11 клас С++ Лекція 1

C  + +           Л Е К Ц І Я   1.1

Программа печати сообщения “Hello World!” имеет вид:

#include <stdio.h>

void main(void)

{

 printf("Hello World!\n");

}

Для использования функций ввода-вывода следует подключить библиотеку стандартного ввода-вывода (STanDart Input-Output). Библиотека подключается ключевым словом include, перед которым ставится символ #.

Строки в языке Си выделяются двойными кавычками (в Паскале – одинарными). Символ перевода курсора на новую строку имеет вид ‘\n’. При помощи функции printf в программе выводится строка "Hello World!", после чего производится перевод курсора на новую строку.

После компиляции программы на языке Си операционная система вызывает функцию main. Слово main являет ключевым – оно является именем функции, которая вызывается операционной системой при старте программы. Функция main обязана присутствовать в любой программе Си, так как она является точкой входа в программу.

Открывающаяся и закрывающаяся скобки { … } в Си являются аналогом begin .. end в Паскале.

ПЕРЕМЕННЫЕ И ИХ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Переменные представляют собой область памяти для хранения данных. Имя переменных называют идентификатором.

Имя переменной может содержать от одного до 32 символов. Разрешается использовать строчные и прописные буквы, цифры и символ подчёркивания, который в Си считается буквой. Первым символом обязательно должна быть буква. Имя переменной не может совпадать с зарезервированными словами.

Объявление переменных происходит в операторе описания, состоящем из спецификации типа и списка имён переменных, разделённых запятой. В конце оператора должна стоять точка с запятой.

Например, объявить две целочисленные переменные x, y и одну символьную c можно следующим образом:

int x,y;

char c;

ФОРМАТ ВВОДА-ВЫВОДА. ВЫЧИСЛЕНИЕ СУММЫ ДВУХ ЧИСЕЛ

Для форматированного ввода-вывода данных пользуются функциями scanf и printf. Первый аргумент функций содержит формат ввода-вывода. Далее следуют вводимые (выводимые) переменные. Следующая таблица представляет формат ввода-вывода элементарных типов данных в Си:

описание типа	тип	формат
целочисленный, 4 байта	int	%d
целочисленный, 8 байт	__int64	%I64d
целочисленный, 8 байт	long long	%lld
действительный, 4 байта	float	%f
действительный, 8 байт	double	%lf
символьный, 1 байт	char	%c
строка, массив символов	char[], строка	%s

Оператор присваивания в языке Си имеет вид знака равенства ‘=’.

Операторы в языке Си разделяются знаком ‘;’.

Комментарии в языке Си выделяются символами /* … */.

Комментарии до конца строки следуют после символов //.

Пример 1. Инициализируем переменные i (целое), j (вещественное), c (символьное) соответственно значениями 4, 5,4, ‘A’ и выведем их на экран. В дальнейшем операции ввода-вывода будем комментировать, указывая вводимые и выводимые значения.

#include <stdio.h>

int i = 4;

double j = 5.4;

char c = 'A';

void main(void)

{

  printf("%d %lf %c\n", i, j, c);  // 4 5.400000 A

}

Символьным переменным можно присваивать не только символы, но и значения от 0 до 255. В таком случае переменная будет принимать значение того символа, ASCII код которого ей присвоен. Значения символьных переменных можно выводить как символы (используя формат вывода %c) или как числа – ASCII коды символов (используя формат вывода %d).

Напоминание! Сокращение ASCII расшифровывается как American Standart Code for Information Interchange.

Пример 2. Присвоим символьной переменной с значение 65 и выведем ее, используя форматы %c и %d. Напомним, что ASCII код символа ‘A’ равен 65.

#include <stdio.h>

char c = 65;

void main(void)

{

  printf("%c %d\n", c, c);  // A 65

}

Упражнение 1. Напишите программу, которая выведет на экран строку из четырех символов, ASCII коды которых соответственно равны 3, 4, 5 и 6.

#include <stdio.h>

char c1 = 3;c2=4;c3=5;c4=6;

void main(void)

{

  printf("%c %c %c %c\n", c1, c2, c3,c4); 

}

Пример 3. Рассмотрим программу, которая вводит два целочисленных числа a и b, вычисляет их сумму в переменной res и выводит на печать пример в формате

«слагаемое + слагаемое = сумма»

В качестве второго аргумента функции scanf следует передавать адреса переменных. Адрес переменной x обозначается &x.

#include <stdio.h>

int a, b, res;

void main(void)

{

  scanf("%d %d",&a,&b);                    // a = 3, b = 5

  res = a + b;

  printf("%d + %d = %d\n", a, b, res);     // 3 + 5 = 8

}

Операции ввода-вывода можно также выполнять при помощи потоковых бесформатных функций cin и cout библиотеки <iostream.h> (тільки в C++). Но они работают значительно медленнее, чем prinf и scanf (прийшло з мови С). Поэтому для выполнения операций ввода-вывода рекомендуется пользоваться библиотекой <stdio.h>.

Пример. Перепишем программу из примера 2.3.3. вычисления суммы двух чисел с использованием функций cin и cout:

#include <iostream.h>

int a, b, res;

void main(void)

{

  cin >> a >> b;          // a = 3, b = 5

  res = a + b;

  cout << res << endl;    // 8

}

Упражнение 2. Напишите программу, которая по заданным двум действительным числам a и b находит и выводит значение выражения a² + b².

#include <stdio.h>

     #include <math.h>

int a, b, res;

void main(void)

{

  scanf("%d %d",&a,&b);                   

  res = a*a + pow (b,2);

  printf("%lf ^2 + %lf ^2 = %d\n", a, b, res);    

}

2.6. БИТЫ. БАЙТЫ. СЛОВА

Битом называется единица информации. В одну ячейку памяти размером 1 бит можно занести два значения: 0  или 1.

Байтом называется ячейка памяти, состоящая из 8 битов.

Словом называется ячейка памяти, состоящая из двух байт или 16 битов.

Двойным словом называется ячейка памяти, состоящая из четырех байт или 32 битов.

 В языках программирования различают, как правило, знаковые и беззнаковые типы данных. Беззнаковые типы данных хранят только неотрицательные значения, знаковые могут содержать как положительные, так и отрицательные числа.

 Беззнаковые типы данных. В трех битах можно хранить значения от 0 до 7:

содержимое 3 битов	значение
000	0
001	1
010	2
011	3
100	4
101	5
110	6
111	7

В n битах можно хранить числа от 0 до 2ⁿ – 1. Например, в беззнаковом байте можно записать любое число от 0 до 255, а в беззнаковом двойном слове – число от 0 до 2³² – 1 = 4294967295.

 При выводе десятичных значений переменных беззнаковых типов вместо %d (decimal) пользуются %u (unsigned).

Знаковые типы данных. Старший бит знакового типа данных отвечает за знак числа. Число является положительным, если бит равен 0 и отрицательным, если бит равен 1. Например, в трех битах можно хранить знаковые значения от -4 до 3:

содержимое 3 битов	значение
011	3
010	2
001	1
000	0
111	-1
110	-2
101	-3
100	-4

 В n битах можно хранить знаковые числа от -2^n-1 до 2^n-1 – 1. Например, в байте можно записать любое число от -128 до 127, в двойном слове – число от -2³¹ = -2147483648 до 2³¹ – 1 = 2147483647.

Целочисленный тип int в языке Си четырехбайтовый, поэтому переменные типа int могут хранить значения в промежутке [-2³¹; 2³¹ – 1] = [-2147483648; 2147483647].

Целочисленный тип long long в языке Си восьмибайтовый, поэтому переменные типа long long могут хранить значения в промежутке [-2⁶³; 2⁶³ – 1] = [-9223372036854775808; 9223372036854775807].

Пример 4. Если к максимальному целочисленному значению прибавить 1, то получится наименьшее целочисленное значение. Аналогично если из наименьшего значения типа int вычесть 1, то получится  наибольшее значение типа int.

#include <stdio.h>

int i = 2147483647;

void main(void)

{

  printf("%d %d\n", i, i + 1);  // 2147483647 -2147483648

  i++;

  printf("%d %d\n", i, i - 1);  // -2147483648 2147483647

}

 Константы INT_MIN и INT_MAX, объявленные в библиотеке <limits.h>, соостветственно равны наименьшему и наибольшему значению, которое может принимать переменная типа int.

Упражнение 3. Вывести значения переменных INT_MIN, INT_MAX и их сумму.

#include <stdio.h>

#include <limits.h>

int i = INT_MIN, j = INT_MAX, sum;

void main(void)

{

  printf("Min Value:%d \nMax Value: %d\n", i, j);

 // Min Value: -2147483648

  // Max Value: 2147483647

  sum = i + j;

   printf("Summa: %d \n", sum);

}

Пример. Выведем наибольшее и наименьшее значение восьмибайтового целочисленного знакового типа  long long. Для того чтобы число имело тип long long, а не int, после него следует писать суффикс LL. Например, значение (1LL << 63) – 1 будет иметь тип long long и равняться 9223372036854775807 =2^63-1 , а (1 << 63) – 1 будет типа int и равняться -1 (значение 1 << 63 при вычислении на 32 битах равно нулю, потому что слищком большое и не поместится в 32 бита).

#include <stdio.h>

long long i;

int j;

void main(void)

{

  i = (1LL << 63) - 1;

    j = (1 << 63) - 1;

  printf("max long long i =: %lld\n  min long long: i + 1 = %lld\n",i,i+1);

  // max long long: i = 9223372036854775807 = 2 ^ 63 - 1

  // i + 1 = -9223372036854775808 = -2 ^ 63

  printf("int j =: %d\n", j);

  // int j = -1

}

Пример. Выведем наибольшее значение беззнаковых 32 и 64 – битовых целочисленных типов (потому что 0 - наименшее беззнаковое число, а менше его -1 - и берется наибольшее беззнаковое число соот ветственного типа).

#include <stdio.h>

unsigned int i = -1;

unsigned long long j = -1;

void main(void)

{

  printf("%u %llu\n",i,j);

  // 4294967295 = 2 ^ 32 - 1, 18446744073709551615 = 2 ^ 64 - 1

}

Пример. Выведем восьмеричное, десятичное и шестнадцатиричное представление числа 255. Шестнадцатиричное представление чисел можно выводить как прописными (%x), так и заглавными (%X) буквами.

#include <stdio.h>

int i = 255;

void main(void)

{

  printf("%o %d %x %X\n",i,i,i,i);

  // 377 255 ff FF

}