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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