47805 (Объектно-ориентированное программирование на Borland C++), страница 5

switch (count)

{case 1 : x=1;

case 2 : x=2;

case 3 : x=3;

default : x=4;

};

если значение count равно 1, то после перехода на case 1 будут выполнены все операторы, в результате x станет равным 4. Чтобы разделить ветви переключателя, в конце каждой ветви нужно записать оператор break, не имеющий операндов. По этому оператору происходит выход из переключателя к следующему оператору программы:

switch (count)

{case 1 : x = 1; break;

case 2 : x = 2; break;

case 3 : x = 3; break;

default : x = 4;

};

Теперь в зависимости от значения count будет выполняться только одна ветвь переключателя и x будет принимать одно из четырех предусмотренных значений.

В Си/Си++ имеется три варианта оператора цикла: цикл с предусловием, цикл с постусловием и цикл с параметром.

Цикл с предусловием строится по схеме

while (выражение-условие) оператор.

При каждом повторении цикла вычисляется выражение-условие и если значение этого выражения не равно нулю, выполняется оператор - тело цикла. Цикл с постусловием строится по схеме:

do оператор while (выражение-условие).

Выражение-условие вычисляется и проверяется после каждого повторения оператора - тела цикла, цикл повторяется, пока условие выполняется. Тело цикла в цикле с постусловием выполняется хотя бы один раз.

Цикл с параметром строится по схеме:

for (E1; E2; E3) оператор

где E1, E2 и E3 - выражения скалярного типа. Цикл с параметром реализуется по следующему алгоритму:

1. Вычисляется выражение E1. Обычно это выражение выполняет подготовку к началу цикла.

2. Вычисляется выражение E2 и если оно равно нулю выполняется переход к следующему оператору программы ( выход из цикла ). Если E2 не равно нулю, выполняется шаг 3.

3. Выполняется оператор - тело цикла.

4. Вычисляется выражение E3 - выполняется подготовка к повторению цикла, после чего снова выполняется шаг 2.

Пусть требуется подсчитать сумму элементов некоторого массива из n элементов.

С использованием цикла с предусловием это можно сделать так:

int s=0;

int i=0;

while (i < n) s +=a[ i ++];

Эта же задача с применением цикла с постусловием решается следующими операторами:

int s = 0;

int i = 0;

do s +=a[ i++]; while ( i < n );

Поскольку в данном случае повторениями цикла управляет параметр i, эту задачу можно решить и с помощью цикла третьего типа:

int i, s;

for ( s = 0, i = 0; i < n; i++) s +=a[ i ];

Объявления переменных можно внести в выражение E1 оператора for и все записать в виде одного оператора for с пустым телом цикла:

for ( int i = 0, s = 0; i < n; s += a [i++] ) ;

Для прерывания повторений оператора цикла любого типа в теле цикла может быть использован оператор break. Для перехода к следующему повторению цикла из любого места тела цикла может быть применен оператор continue. Эти операторы по своему назаначению аналогичны соответствующим операторам языка Паскаль.

Несмотря на то, что Си++ содержит полный набор операторов для структурного программирования, в него все же включен оператор перехода:

goto метка;

Метка задает адрес перехода и должна помечать оператор в том же составном операторе, которому принадлежит оператор goto. Вход в составной оператор, содержащий объявления данных, не через его начало, запрещен.

2.6 Функции

Любая программа на Си/Си++ содержит хотя бы одну функцию. Алгоритм решения любой задачи реализуется путем вызовов функций. Одна из функций считается главной и имеет фиксированное имя, эта функция вызывается операционной системой при запуске программы, а из нее могут вызываться другие функции. При работе в MS DOS главная функция имеет имя main.

Описание функции имеет общий синтаксис внешнего определения и отличается от описания переменного синтаксисом декларатора-инициализатора, который содержит идентификатор (имя ) функции и список параметров в круглых скобках. Тип функции - это тип значения, возвращаемого функцией. Функция может возвращать значение любого типа, кроме массива и функции, но допускается возвращать указатель на массив или указатель на функцию. Если функция не возвращает никакого значения, тип функции обозначается ключевым словом void.

