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状花
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1 1 2 回顧指標與其算術運算指標可類比於變數住的房間號碼指標可以當陣列使用, 也可說指標可用來當陣列的別名陣列的名稱本身可視為指標 int a[] = {1,2,,4,5; int *b = a; // 此時 b 記得 1 所住的房間號碼 cout << *b << b[0]; // 印出 11 cout << b[1]; // 印出 2 cout << b[]; // 印出 4 對指標作的算術運算, 代表將改變所記得的房間號碼 b++; // 現在 b 記得 2 的房號 cout << b[2]; // 印出 4 b += 2; // 現在 b 記得 4 的房號 cout << *b; // 印出 4 運算子優先順序 (level) 與運算方向 (grouping) Level Operator Description Grouping 2 () postfix Left-to-right ++ --! * & + - unary (prefix) indirection and reference unary sign operator Right-to-left 4 (type) type casting Right-to-left * / % multiplicative Left-to-right additive Left-to-right 9 < > <= >= relational Left-to-right 10 ==!= equality Left-to-right 14 && logical AND Left-to-right 15 logical OR Left-to-right 17 = *= /= %= += -= assignment Right-to-left 4 int a[10] = {2,4,,8,10,12,14,1,18,20; int *pa = a, *pb = a+9, *pc = &a[5]; int a[10] = {1,2,,4,5,,7,8,9,10; int *pa = a, *pb = a+9, *pc = &a[5]; cout << *pa++; cout << *pc; cout << --*pb; pa += 5; cout << *pa--; pb -= 2; cout << *pb; cout << *pc++; cout << --*pc; pa += ; cout << *pa; pb -= 5; cout << *pb; pc -= 4; cout << *pc; * 與 ++ 都是第三階的運算子, 結合是由右向左, 所以 *pa++ (pa++) *pa --*pb, 因為是由右向左運算, 所以 --*pa (*pa) --(*pa) cout << *pa++; cout << *pc; cout << --*pb; pa += 5; cout << *pa--; pb -= 2; cout << *pb; cout << *pc++; cout << --*pc; pa += ; cout << *pa; pb -= 5; cout << *pb; pc -= 4; cout << *pc; 5 回顧 - 動態記憶體管理利用 new 來取得一個新的房間裝資料利用指標來記得新的房間號碼利用 delete 來將租來的房間歸還 ( 給作業系統 ) int *a = new int(5); *a += 20; delete a; 回顧 - 動態記憶體管理單一資料利用 new 來取得一個新的房間裝資料利用指標來記得新的房間號碼利用 delete 來將租來的房間歸還 ( 給作業系統 ) int *a = new int(5); *a += 20; cout << *a; delete a; 這種用法在未來大家學到物件導向比較有用 1

2 7 8 回顧 - 動態記憶體管理陣列利用 new [] 來取得一連串新的房間裝資料利用指標來記得第一間新的房間號碼利用 delete [] 來將租來的房間歸還 ( 給作業系統 ) int *b = new int[20]; for(int i=0;i<20;++i) b[i] = i+1; cout << b[5]; delete[] b; 這種用法比較有用, 可動態地決定所需陣列大小 Lecture 15 多維陣列之動態記憶體管理與傳遞變數的儲存等級 / 生命週期變數視野 9 10 多維動態記憶體管理的三種方式多維陣列之動態記憶體管理使用不夠彈性的多維動態記憶體管理 int (*a)[5]= new int [10][5]; delete [] a; 使用指標陣列 (pointer array) 或稱為指標的指標 (pointer to pointers) int **a = new int*[10]; for(int i=0;i<10;i++) a[i] = new int[5]; for(int i=0;i<10;i++) delete []a[i]; 將多維陣列轉換為一維陣列 ( 透過數學上的簡單計算, 將多維度的索引轉換成一維的索引 ) int *a = new int[10*5]; delete [] a; 不夠彈性的多維動態記憶體管理 15-1.cpp int (*a)[] = new int[5][]; a[i][j] = i* + j; 11 此方式無法完全動態地配置多維陣列其中僅有第一個維度可以變數指定, 其它維度必需為常數 Orz cout << a[i][j] << " "; 指標陣列 A B 15-2.cpp // 記憶空間的配置 int **a = new int*[5]; a[i] = new int[]; // 資料的存放 a[i][j] = i* + j; int* *a; 和 a 粘在一起的 * 表示 a 為一指標變數 ( 使用起來 ~= 一維陣列 ) int* 代表一維陣列中所存放的資料為整數的指標 (~= 整數的一維陣列 ) new int *[5]; 配置一個可以存放 5 個 int* 的記憶空間 A B 12 2

