
    • 7. Data Design
    • Let’s focus on: Data
      Data: the representation of information in a manner suitable for communication or analysis by humans or machines
      Data are the nouns of the programming world:
      The objects that are manipulated
      The information that is processed
      Different view about data
      Application view: what real life object can be modeled using the data ?
      Logic view: how to use the data ? Operations ?
      Implementation view: how to implement the data ?
      87
    • 88
      Address
      pointer reference
      C++ Built-In Data Types
      Simple
      Composite
      Integral
      Floating
      array struct union class
      char short int long enum
      float double long double
    • Using C/C++ Data Type
      As a C/C++ programmer, we know
      Based on the application, we model them as different “variables”
      Age: integer
      Gender: enumeration
      Name: array of char, or string
      Also we know what kind of operations each data type supports
      We do not worry about how an integer is implemented
      Unless in computer organization class …
      89
    • C++ programmer are user of int
      90
      TYPE
      int
      Representation of
      int
      as 16 bits two’s
      complement
      +
      Implementation of
      Operations
      Value range:
      INT_MIN . . INT_MAX
      Operations:
      + prefix
      - prefix
      + infix
      - infix
      * infix
      / infix
      % infix
      Relational Operators
      infix
      (inside)
    • Different Views of Data
      Application (or user) levelmodeling real-life data in a specific context
      When to use a certain data type ?
      Logical (or ADT) levelabstract view of the domain and operations
      What
      How to use the data type ?
      Implementation levelspecific representation of the structure to hold the data items, and the coding for operations
      How to implement the data type ?
      91
    • Different Views of Data: Library Example
      Application (or user) levelLibrary of Congress, or Baltimore County Public Library
      A library system can be implemented for Library of Congress…
      Logical (or ADT) leveldomain is a collection of books; operations include: check book out, check book in, pay fine, reserve a book
      A library’s necessary functions to outside world
      Implementation levelrepresentation of the structure to hold the “books” and the coding for operations
      How a specific library is implemented (how are books organized…)?
      92
    • A two-dimensional array
      A structured composite data type made up of a finite, fixed size collection of homogeneous elementsordered in two dimensions and for which direct access is provided:
      dataTable[row][col]
      93
      Logic view of 2D array:all a C++ program needs to know
      logical level
      int dataTable[10][6];
    • Many recurrent data types
      List
      Queue: First In First Out
      Operating System: process queues, printing job queue
      Stack: Last in First out
      Calling stack
      Compiler: to parse expressions
      Graph:
      Model computer network
      ….
      94
      Provide a high-level data type with these logic property
    • Data Abstraction: the idea
      Data Abstraction: the separation of a data type’s logical properties from its implementation
      User of the data type only needs to understand its logical property, no need to worry about its implementation
      95
      LOGICAL PROPERTIES IMPLEMENTATION
      What are the possible values? How can this be done in C++?
      What operations will be
      needed?
    • Abstract Data Type: A logic view
      Abstract Data Type is a specification of
      a set of data
      the set of operations that can be performed on the data
      Constructors: to creates new instances of an ADT; usually a language feature
      Transformers (mutators): operations that change the state of one or more data values in an ADT
      Observers: operations that allow us to observe the state of the ADT
      Iterators: operations that allow us to access each member of a data structure sequentially
      Abstract Data Type is implementation independent
      96
    • OOP & ADT
      Object-oriented language provide mechanism for specifying ADT and implementing ADT
      Class
      An unstructured type that encapsulates a fixed number of data components (data members) with the functions (member functions) that manipulate them
      predefined operations on an instance of a class are whole assignment and component access
      Client
      Software that uses (declares and manipulates) objects (instances) of a particular class to solve some problem
      97
    • Object-Oriented Programming: Basics
      Class
      an unstructured type that encapsulates a fixed number of data components (data members) with the functions (called member functions) that manipulate them
      Object
      An instance of a class
      Method
      A public member function of a class
      Instance variable (Data Member)
      A private data member of a class
      98
    • Higher-Level Abstraction
      Class specification
      A specification of the class members (data and functions) with their types and/or parameters
      Class implementation
      The code that implements the class functions
      99
      Why would you want to
      put them in separate files?
    • Classes vs. Structs
      Without using public and private, member functions and data are
      private by default in classes
      public by default in structs.
      Usually, there is no member functions defined in structs
      struct is passive data
      class is active data
      100
    • classDateType Specification
      // SPECIFICATION FILE ( datetype.h )
      class DateType// declares a class data type
      {
      public : // 4 public member functions
      DateType (int newMonth,int newDay,int newYear);//constructor
      int getYear( ) const ; // returns year
      int getMonth( ) const ; // returns month
      int getDay( ) const ; // returns day
      private : // 3 private data members
      int year ;
      int month ;
      int day ;
      } ;
      101
      101
    • Use of C++ data type class
      Variables of a class type are called objects (or instances) of that particular class.
      Software that declares and uses objects of the class is called a client.
      Client code uses public member functions (called methods in OOP) to handle its class objects.
      Sending a message means calling a public member function.