В списке параметров указываются типы и имена параметров, передаваемых в функцию при ее вызове. Если функция не требует передачи ей аргументов, список параметров может быть пустым. Для совместимости с программами, написанными на Си, рекомендуется в качестве пустого списка параметров указывать ключевое слово void.

Полное описание функции содержит также тело функции, представляющее собой составной оператор. Составной оператор - это последовательность описаний внутренних данных и операторов, заключенная в фигурные скобки. Следует отметить, что в Си/Си++ описание функций не может быть вложенным, в теле функции нельзя объявить другую функцию.

Функция, возвращающая среднее арифметическое трех вещественных данных, может быть описана так:

double sred ( double x, double y, double z)

{ double s;

s = x + y + z;

return s / 3;

};

Для вызова такой функции при условии, что предварительно объявлены переменные p, a, b, и c, можно записать оператор:

p = sred (a, b, c );

Очевидно, что функция должна быть описана до того, как встретится ее первый вызов. Это не всегда возможно, например, когда две функции вызывают друг друга. Когда программа состоит из нескольких файлов, полное описание функции должно присутствовать только в одном файле, но вызовы функции возможны из разных файлов программы. Чтобы разрешить подобные противоречия предусмотрены две формы описания функций, полная форма, называемая также определением функции, и сокращенная, называемая описанием прототипа функции или просто прототипом. Прототип функции содержит только заголовок функции и задает таким образом имя функции, тип возвращаемого значения и типы параметров. По этой информации при компиляции программного файла можно проверить правильность записи вызова функции и использования возвращаемого значения. В Си++ требуется, чтобы вызову любой функции предшествовало в том же файле либо полное определение функции либо описание ее прототипа.

Следует отметить ряд дополнительных возможностей описания функций в Си++:

- При описании прототипа функции можно не указывать имена параметров, достаточно указать их типы.

- Для части параметров функции можно задавать значение по умолчанию, что позволяет вызывать функцию с меньшим числом аргументов, чем предусмотрено описанием функции. Значение по умолчанию можно указывать только для последних параметров в списке. Например, функция sred могла бы быть описана так:

double sred ( double x, double y, double z = 0)

{ double s;

s = x + y + z;

return s / 3;

};

К такой функции можно обращаться с двумя и с тремя аргументами.

- Функция может иметь переменное число параметров, для части параметров могут быть неизвестны их типы. Неизвестная часть списка параметров обозначается многоточием. Например, функция с прототипом

int varfunc ( int n, ... );

имеет один обязательный параметр типа int и неопределенное число параметров неизвестных типов. Правильная интерпретация такого списка параметров в теле функции требует от программиста дополнительных усилий.

При вызове функции аргументы передаются в функцию по значениям. Это значит, что для каждого аргумента в памяти создается его копия, которая и используется при вычислении функции. Следовательно, любые изменения значений аргументов в теле функции теряются при выходе из функции. Если аргумент является массивом, в функцию передается указатель на начальный элемент массива и присваивания элементам массива в теле функции изменяют значения элементов массива аргумента.

В С++ с объявлением функции связывается так называемая сигнатура функции, определяемая типом возвращаемого значения и типами параметров. Это позволяет назначать функциям, имеющим аналогичное назначение, но использующим параметры разных типов, одинаковые имена. Например, наряду с приведенной выше функцией sred для вущественных аргументов, в той же программе может присутствовать функция

double sred ( int x, int y, int z = 0)

{int s;

s = x + y + z;

return s / 3;

};

