C++ Teil 5. Sven Groß. 12. Nov IGPM, RWTH Aachen. Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

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1 C++ Teil 5 Sven Groß IGPM, RWTH Aachen 12. Nov 2014 Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

2 Themen der letzten Vorlesung Eingabestrom, Verhalten von cin Namensräume Live Programming zu A2 Gleitkommazahlen Rundungsfehler Auswirkung auf Vergleiche Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

3 Heutige Themen 1 Funktionen Überladung Rekursion 2 Typumwandlung (Cast) 3 const-deklaration 4 Referenzen 5 Zeiger Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

4 Signatur einer Funktion Signatur einer Funktion = Name + Parameterliste Funktionen dürfen selben Namen besitzen, aber Signatur muss eindeutig sein. Drei verschiedene Funktionen mit verschiedener Signatur: void PrintSum ( int x, int y); void PrintSum ( double x, double y); void PrintSum ( double x, double y, double z); Nicht erlaubt, da beide Funktionen selbe Signatur besitzen: int Summe ( double x, double y); double Summe ( double a, double b); Eindeutige Signatur wichtig, damit der Compiler beim Funktionsaufruf die richtige Funktion auswählen kann, z.b. bei PrintSum( 1.0, 3.0); Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

5 Funktionsüberladung 1 void PrintSum ( int x, int y) 2 { 3 cout << "i- sum = " << x + y << endl ; 4 } 5 6 void PrintSum ( double x, double y) 7 { 8 cout << "d- sum = " << x + y << endl ; 9 } int main () 12 { 13 PrintSum ( 1, 3); // Ausgabe "i- sum = 4" 14 PrintSum ( 1.3, 2.7); // Ausgabe "d- sum = 4" 15 return 0; 16 } Überladen: Funktionen mit gleichem Namen und gleicher Parameterzahl, aber verschiedenen Typen unterscheidbar durch Signatur Eindeutige Signatur wichtig, damit richtige Funktion ausgewählt wird Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

6 Funktionsüberladung (2) 1 void PrintSum ( double x, double y) 2 { 3 cout << "d- sum = " << x + y << endl ; 4 } 5 6 int main () 7 { 8 PrintSum ( 1, 3); // Ausgabe "d- sum = 4" 9 PrintSum ( 1.3, 2.7); // Ausgabe "d- sum = 4" 10 return 0; 11 } PrintSum( 1, 3); bewirkt keinen Compilerfehler, obwohl keine int-funktion deklariert ist. Grund: automatische, implizite Typumwandlung (Cast) für int double oft nützlich, aber manchmal auch gefährlich. Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

7 Funktionsüberladung (3) 1 void PrintSum ( int x, int y) 2 { 3 cout << "i- sum = " << x + y << endl ; 4 } 5 6 int main () 7 { 8 PrintSum ( 1, 3); // Ausgabe "i- sum = 4" 9 PrintSum ( 1.3, 2.7); // Ausgabe "i- sum = 3" 10 return 0; 11 } PrintSum( 1.3, 2.7); bewirkt keinen Compilerfehler, obwohl keine double-funktion deklariert ist. Grund: automatische, implizite Typumwandlung (Cast) für double int Informationsverlust! Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

8 Funktionsüberladung warnendes Beispiel 1 # include < iostream > 2 using namespace std ; // gefaehrlich! 3 4 void max ( double a, double b) 5 { 6 double maxi = a >b? a : b; 7 cout << " Das Maximum ist " << maxi << endl ; 8 } 9 10 int main () 11 { 12 max ( 3, 4); // ruft std :: max fuer int auf 13 return 0; 14 } am besten passende Funktion wird aufgerufen, hier int std::max( int, int) Besser: using std::cout; using std::endl; statt using namespace std;, um Vorteil des Namensraums (Kapselung, Eindeutigkeit) zu erhalten Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

9 Rekursive Funktionen Rekursive Funktionen rufen sich selber auf sicherstellen, dass Rekursion abbricht! einfache Rekursion kann auch durch Iteration (Schleife) ersetzt werden int fakultaet_ rekursiv ( int n) { if (n >1) return n* fakultaet_ rekursiv (n -1); else return 1; // Abbruch der Rekursion } int fakultaet_ iterativ ( int n) { int fak = 1; for ( int i =1; i <=n; ++i) fak *= i; return fak ; } Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