      102
    • Client Code Using DateType
      #include “datetype.h” //includes specification of the class
      #include <iostream>
      using namespace std;
      int main ( )
      {
      // declares two objects of DateType
      DateType startDate ( 6, 30, 1998 ) ;
      DateType endDate ( 10, 31, 2002 ) ;
      bool retired = false ;
      cout << startDate.getMonth( )<< “/” << startDate.getDay( )
      << “/” << startDate.getYear( ) << endl;
      while ( ! retired )
      { finishSomeTask( ) ;
      . . .
      }
      return 0;
      }
      103
      How to dynamically create a DateType object ?
      103
    • 2 separate files for class type
      // SPECIFICATION FILE ( datetype .h )
      // Specifies the data and function members.
      class DateType
      {
      public:
      . . .
      private:
      . . .
      } ;
      // IMPLEMENTATION FILE ( datetype.cpp )
      // Implements the DateType member functions.
      . . .
      104
    • Implementation of member functions
      // IMPLEMENTATION FILE (datetype.cpp)
      #include “datetype.h” // also must appear in client code
      DateType :: DateType ( int newMonth, int newDay,
      int newYear )
      // Post: year is set to newYear.
      // month is set to newMonth.
      // day is set to newDay.
      {
      year = newYear ;
      month = newMonth ;
      day = newDay ;
      }
      105
      :: Scope resolution operator
      105
    • C++ Classes: Constructors
      Invoked/called (automatically) when an object of the class is declared/created
      A class can have several constructors
      A default constructor has no arguments
      different constructors with different parameter list (signature)
      Eg. DateType can be extended to have the following constructor :
      DateType (int secondsSinceEpoch);
      The compiler will generate a default constructor if you do not define any constructors
      106
    • int DateType :: getMonth ( ) const
      // Accessor function for data member month
      {
      return month ;
      }
      int DateType :: getYear ( ) const
      // Accessor function for data member year
      {
      return year ;
      }
      int DateType :: getDay ( ) const
      // Accessor function for data member day
      {
      return day ;
      }
      107
      107
    • C++ Classes: Destructors*
      Called (automatically) when an object’s lifetime ends
      To free up resources taken by the object, esp. memory
      Each class has one destructor
      If you don’t need to free up resources, you can omit define destructor and the compiler will generate a default destructor
      108
    • C++ Namespaces*
      A mechanism for logically grouping declarations and definitions into a common declarative region
      namespace myNamespace
      {
      // Definitions
      // Declarations . . .
      } //end myNamespace
      The contents of the namespace can be accessed by code inside or outside the namespace
      Use the scope resolution operator (::) to access elements from outside the namespace
      Alternatively, the using declaration allows the names of the elements to be used directly
      109
    • C++ Namespace: simple example*
      Creating a namespace
      namespace smallNamespace
      {
      int count = 0;
      void abc();
      } // end smallNamespace
      Using a namespace
      smallNamesapce::count=0;
      usingnamespace smallNamespace;
      count +=1;
      abc();
      110
    • C++ std namespace*
      Items declared in the C++ Standard Library are declared in the std namespace
      You include files for several functions declared in the std namespace
      To include input and output functions from the C++ library, write
      #include <iostream>
      usingnamespace std;
      111
    • Encapsulation
      Just as a capsule protects its contents, the class construct protects its data members
      112
      // SPECIFICATION FILE ( datetype.h )
      class DateType
      {
      Public :
      DateType (int newMonth,int newDay,int newYear);//constructor
      int getYear( ) const ;
      int getMonth( ) const ;
      int getDay( ) const ;
      private :
      int year ;
      int month ;
      int day ;
      } ;
    • Object-Oriented Programming
      Three ingredients in any object-oriented language
      encapsulation
      inheritance
      polymorphism
      113
    • Inheritance
      Inheritance: A mechanism used with a hierarchy of classes in which each descendant class inherits the properties (data and operations) of its ancestor class
      Base class
      The class being inherited from
      Derived class
      the class that inherits
      114
      Inheritance is an "is-a" …
    • Overriding & Polymorphism
      Polymorphism: the ability to determine which of several operations with the same name (within the class hierarchy) is appropriate, either at compiling time (static binding) or run time (dynamic binding)
      Overriding
      • Function with virtual keyword in base class.
      • Derived classes override function as appropriate.
      • An overridden function in a derived class has the same signature and return type (i.e. prototype) as the function it overrides in its base class.
      115
    • Example: Overriding
      116
      Each class has a method Print
      Person.Print just prints the name
      Employee.Print prints the name and job title
      Manager.Print prints name, job title, and department
      Person
      Employee
      Manager
      Printis overriden.
      * Static binding is when the compiler can tell which Print to use
      * dynamic binding is when the determination cannot be made until run time => use the virtual keyword
    • Object-Oriented Programming
      Inheritance and polymorphism work together to allow programmer to build useful hierarchies of classes that can be put into a library to be reused in different applications
      Examples:
      Employee class can reuse features implemented at Person class
      Only override functions when needed, like print()
      A program working for Person class still work for Employee object (through polymorphism)
      Print out all persons,…
      117
    • Miscellaneous: I/O in C++
      Header files iostream and fstreamdeclare the istream, ostream,and ifstream, ofstream I/O classes.
      Both cin and cout are class objects
      These statements declare myInfile as an instance of class ifstream and invoke member function open.
      ifstream myInfile ;
      myInfile.open ( “A:mydata.dat” ) ;
      118