Функция, в теле которой отсутствуют операторы цикла и переключатели, может быть объявлена с дополнительным описателем inline. В точке вызова такой функции при компиляции просто вставляется тело функции с соответствующей заменой параметром на аргументы вызова. В результате экономится время на передачу параметров, переход на подпрограмму и организацию возврата в вызывающую программу. Функции с описателем inline называют встроенными, они реализуются как открытые продпрограммы. Типичный пример такой функции - определение наибольшего (наименьшего) из двух чисел:

inline int max ( int x1, int x2)

{return x1 > x2 ? x1 : x2 }

В системах программирования Turbo C++ и Borland C++ главная функция (функция main) может принимать три параметра, что позволяет вызывать Си-программы из командной строки DOS с передачей в программу необходимых аргументов. Стандартный прототип функции main имеет вид:

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

В конкретной программе можно объявлять функцию main без возвращаемого значения ( возвращающую тип void ), с использованием только двух первых параметров или вообще без параметров. Параметры argc и argv служат для передачи в программу аргументов в виде массива строк, argc содержит число элементов этого массива, а argv - это массив указателей на элементы массива, причем первый элемент массива, на который указывает argv [0], содержит имя программы (имя exe-файла программы), остальные элементы представляют собой аргументы из командной строки DOS. Параметр envp используется для доступа к элементам текущей среды DOS.

2.7 Библиотека времени выполнения

В определении языков Си и Си++ отсутствуют операторы ввода-вывода, операции над строковыми данными и многие другие средства, имеющиеся в других языках программирования. Этот недостаток компенсируется добавлением в системы программирования Си и Си++ библиотек функций, подключаемых к рабочим программам при редактировании связей и называемых библиотеками времени выполнения. Отделение этих библиотек от компилятора позволяет в необходимых случаях использовать различные варианты этих библиотек, например, для различных моделей ЭВМ или операционных систем.

Часть функций из библиотек времени выполнения стандартизована, в стандарте зафиксированы имя функции, ее назначение, перечень и типы параметров и тип возвращаемого значения. Другие функции ориентированы на конкретные модели ЭВМ и операционные системы, способы их вызова и использования могут быть различными в системах программирования разных фирм.

Чтобы обеспечить возможность контроля правильности вызова функций при компиляции программы, в систему программирования входят файлы заголовков функций времени выполнения. В файлах заголовков определяются прототипы библиотечных функций, а так же константы и типы данных, используемые этими функциями.

Ниже приведены имена некоторых файлов заголовков и назначение описанных в них прототипов групп функций.

Стандартом Си определены следующие файлы заголовков:

ASSERT.H - Содержит макросы для сообщений об ошибках при выполнении условия, задаваемого программистом.

CTYPE.H - Функции для проверки и преобразования данных типа char.

FLOAT.H - Макросы для операций над числами с плавающей точкой.

LIMITS.H - Макросы, задающие диапазоны представления целых.

LOCALE.H - Представление даты, времени, денежных единиц.

MATH.H - Пакет стандартных математических функций.

SETJUMP.H - Имена типов и функции для реализации операторов перехода, используется редко.

SIGNAL.H - Макросы для сигнализации об ошибках согласно стандарта ANSI.

STDARG.H - Макросы для вызова функций с переменным числом аргументов.

STDDEF.H - Определение общих типов для указателей, типов size_t и NULL.

STDIO.H - Стандартные функции ввода-вывода.

STDLIB.H - Определение общих типов, переменных и функций.

STRING.H - Функции для операций над строковыми данными.

TIME.H - Структуры и функции для операций с датами и временем.

В Си++ добавлены операции с комплексными числами и десятичными данными:

BCD.H - Данные, представленные в десятичной системе счисления

COMPLEX.H - Функции и операции над комплексными числами.

Имеются также файлы прототипов функций для распределения и освобождения динамической памяти, использования средств DOS и BIOS.

Чтобы использовать какие-либо функции из библиотек времени выполнения в программу должен быть включен файл-заголовок с прототипами требуемых функций. Включение в программу файла-заголовка обеспечивается препроцессорной директивой