Код програми (містить команди програми й бібліотечних функцій, які викликаються у програмі); статична пам’ять (зберігає статичні змінні, що існують протягом усього процесу виконання програми);

Скачати 301.21 Kb.

Назва	Код програми (містить команди програми й бібліотечних функцій, які викликаються у програмі); статична пам’ять (зберігає статичні змінні, що існують протягом усього процесу виконання програми);
Сторінка	1/5
Дата конвертації	03.07.2013
Розмір	301.21 Kb.
Тип	Документы

1 2 3 4 5

Глава 1.000000 Динамічні дані

1.1.0 Дані у вільній пам’яті

Вільна пам’ять і динамічні дані

Пам’ять процесу виконання програми складається з кількох частин:

– код програми (містить команди програми й бібліотечних функцій, які викликаються у програмі);

– статична пам’ять (зберігає статичні змінні, що існують протягом усього процесу виконання програми);

– автоматична пам’ять, або програмний стек (містить змінні, локальні у викликах функцій);

– вільна пам’ять (містить дані, що створюються під час виконання програми за її вказівками).

Розмір статичної пам’яті програми не змінюється протягом виконання програми. Програмний стек має певний, відносно невеликий розмір, в межах якого створюються й знищуються змінні, локальні у викликах функцій. На відміну від них, розмір вільної пам’яті обмежений тільки наявною пам’яттю комп’ютера, яку не зайнято іншими програмами. Це дозволяє створювати й обробляти масиви значно більшого розміру ніж у статичній або автоматичній пам’яті.

Спосіб організації даних у вільній пам’яті називається купою й реалізується диспетчером пам’яті в складі операційної системи.

Змінні у вільній пам’яті називаються динамічними. Вони не мають імен у програмі й позначаються за допомогою встановлених на них вказівників.
Виділення й звільнення ділянок вільної пам’яті здійснюється шляхом звернень до диспетчера пам’яті в складі операційної системи й називається керуванням купою.

Створення й знищення динамічної змінної

Операція new з ім’ям типу як операндом створює динамічну змінну цього типу; значенням операції є адреса змінної.

Приклади

1. Інструкції

int *p; p = new int;

або ініціалізація

int *p = new int;

оголошують вказівник на цілі, створюють динамічну змінну цілого типу й встановлюють на неї вказівник p. Далі цю змінну ідентифікує вираз *p.

Створювану динамічну змінну можна ініціалізувати значенням виразу в дужках.

int *p = new int(123);

Значенням змінної *p стає 123.

2. Розглянемо інструкції.

int *pi = new int(123);

int **ppi = new int*(pi);

П

ерша створює динамічну цілу змінну зі значенням 123 і встановлює на неї вказівник pi. Друга створює динамічний вказівник, ініціалізує його значенням вказівника pi (адресою змінної *pi) і встановлює на нього вказівник ppi (рис. .1\\\\). 

Рис. 1.1. Створення динамічних змінних

Вільна пам’ять величезна, але обмежена, тому, коли створюється динамічна змінна, незайнятої ділянки потрібного розміру може й не бути. Тоді значенням операції new є NULL, що є ознакою невдалої спроби створити змінну. Звідси, після спроби створити змінну варто перевірити, чи не була ця спроба невдалою, й, якщо так, відповідно відреагувати.

^ T * p = new T; // спроба створити змінну

if(!p) ... // якщо змінну не створено…

Вираз !p (або p==NULL) позначає, що p «встановлено на ніщо».

Операція delete, операндом якої є ім’я вказівника, скажімо, delete p, звільняє ділянку пам’яті, на яку встановлено вказівник (знищує динамічну змінну).

Операція delete p знищує не вказівник p, а змінну, на яку він вказує. Після звільнення вказівник продовжує вказувати на неї.

Залежно від компілятора спроба доступу до вже знищеної змінної може бути допустимою, або бути помилковою, або аварійно закінчувати програму (як і спроба звільнити вже звільнену змінну).

Приклад. Інструкції, наведені нижче, у деяких системах програмування виконуються, але, починаючи з третього рядка, є дуже небезпечними.

int *ip = new int (123);

delete ip; // знищення змінної *ip

*ip=46; // це небезпечно!

cout << *ip; // виведення 46

delete ip; // повторне знищення небезпечно!

cout << *ip; // виведення «сміття»



Уникайте спроб доступу до звільнених динамічних змінних та їх повторного звільнення.

Об’єкт із вказівником

Кожен клас має два стандартних конструктори: один дозволяє оголосити об’єкт, інший (конструктор копії) – ініціалізувати об’єкт за допомогою іншого. Перший створює об’єкт, але не надає його полям значень, другий копіює в створений об’єкт значення полів іншого об’єкта.

