Informatyka dla klas II

Ze względów ekonomicznych poszczególne komórki pamięci przechowują grupę kilku bitów (najczęściej jest ich 8 - czyli 1 bajt, ale rozmiar bitowy komórki pamięci zależy od architektury systemu komputerowego). W przykładzie powyżej komórka o adresie 3 przechowuje 8 bitów o zawartości 11111110.

Wskaźnik (ang. pointer) jest zmienną, która przechowuje adres, pod którym w pamięci umieszczone są dane. W języku C++ wskaźniki posiadają typy, mówimy np. o wskaźniku do danych typu int lub o wskaźniku do danych typu double. Typ wskaźnika określa rodzaj wskazywanego obiektu. Wskaźnik definiujemy następująco:

W zmiennej typu wskaźnik umieszcza się zwykle tylko adresy. Zatem instrukcja przypisania ma zwykle postać:

Na przykład wskaźnikowi można przypisać adres innej zmiennej wykorzystując operator adresu &:

Dostęp do danych zapisanych w pamięci wskazywanej przez wskaźnik uzyskujemy poprzez operator *, który umieszczamy przed zmienną wskazującą:

// Wskaźniki
// program demonstruje dostęp
// do danych poprzez wskaźnik
// (C)2015 I LO w Tarnowie
//------------------------

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a,b;

    a = 15;  b = 287;

    int * p; // definiujemy wskaźnik

    p = & a; // p wskazuje a

    cout << * p << endl;

    p = & b; // p wskazuje b

    cout << * p << endl;

    return 0;
} 

// Wskaźniki
// program demonstruje modyfikację
// danych wskazywanych przez wskaźnik
// (C)2015 I LO w Tarnowie
//------------------------

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a,b;
    
    a = 15; b = 287;

    cout << a << " " << b << endl;

    int * p;  // definiujemy wskaźnik

    p = & a;  // p wskazuje a

    * p = 3;  // zmieniamy a

    cout << a << " " << b << endl;

    p = & b;  // p wskazuje b

    * p = 8;  // zmieniamy b

    cout << a << " " << b << endl;

    return 0;
}

Po wykorzystaniu obszar pamięci można zwrócić do puli systemu za pomocą polecenia:

Wskaźnik w powyższym poleceniu musi zawierać adres obszaru utworzonego przez new. Zwrócona pamięć może zostać wykorzystana do innych celów.

// Wskaźniki
// program demonstruje daną dynamiczną
// (C)2014 I LO w Tarnowie
//------------------------

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    double * p;     // definiujemy wskaźnik

    p = new double; // przydzielamy pamięć

    * p = 3.1415;   // w przydzielonej pamięci umieszczamy dane

    cout << * p << endl;

    delete p;       // zwalniamy przydzielony obszar pamięci

    return 0;
} 

Tworzenie i wykorzystanie tablicy dynamicznej

1. Definiujemy zmienną wskaźnikową, która będzie przechowywała adres pierwszego elementu tablicy. Jest to zwykła definicja wskaźnika:
   
   typ  * wskaźnik;
   
2. Przydzielamy obszar pamięci dla tablicy. Stosujemy następującą konstrukcję:
   
   wskaźnik  = new typ[liczba_elementów];
   
   liczba_elementów  określa rozmiar tablicy. Może być to dowolne wyrażenie arytmetyczne.
   
3. Do elementów tak utworzonej tablicy odwołujemy się poprzez ich indeksy:
   
   wskaźnik[indeks]...
   
   indeks  - powinien być w zakresie od 0 do liczba_elementów  - 1. Kompilator nie sprawdza, czy element o danym indeksie znajduje się faktycznie w tablicy. Należy zachować ostrożność.
   
4. Gdy tablica dynamiczna przestanie być potrzebna, usuwamy ją z pamięci za pomocą instrukcji:
   
   delete [] wskaźnik;
   
   Po tej operacji obszar pamięci zajęty przez tablicę zostaje zwrócony do systemu. Wskaźnik można wykorzystać ponownie do innej tablicy wg powyższych punktów.
   

// Tablica dynamiczna
// program demonstruje tworzenie tablicy dynamicznej
// oraz dostęp do jej elementów
// (C)2014 I LO w Tarnowie
//------------------------

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i,n;
    int * T;        // wskaźnik tablicy dynamicznej

    cin >> n;       // odczytujemy rozmiar tablicy

    T = new int[n]; // rezerwujemy obszar pamięci

    // tablicę wypełniamy kolejnymi liczbami parzystymi

    for(i = 0; i < n; i++) T[i] = 2 + i + i;

    // wyświetlamy zawartość komórek tablicy dynamicznej

    for(i = 0; i < n; i++) cout << T[i] << endl;

    // zwalniamy przydzielony obszar

    delete [] T;

    return 0;
}

Przykładowe dane:

Skopiuj powyższe dane do schowka. Następnie uruchom poniższy program:

// Tablica dynamiczna
// program demonstruje odczyt tablicy
// (C)2014 I LO w Tarnowie
//------------------------

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i,n;
    int * T;        // wskaźnik tablicy dynamicznej

    cin >> n;       // odczytujemy rozmiar tablicy

    T = new int[n]; // rezerwujemy obszar pamięci

    // odczytujemy dane dla kolejnych komórek tablicy

    for(i = 0; i < n; i++) cin >> T[i];

    // wyświetlamy zawartość komórek tablicy dynamicznej

    for(i = 0; i < n; i++) cout << T[i] << endl;

    // zwalniamy przydzielony obszar

    delete [] T;

    return 0;
} 

Po uruchomieniu programu klikamy prawym przyciskiem myszki w pasek tytułowy okna konsoli. Z menu wybieramy opcję Edytuj → Wklej (być może trzeba będzie jeszcze wcisnąć klawisz Enter). Dane ze schowka zostaną wklejone do okna konsoli, program je odczyta i przetworzy w tablicy dynamicznej. Ten sposób pozwala nam szybko i wielokrotnie wprowadzać większą porcję danych do programu bez konieczności ich wpisywania z klawiatury.

Jeśli danych jest bardzo dużo, to lepszym rozwiązaniem będzie przekierowanie standardowego wejścia. Wyszukaj na dysku katalog, w którym zapisany jest plik programu. Katalog ten będzie w katalogu projektowym pod nazwą bin/Debug - dla wersji uruchomieniowej lub bin/Release - dla wersji ostatecznej. Zapisz w tym katalogu plik z danymi, np. pod nazwą d.txt.

Uruchom okno poleceń Windows (w menu Start wybierz opcję Uruchom i wpisz cmd). Za pomocą poleceń cd przejdź do katalogu z programem. Następnie wpisz:

Program będzie odczytywał dane z pliku d.txt zamiast z okna konsoli. Standardowe wyjście również można przekierować do pliku:

Teraz program zamiast pisać dane do okna konsoli, umieści je w pliku out.txt. Plik ten można odczytać np. za pomocą notatnika Windows i spokojnie przejrzeć sobie treść - szczególnie przydatne, gdy program produkuje dużo danych i nie mieszczą się one w oknie konsoli.

Można jednocześnie przekierować i wejście, i wyjście danych:

Teraz program odczyta dane z pliku d.txt, a wyniki zapisze w pliku out.txt. Zwróć uwagę, iż w samym programie nie musisz robić