3 1 14 int* *a = new int*[5]; 15-2.cpp // 資料的輸出 cout << a[i][j] << " "; a[i] = new int[]; a[0] = new int[]; a[1] = new int[]; a[2] = new int[]; a[] = new int[]; a[4] = new int[]; // 記憶空間的釋放 delete []a[i]; 將多維陣列轉為一維陣列 15 實際上,C/C++ 在內部在處理多維陣列時, 也是將多維陣列轉為一維陣, 而轉換方式也是如此! (recall: 記憶體可視為龐大的一維陣列 ) 多維陣列轉一維陣列之映射二維陣列中, 第一個索引決定是第幾列第二個索引決定第幾行每一列有四個元素所以每一行的開頭之一維陣列的索引 : 第一個索引 * 每行元素個數二維陣列的第二個索引決定了是第幾行, 亦即與該列開頭之偏移個數 A[2][2] A[2][0+2] ( 該列開頭 ) A[8+2] A[10] A[1][] A[1][0+] A[4+] A[7] 二維轉一維的公式 : 列索引 * 一列有幾個元素 ( 陣列行數 )+ 行索引多維陣列轉一維陣列之反映射先算出應該在第幾列 : ( 一維索引 / 一列之元素個數 ) 採無條件捨去再算出在該列裡面與該列第一個元素之間的偏移 : 一維索引 % 一行元素個數 10 / 4 2, 10 % 4 2: A[10] A[2][2] 7/4 1, 7%4 : A[7] A[1][] 15-.cpp int *a = new int[5*]; a[i*+j] = i*+j; 5 列行共需存放 15 個元素 i 控制第幾列 j 控制第幾行每一列有個元素 i*+j 即為轉換後一維陣列的索引值

4 cpp cout << a[i*+j] << " "; 摘要三種多維陣列的動態記憶體管理假設 nrow 為列數 ncol 為行數不夠彈性的多維動態記憶體管理 (p.s. ncol 必需為常數變數 ) int (*a)[ncol] = new int[nrow][ncol]; 使用指標陣列 (p.s. 配置與刪除都有點麻煩 ) int **a = new int*[nrow]; for(i=0;i<nrow;i++) a[i] = new int[ncol]; for(i=0;i<nrow;i++) delete []a[i]; 以一維陣列模擬 (p.s. 使用上有點麻煩 ) int *a = new int[nrow * ncol]; 多維陣列之資料傳遞多維陣列的傳遞目前我們一共有四種多維陣列固定大小的多維陣列 int a[5][]; 動態配置可變動大小的陣列三種, 但都是指標陣列指標 :int (*a)[] = new int[5][]; 指標的指標 : int **a = new int*[5]; for(int 以一維陣列模擬 :int *a = new int[5*]; 陣列在傳遞時, 其實都是以指標的方式傳遞 cpp 固定大小陣列或陣列指標 void array2d(int a[2][]) { for(int i=0;i<2;i++) { cout << a[i][j] << ", "; cout << "\n"; int p[2][] = { {1,2,, {4,5,; int q[2][] = { {11,12,1, {14,15,1; array2d(p); array2d(q); 也可寫為 : void array2d(int (*a)[]) { 陣列在傳遞時, 其實它不乎第一個維度的大小 1, 2,, 4, 5,, 11, 12, 1, 14, 15, 1, 15-5.cpp 指標的指標 void parray(int **, int, int); int **a = new int*[5]; a[i] = new int[]; a[i][j] = i* + j; parray(a, 5, ); delete []a[i]; void parray(int **a, int m, int n) { for(int i=0;i<m;i++) { for(int j=0;j<n;j++) { cout << a[i][j] << " "; 4

5 cpp 一維陣列模擬二維陣列 void parray(int *, int, int); void sarray(int *, int, int); int *a = new int[5*]; sarray(a, 5, ); parray(a, 5, ); void sarray(int *a, int nrow, int ncol) { for(int i=0;i<nrow;i++) { for(int j=0;j<ncol;j++) { a[i*+j] = i*+j; void parray(int *a, int nrow, int ncol) { for(int i=0;i<nrow; i++) { for(int j=0;j<ncol;j++) { cout << a[i*+j] << " "; 變數的儲存等級 / 生命週期變數的儲存等級 / 生命週期變數為運算電腦記憶體 (RAM) 的工具變數儲存等級 (storage class) / 生命週期代表了變數何時開始被創造出來 ( 並開始佔據記憶體 ) 變數何時被消滅 ( 歸還其佔據的記憶體給作業系統 ) 在 C/C++ 裡, 變數的儲存等級主要有三種 : 自動 (automatic): 變數在該變數所屬的函式 / 區塊開始執行時創造出來, 在函式 / 區塊結束執行後被消滅此為預設 / 內定之儲存等級, 到目前為止我們大部份都是使用這種儲存等級的變數動態 (dynamic) : 由程式作者決定一變數何時被創造出來何時被消 (new, delete, new[], delete[]) 靜態 (static): 變數在程式開始執行即被創造出來, 在程式結束執行後被消滅 15-7.cpp void func() { int c = 5; cout << ++c << " "; int a=; cout << a << " "; func(); 在此範例中, 變數 a, c 的儲存等級皆為自動, 簡稱為自動變數 (auto variables) func 函式開始執行 : 自動配置一個 4 bytes 記憶體給變數 c, 並給初始值 5 將 c 加一後, 列印出來函式結束執行, 自動將變數 c 消滅掉, 將 4 bytes 的記憶體歸還給作業系統 main 函式 / 主程式開始執行 : 自動配置一個 4 bytes 記憶體給變數 a, 並給初始值將 a 變數的值列印出來重複呼叫 func() 函式 5 次程式結束執行, 自動將變數 a 消滅並將 4 bytes 記憶歸還給作業系統程式執行結果 cpp void func() { static int c = 5; cout << ++c << " "; int a=; cout << a << " "; func(); 在此範例中, 變數 a 為自動變數 ; 變數 c 的儲存等級則為靜態, 簡稱為靜態變數 (static variables) func 函式開始執行 : 若此函式為第一次被呼叫, 配置 4 bytes 記憶體給變數 c 將 c 加一後, 列印出來 main 函式 / 主程式開始執行 : 自動配置一個 4 bytes 記憶體給變數 a, 並給初始值將 a 變數的值列印出來重複呼叫 func() 函式 5 次程式結束執行, 自動將變數 a 消滅並將 4 bytes 記憶歸還給作業系統將靜態變數 c 消滅, 將 4 bytes 記憶體歸還靜態變數在函式中的靜態變數在該函式第一次被呼叫時, 被配置記憶體並進行初始化的動作, 而待整個程式結束執行時, 靜態變數的記憶體才會被釋放掉雖然靜態變數宣告在函式內, 並不會隨著函式開始執行而被重新創造出來, 也不會因為函式結束執行而被消滅掉此與自動變數不同由於變數的初始化 (int c=5;) 是在變數被創造出來佔據記憶體時所執行的動作, 因此在函式被重複呼叫時, 變數的初始化是不會再被執行的程式執行結果靜態變數若沒有初始化時, 會被初始化為 0 5

6 1 2 視野 / 範疇 Scope 變數視野 / 變數範疇 scope 變數視野 / 變數範疇 (scope) 指的是一個被宣告出來的變數的可見度 (visibility), 在考慮到變數視野時, 主要有以下兩種分類全域變數 (global variable) 變數宣告於所有函式之外全域變數可被其宣告之後的所有函式看到與使用區域變數 (local variable) 變數宣告於函式之內, 僅宣告該變數的函式可以看到並使用它當區域變數與全域變數同名時, 區域變數會遮蔽 (shadowing) 掉同名之全域變數, 此時可使用 :: 範疇解析運算子 / 視野解析運算子來暫時存取全域變數 cpp int a; 此 a 為一全域變數 void func2() { int a = 8; int b = ::a + 7; a++; 5,8 9,12,10,5 void func1() { int b = a*2; a++; int b=5; a=4; func1(); func2(); func1(); 15-9 說明以上範例中, 全域視野裡 ( 宣告不在任何一個函式中 ) 有一變數 a fun1() 函式內有宣告一變數 a, 此為區域變數 a 編譯器在解析變數時, 會以區域變數優先故 fun1() 中的 a 變數皆為區域變數 a fun2() 中也有宣告一變數 a, 故大部份使用變數 a 時, 乃使用區域變 a 但是其中的 ::a 用來指定要存取的 a 為全域的 a 變數而非區域的 a 變數其中 :: 稱為 scoping operator ( 視野運算子 ) 在 main() 裡, 由於 main 裡沒有宣告任何一個叫作 a 的變數故在 main 裡使用的 a 全部都是使用全域變數 a 全域變數的儲存等級為靜態的 (static variable), 但其在程式開始執行時即被創造出來, 直至程式結束時才被消滅掉若沒有給初始值時會被賦予初始值 cpp void func1() { int b = a*2; a++; int a; int b=5; a=4; func1(); 此 a 為一全域變數, 僅能被 main 使用, 因為只有 main 定義在它之後所以此程式會發生編譯錯誤說明在 C/C++ 中, 無論是變數宣告或是函式的宣告, 都只能在其宣告之後的程式所使用在中, 由於全域變數 a 宣告在 func1 之後, 故 func1 無法看到全域變數 a, 即使使用 ::a 也無法存取到全域變數 a Func1() {. Func2() {. Func1 無法呼叫 Func2(), 除非 Func1 之前有 Func2 的原型宣告 cout << a << endl; int a = 4; 同樣的, 以上程式會發生編譯錯誤, 因為在 cout 時 a 還沒有被宣告出來 ( 除非 main 前面有宣告一全域變數 a

7 7 8 作業九 (/8 due) 隨堂練習 void parray(int (*array)[4], int nrow); 請寫出 parray 這個函式的定義作業十 (/15 due, 不可遲交 ) int a[5][4] = { {1,2,,4, {5,,7,8, {9,10,11,12, {1,14,15,1, {17,18,19,20 ; parray(a, 5); 程式輸出結果

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Microsoft PowerPoint - Class5.pptx C++ 程式初探 V 2015 暑期 ver. 1.0.1 C++ 程式語言大綱 1. 大量檔案讀取 & 計算 2. 指標 3. 動態記憶體 & 動態陣列 4. 標準函式庫 (STL) vector, algorithm 5. 結構與類別 2 大量檔案讀取 & 計算若目前有一個程式將讀取純文字文件 (.txt) 中的整數, 並將該文件中的整數有小到大排序後, 儲存到另外一個新的純文字件中假設有