Программа в машинных кодах (исполняемый код) – это последовательность команд (инструкций), которые помещаются в памяти и выполняются процессором в указанном порядке. Исполняемый код обычно сохраняется на диске в файлах с определенными расширениями ( .exe, .dll, .com и др.)
Команда размещается в комбинированной ячейке следующим образом. Первый байт содержит код операции (КОП) (например + или – или *), которую необходимо выполнить над содержимым ячеек памяти. Далее в одной, двух или трех ячейках (операндах команды) по 2 или 4 байта содержатся адреса ячеек (А1, А2, А3), над которыми нужно выполнить указанную операцию. Номер первого байта команды называется ее адресом (рис. 11.1).
Рис. 11.1
Заметим, что кроме собственно ОЗУ, в компьютере имеются ячейки памяти, размещенные непосредственно в процессоре. Такие ячейки памяти называются регистрами. В процессоре обычно имеется лишь несколько регистров, каждый из которых содержит один или несколько байт; их точное количество зависит от типа процессора. Регистры не имеют адресов. Регистры обеспечивают наиболее быстрый доступ к данным, так как: 1) обращение к регистру не требует затрат времени на передачу информации из процессора в ОЗУ или наоборот; 2) машинные команды, использующие регистр, вместо длинного адреса ячейки памяти содержат краткое указание соответствующего регистра.
Программист на языке С обычно не может непосредственно обращаться к регистрам. Вместо этого компилятор размещает в регистрах промежуточные выражения, вычисляемые при выполнении различных операторов программы на языке С. Но компилятор может также размещать в регистрах наиболее часто используемые переменные. Такое поведение - один из случаев оптимизирующей компиляции. Настройка параметров оптимизации будет рассмотрена позже.
12. Строки в языке С++
В языке С++ имеются следующие типы данных для работы со строками:
1) одномерный массив char;
2) специальный тип string, который в свою очередь существует в разных вариантах, соответствующих различным стандартам:
a) AnsiString;
b) string из библиотеки STL.
Все перечисленные типы поддерживаются компилятором C++ Builder'а.
Один из способов организовать работу со строками - это использование одномерных массивов типа char. Тогда строка символов – это одномерный массив типа char, заканчивающийся нулевым байтом.
Нулевой байт – это байт, каждый бит которого равен нулю, при этом для нулевого байта определена символьная константа ´\0´ (признак окончания строки, или нуль-терминатор). По нулевому байту функции, работающие со строками, определяют место окончания строки. Если они читают строку, то воспринимают ее только до первого нуль-терминатора; если они создают строку, то записывают нуль-терминатор в ее конец.
Поэтому, если строка должна содержать максимум k символов, то в описании массива необходимо указать k+1 элемент. Например, char a[7]; - означает, что строка может содержать от 0 до 6 символов, а один байт будет занимать нуль-терминатор.
Строковая константа – это набор символов, заключенных в двойные кавычки, например: "Работа со строками". Такие константы хранятся именно как массивы типа char. В конце строковой константы явно указывать символ ´\0´ не нужно (он будет добавлен автоматически в ходе компиляции).
Строковые константы можно использовать при инициализации массивов:
сhar S[]="Работа со строками";
В этом примере размер массива не указан, поэтому он будет определен автоматически (19 элементов).
Для ввода с консоли строк - массивов char обычно используются две стандартные функции:
scanf() (см. тему "Функции ввода-вывода"; спецификатор ввода %s; символ «&» перед именем массива типа char указывать не надо).Значения вводятся до появления первого символа “пробел”, а если его нет - до конца строки;
gets(char *S)(запись"char *S" означает, что на ее место нужно подставить массив типа char; можно также подставить указатель на char - см. тему "Указатели"). Значения вводятся до конца вводимой строки (т.е., в отличие от scanf(),может вводить строку с пробелами как единое целое).
Обе функции автоматически ставят в конец строки нулевой байт.
Вывод строк производится функциями printf() или puts() до первого нулевого байта (‘\0’):
printf()(см. тему "Функции ввода-вывода"; спецификатор вывода %s) не переводит курсор после вывода на начало новой строки;
puts(char *S) автоматически переводит курсор после вывода строковой информации в начало новой строки.
Например:
char Str[30];
printf("Введите строку без пробелов : \n");
scanf("%s",Str);
или
puts("Введите строку");
gets(Str);
В оконныхприложенияхC++ Builder'а изображаемый на экране текст, как правило, имеет тип String (или при необходимости автоматически преобразуется в String). Для вывода туда строки - массива char обычно достаточно просто подставить ее имя в функцию вывода:
Edit1->Text=Str;
Но для ввода оттуда такой строки необходимо использовать преобразование типов и копирование (объяснение см. ниже):
strcpy(Str, Edit1->Text.c_str());
В языке С не допускается ни присваивание, ни сравнение массивов. Операции над строками могут быть выполнены либо непосредственно действиями над отдельными символами (как над элементами массива, имеющими тип char), либо с использованием стандартных библиотечных функций.
Пример поэлементной работы со строкой - массивом char :
Задача 1. В строке заменить все пробелы на символы подчеркивания.
Описание прототипов стандартных функций работы со строками - массивами char находится в файле string.h.
Рассмотрим наиболее часто используемыефункции (перед именем функции указывается тип ее результата, в скобках - количество и типы параметров).
Функция int strlen(char *S) возвращает длину строки (количество символов в строке), при этом завершающий нулевой байт не учитывается.
Пример:
char S1[]="Минск!\0", S2[90]="БГУИР-Ура!";
printf("%d, %d .", strlen(S1), strlen(S2));
Результат выполнения данного участка программы:
6 , 10 .
Функция strcpy(char *S1, char *S2) - копирует содержимое строки S2 в строку S1. Она заменяет операцию присваивания, непригодную для массивов в языке С.
Пример:
char s[50], t[30];
strcpy(t, "Hello!");
strcpy(s,t);
Функция strcat(char *S1, char *S2) - присоединяет строку S2 к концу строки S1 и помещает ее в массив, где находилась строка S1, при этом строка S2 не изменяется. Нулевой байт, который завершал строку S1, заменяется первым символом строки S2. (Такая операция называется также конкатенацией или сцеплением строк).
Пример:
char a[20], b[10];
strcpy(a, "Hello,");
strcpy(b, "world!");
strcat(a,b);
puts(a);
Результат выполнения данного участка программы:
Hello,world!
Функция int strcmp(char *S1, char *S2) сравнивает строки S1 и S2 . Результат функции - целое число, меньшее 0, если значение S1 предшествует значению S2 в "алфавитном" порядке; большее 0, если S2 предшествует S1; равное 0, если строки равны, т.е. содержат одно и то же число одинаковых символов.
Под "алфавитным порядком" здесь понимается порядок возрастания кодов символов (см. тему "Кодирование символов", кодовые таблицы). Как можно видеть из этих таблиц, этот порядок совпадает с алфавитным для латинских букв одинакового регистра, а также для русских букв одинакового регистра (кроме буквы 'ё'). Если первые символы S1 и S2 совпадают, то учитываются следующие символы и т.д., по обычным алфавитным правилам.
Функция int stricmp(char *S1, char *S2) делает то же, что и strcmp, но нечувствительна к регистру букв (например, 'D' и 'd' для нее - одинаковые символы).
Пример:
char a[20], b[10];
gets(a);
gets(b);
if (!strcmp(a,b))
puts("a==b!");
else
if (strcmp(a,b)<0)
puts("a<b!");
else puts("b<a!");
Для a="Москва", b="Могилев" результат будет:
b<a!
Функции:
- strncpy(char *S1, char *S2, int max);
- strncat(char *S1, char *S2, int max);
- int strncmp(char *S1, char *S2, int max);
- int strnicmp(char *S1, char *S2, int max);
делают то же, что и соответствующие им функции strcpy, strcat, strcmp, stricmp, но, если длина строки S2 превышает max, то они используют только первые max ее символов. В этом случае нуль-терминатор в конце полученной строки может не быть поставлен автоматически.
Существует также функция для поиска заданной подстроки в заданной строке (подстрокой называется подряд идущая часть строки):
char * strstr(char *S1, char *S2);
Здесь S1 - строка, в которой будет проводиться поиск; S2 - искомая подстрока. Результатом функции является указатель (см. тему "Указатели") на первое (считая слева направо) местоположение подстроки S2 в строке S1, либо NULL, если S2 не встречается в S1.
Функции преобразования строки S в число:
- целое: int atoi(char *S);
- длинное целое: long atol(char *S);
- действительное: double atof(char *S);
При ошибке данные функции возвращают значение 0.
Пример:
char s[]="120"; int i;
i=atoi(s); // i=120
Функции преобразования числа V в строку S:
- целое: itoa(int V, char *S, int kod);
- длинное целое: ltoa(long V, char *S, int kod);
Здесь kod - основание системы счисления, в которой должно быть записано полученное число: 2£ kod £36, для десятичных чисел kod=10.
Пример:
char s[10]; int i=120;
itoa(i, s, 10);
Вместо этих функций, для преобразования чисел в строку и строки в числа можно использовать также функции:
sscanf(char *S, …) ;
sprintf(char *S, …) ;
Они во всем подобны функциям scanf и printf, но после их открывающей скобки вначале указывается имя строки, из которой "читаются" (sscanf) или в которую "записываются" (sprintf) значения совершенно так же, как они вводятся с клавиатуры функцией scanf или выводятся на экран функцией printf.
В отличие от функции atoi, sscanf позволяет отличить ошибку ввода от нулевого результата (см. про scanf в теме "Функции ввода-вывода"), например:
char s[20]; int i;
...
if (! sscanf(s, "%d", &i)) puts("Nevernoe chislo!");
Задача 2. Удалить символ "с" из строки s каждый раз, когда он встречается.
int i,j;
for( i=j=0; s[i]; i++)
if( s[i]!=c)
s[j++]=s[i];
s[j]='\0';
Задача 3. Если строка начинается со слова "song" (неважно, в каком регистре), добавить в начало и конец ее восклицательные знаки.
char s[50],t[52];
int i;
...
if (!strnicmp(s, "song", 4)) {
strcpy(t,"!");
strcat(t, s);
strcat(t, "!");
strcpy(s,t);
}
Если s было равно "Song 1", то оно станет равно "!Song 1!".
Другой вариант решения этой же задачи:
if (!strnicmp(s, "song", 4)) {
sprintf(t,"!%s!",s);
strcpy(s,t);
}
Задача 4. Из строки выделить и вывести подстроку, содержащую запись вещественного числа без знака с фиксированной точкой. Если таких подстрок несколько, вывести их все.
n=strlen(s);
for (i=0; i<n; i++)
if (s[i]=='.'){
// Выделение целой части вещественного числа
for (j=i-1; j>=0; j--)
if (s[j]<'0' || s[j]>'9') break;
//(Вначале была проверка j>=0, т.к. иначе s[j] недопустимо)
// Выделение дробной части вещественного числа
for (k=i+1; s[k]>='0' && s[k]<='9'; k++);
//(Незачем проверять на k<n - при k=n s[k]=0, а 0 <'0')
if (k==i+1 && j==i-1) //Если ни целой, ни дробной части
continue; // то переходим к следующей итерации for(i)
for (j++, p=0; j<k; j++,p++)
t[p]=s[j]; // Копируем в t подстроку от j+1 до k-1