Якщо об’єкти містять поля-вказівники, то стандартних конструкторів зазвичай недостатньо. Адже, коли стандартний конструктор створює об’єкт, значенням вказівника в об’єкті є якась випадкова адреса. Спроба скористатися нею дає непередбачувані наслідки. Копіювання ж полів з іншого об’єкта призводить до того, що вказівники в різних об’єктах вказують на одну й ту саму змінну, що бажано далеко не завжди. Отже, якщо об’єкти класу містять вказівники, зазвичай необхідні власні конструктори.

Для ілюстрації розглянемо дуже простий клас: атрибутом є вказівник на цілу змінну, а методи дозволяють встановити й отримати її значення, а також перевірити, чи існує взагалі ця змінна (реалізуємо їх нижче).

class PInt { int * p;

public: // встановити й повернути значення

void setValue(int i);

int getValue();

bool isDefined(); // чи існує змінна

...

// далі додамо три конструктори й деструктор

};

Перш ніж методом getValue отримувати ціле число за допомогою вказівника в об’єкті, необхідно забезпечити, щоб цей вказівник було встановлено на змінну, а змінна мала значення. Чи встановлено вказівник на деяку змінну, визначає метод isDefined.

Додамо до класу PInt два конструктори – з цілим параметром і без параметрів. Конструктор з цілим параметром створює динамічну цілу змінну, ініціалізує вказівник у створеному об’єкті її адресою й надає їй початкове значення.

PInt(int i) : p(new int) { *p=i; }

Конструктор без параметрів ініціалізує вказівник в об’єкті значенням NULL.

PInt():p(NULL){}

Ненульовий вказівник в об’єкті стає ознакою того, що ціла змінна отримала значення, нульовий – що не отримала.
^

Конструктор копії й деструктор

Додамо до класу PInt конструктор копії, який забезпечує кожному об’єкту власний екземпляр цілої змінної. Нагадаємо: конструктор копії має один незмінюваний параметр-посилання, що позначає об’єкт, за допомогою якого ініціалізується створюваний об’єкт.

^ PInt(const PInt& old); //конструктор копії

Означимо його за межами класу. У новому об’єкті він присвоює вказівнику NULL, якщо в «базовому» об’єкті вказівник нульовий, інакше створює нову цілу змінну, встановлює на неї вказівник у об’єкті й присвоює їй значення змінної, що належить іншому об’єкту.

^ PInt::PInt(const PInt& old);

{ if (!old.p)

p = NULL;

else

{p = new int; *p = *(old.p);}

}

Конструктор копії дозволяє ініціалізувати об’єкт іншим об’єктом, наприклад, як b і c в такій інструкції.

PInt a(5), b(a), c=a;

Вказівники в об’єктах a, b, c встановлено на три різні цілі змінні, кожна зі значенням 5.

Стандартні конструктори копії здійснюють копіювання значень полів об’єкта, яке називається неглибоким. Для об’єктів з полями-вказівниками, як правило, потрібно глибоке копіювання – копіювання всіх або деяких даних, досяжних з об’єкта за допомогою вказівників.

^ Стандартний деструктор звільняє пам’ять, зайняту об’єктом. Якщо в об’єкті класу є поле-вказівник, то дані, на які його встановлено, після знищення об’єкта продовжують займати пам’ять. Їх необхідно знищити або обробити в інший спосіб перед знищенням об’єкта. Ці дії має описувати власний деструктор класу.

До класу ^ PInt додамо деструктор, заголовок якого має стандартний вигляд.

~PInt();

Він знищує цілу змінну, на яку вказує вказівник об’єкта (якщо його встановлено).

PInt::~PInt()

{ if(p) delete p; }

Без цього деструктора ціла змінна, на яку посилається вказівник в об’єкті, після знищення об’єкта залишається в пам’яті, але є недоступною, оскільки на неї не вказує жоден вказівник.

Зайняту, але недоступну пам’ять називають сміттям. Накопичення сміття небезпечно тим, що місця для потрібних даних у вільній пам’яті може не вистачити. Одним з джерел сміття є динамічні дані, досяжні з об’єктів. Знищення цих даних у деструкторі протидіє накопиченню сміття.

Реалізація методів

Реалізуємо методи класу PInt, врахувавши створені конструктори. Метод установки значення setValue присвоює цілій змінній значення, задане параметром. При цьому, якщо вказівник у об’єкті нульовий, метод спочатку створює змінну. Повертає ознаку того, що змінна існує.

bool PInt::setValue(int i)

{ if(!p) p = new int;

if(!p) return 0;

*p=i;

return 1;

}

Цей метод дозволяє надати значення вже існуючому об’єкту.