10 Rekursive Funktionen (2) Beispiel: Fibonacci-Zahlen: a 0 := a 1 := 1, a n := a n 2 + a n 1 für n 2 int fib_ rekursiv ( int n) { if (n >= 2) return fib_ rekursiv ( n -2) + fib_ rekursiv ( n -1); else return 1; // Abbruch der Rekursion } Rekursion hier sehr ineffizient! fib_rekursiv( n ) erzeugt mathcalo(2 n 1 ) Aufrufe von sich selbst. Bei Berechnung von a n wird z.b. a 2 sehr oft neu berechnet. besser: Rekursion durch Iteration ersetzen Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

11 Rekursive Funktionen (3) Beispiel: Fibonacci-Zahlen: a 0 := a 1 := 1, a n := a n 2 + a n 1 für n 2 int fib_ iterativ ( int n) { if (n < 2) return 1; } int ak, ak1 = 1, ak2 = 1; // a_k, a_{k -1}, a_{k -2} for ( int k= 2; k <= n; ++ k) { ak = ak2 + ak1 ; // nach Definition ak2 = ak1 ; ak1 = ak; // Variablen shiften } return ak; Iterativer Ansatz ist deutlich effizienter: Aufwand zur Berechnung von a n ist linear in n (nicht exponentiell) a 2 wird genau einmal berechnet (für k=2) Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

12 Impliziter und expliziter Cast automatische, implizite Typumwandlung (Cast), leider auch bei Informationsverlust, z.b. int double, float double, int bool oft nützlich, aber manchmal auch gefährlich. Typumwandlung kann auch explizit angefordert werden: int a=2, b =5; double c= a / b, // 0, int - Division! d= double (a) / double (b), // 0.4, C- style cast e= static_cast < double >( b ) / a; // 2.5, C ++ - style cast + impliziter Cast Typumwandlung von/nach string funktioniert (leider) anders, dazu später mehr. Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

13 const - Deklaration Das Schlüsselwort const vor dem Datentyp erzeugt konstante Variablen. const double Pi = ; Konstante Variablen dürfen gelesen, aber nicht verändert werden. taucht oft im Zusammenhang mit Funktionsparametern auf: void write_perreference( const RiesigerDatenTyp& v); Referenzparameter vermeidet Kopieren des Arguments (sinnvoll bei großen Datentypen), const-deklaration schützt vor unabsichtlichem Verändern. Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

14 Referenzen bereits bekannt im Zusammenhang mit Referenzparametern, können aber auch woanders verwendet werden Referenz dient als Alias für bestehende Variable, die dann unter neuem Namen angesprochen werden kann Referenzen müssen initialisiert werden int a= 3; int &r= a; // a hat Wert 3, r verweist auf 3 a+= 4; // a hat Wert 7, r verweist auf 7 r -= 2; // a hat Wert 5, r verweist auf 5 Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

15 Zeiger (Pointer) Variable, die eine Speicheradresse enthält int i= 5; double d= 47.11; int * iptr ; // Zeiger auf int double * dptr ; // Zeiger auf double Adressoperator & liefert Zeiger auf Variable (nicht zu verwecheln mit Referenz-Deklaration) iptr = &i; dptr = &d; Dereferenzierungsoperator * liefert Wert an Speicheradresse (nicht zu verwecheln mit Zeiger-Deklaration) cout << (* dptr ); // gibt d aus (* iptr )= 42; // i ist jetzt 42 dptr d Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16

16 Zeiger (2) synonym: int *iptr; oder int* iptr; oder int * iptr; Speicheradressen werden meist im Hexadezimalsystem (0,...,9,A,...,F) angegeben, cout << iptr; liefert z.b. 0xBF = = 191 Nullzeiger zeigt ins Nirgendwo, signalisiert leeren Zeiger: iptr = 0; Initialisierung mit 0 oder NULL (in C++11: nullptr) const-qualifizierung für Zeiger und/oder Datentyp möglich: const int * p1; // Zeiger auf konstanten int int * const p2; // konstanter Zeiger auf int Eselsbrücke: von rechts nach links lesen! Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Nov / 16