PInt a; a.setValue(10);

Метод отримання значення getValue визначає, чи встановлено вказівник об’єкта на цілу змінну. Якщо так, то повертає її значення, інакше повідомляє про відсутність змінної й закінчує роботу програми.

int PInt::getValue()

{ if(p) return *p;

else {

cout << "Int variable is absent\n"; exit(1);

}

}
^

Створення й знищення динамічного масиву

Cтворити динамічний масив можна за допомогою операції new. Нехай T – тип елементів масиву, p – вказівник типу T*. Присвоювання

p = new T [n]

створює масив елементів типу T з індексами 0, 1, …, n-1 і встановлює p на його перший елемент. Після цього вирази *(p+i) й p[i] позначають i-й елемент масиву. В якості n можна записати довільний вираз із додатним цілим значенням.

Операція delete звільняє пам’ять з-під динамічного масиву. Якщо вказівник p встановлено на початок масиву, то масив знищується так.

delete [] p;

Приклад. Програма створює динамічний масив з п’яти цілих елементів, присвоює їм значення від 0 до 4, виводить їх і знищує створений масив.

int main(){

int * p = new int[5]; // створення масиву

int i; // обробка масиву

for(i=0; i<5; p[i]=i, ++i);

for(i=0; i<5; ++i)

cout << *(p+i) << ' ';

delete [] p; // знищення масиву

return 0;

}



Докладніше роботу з динамічними масивами розглянемо в наступному розділі.

Вправи

1.1. Імітувати виконання програми з такою головною функцією.

int main(){

int * p1 = new int(0), *p2 = new int(2),

* p3 = new int;

*p3=*p1; *p1=*p2; *p2=*p3;

delete p3; p3=p1;

cout << *p3 << *p1 << *p2;

delete p1; delete p2;

return 0;

}

1.2. Написати функцію з двома параметрами, що є вказівниками на int. Функція обмінює місцями значення динамічних змінних, на які встановлено ці вказівники.

1.3. Модифікувати конструктор з параметром у класі PInt так, щоб він повідомляв про можливе невдале створення цілої змінної.

1.4. До класу PInt додати метод обміну місцями цілих значень, на які вказують вказівники в об’єктах.

1.5. До класу PInt додати методи введення цілого значення в об’єкт за допомогою клавіатури й виведення з об’єкта на екран.

1 2 3 4 5

Схожі:

	3. технології проектування педагогічного процесу Підготовку фахівців з вищою освітою регламентують освітньо-кваліфікаційні характеристики, засоби діагностики якості вищої освіти,...		Заява про спростування недостовірної інформації, поширеної 29 квітня... «Гроші», в якій автор програми – Жан Новосельцев, журналістка останнього сюжету програми (починаючи з 42: 17 хв.) – Ярослава Коба...
	Лабораторна робота 3 Робота з програмою «Провідник» Мета Для запуску програми необхідно відкрити головне меню І вибрати Програми – Провідник. Або відкрити папку «Мій комп’ютер» І в ній двічі...		Резолюція круглого столу «Запровадження теорії наукового креаціонізму... Навчальні програми шкіл України : керівники І представники громадських організацій, науковці, юристи, педагоги, громадські діячі...
	Програма розвитку туризму в Тернопільській області на 2013-2015 роки Паспорт програми Дата, номер І назва розпорядчого документа органу виконавчої влади про розроблення програми		Оцінка (аналіз) на уроці. Підведення підсумків уроку. Домашнє завдання,... Зичної культури, повноту І точність засвоєння розділів програми за навчальну чверть, семестр, рік, виявити фізичний розвиток та фізичну...
	Авторські права на текст програми “Українська література, 5-12 кл.”... Авторське право на видрук програми (враховуючи редагування, коректуру, верстку, художнє оформлення) належить видавництву “Перун”...		Авторські права на текст програми “Фізика. Астрономія, 7-12 кл.”... Авторське право на видрук програми (враховуючи редагування, коректуру, верстку, художнє оформлення) належить видавництву “Перун”...
	Авторські права на текст програми “Фізика. Астрономія, 7-12 кл.”... Авторське право на видрук програми (враховуючи редагування, коректуру, верстку, художнє оформлення) належить видавництву “Перун”...		Авторські права на текст програми “Зарубіжна література, 5-12 кл.”... Авторське право на видрук програми (враховуючи редагування, коректуру, верстку, художнє оформлення) належить видавництву “Перун”...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы