Как сделать массив функций с

Обновлено: 04.07.2024

Исходный код примеров из этой статьи можете скачать из нашего github-репозитория.

Объявление массивов и инициализация массивов

Объявление массивов

Массив – это структура данных для хранения элементом определенного типа, имеющая фиксированный размер. Доступ к элементам массива производится по числовому индексу.

Для объявления массива, после указания типа его элементов, ставятся квадратные скобки:

Перед использованием, массив обязательно нужно проинициализировать, это можно сделать сразу, при его объявлении:

Либо после объявления:

Для доступа к элементам массива используются числовые индексы. Значения элементов массива будут равны значению по умолчанию для типа, массив которого был создан.

Например, для указанного выше a3 – это будут нули, так как для типа int значение по умолчанию: 0;

Если попытаться вывести элементы массива na1 :

то приложение не будет собрано, т.к. массив предварительно нужно проинициализировать.

Инициализация массивов

Рассмотрим различные варианты инициализации массива. Как уже было сказано, можно просто указать количество элементов в массиве, при этом его элементам будут присвоены значения по умолчанию:

После объявления массива значения элементам присваиваются через индекс:

Есть возможность задать конкретные значения в момент объявления с использованием ключевого слова new и указанием типа:

Либо без ключевого слова new:

Неявная типизация

При объявлении массива можно воспользоваться ключевым словом var . При этом тип элементов массива следует задать явно в правой части объявления:

Либо предоставить возможность “поработать” системе вывода типов:

Доступ к элементам массива. Обход элементов массива.

Как уже было сказано выше, за доступ к элементам массива отвечают числовые индексы:

При этом, если вы укажете индекс больше, чем максимально возможный, то будет выброшено исключение:

Приведенная выше строка приведет к выбросу следующего исключения:

Unhandled exception. System.IndexOutOfRangeException: Index was outside the bounds of the array .

Обход элементов массива можно производить с помощью циклов for , foreach и while , последний самый неудобный для работы с массивами, его мы рассматривать не будем. Если вы работаете с циклом for , то для указания верхней границы инкрементируемой переменной можно воспользоваться свойством Length у массива:

Более удобным для обхода элементов будет foreach :

Преимущество цикла for состоит в том, что в нем вы можете модифицировать элементы массива:

Передача массива в метод

Массивы являются ссылочным типом данных, это означает, что их значения хранятся в куче, а имя переменной массива является ссылкой на соответствующую область памяти. При передаче массива в качестве аргумента в метод, происходит присваивание значения переменной массива переменной определяющей аргумент, а так как имя массива – это ссылка, то фактически происходит передача ссылки на значение в куче. Поэтому, если вы передали массив в функцию и внутри этой функции произошла модификация этого массива, то исходный массив тоже изменится.

Создадим метода WorkWithArray , который изменяет содержимое массива:

Вызовем его в методе Main :

Ниже приведена иллюстрация того, как массив и ссылки на него располагаются в памяти.

Переменные na5 в методе Main и arr в методе WorkWithArray ссылаются на одну и ту же область памяти в куче, поэтому изменение массива через переменную arr отражается на переменной na5 .

Многомерные массивы

Прямоугольные массивы

Прямоугольные массивы могут содержать несколько измерений (два и более), при этом количество элементов в каждом подизмерении (в каждой строке) одинаково.

Рассмотрим на примерах работу с такими массивами:

Зубчатые массивы

В зубчатых массивах элементами верхнего уровня являются другие массивы, это позволяет создавать многомерные структуры, у которых строки имеют разную длину:

Класс System.Array

Свойства класса System.Array

Имя свойства

Назначение

Число элементов в массиве. Учитываются все измерения.

Ранг массива – число измерений.

Методы класса System.Array

Символ * после названия метода означает, что он имеет более одной сигнатуры, за дополнительной информацией обращайтесь к официальной документации.

Имя метода

Назначение

BinarySearch(Array, Object)*

Выполняет поиск элемента в массиве.

Clear(Array, Int32, Int32)

Присваивает значение по умолчанию определенному количеству элементов массива начиная с заданного индекса.

Создает копию массива (неполную).

Copy(Array, Array, Int32)*

Копирует данные из одного массива в другой в заданном количестве.

CopyTo(Array, Int32)*

Копирует элементы из текущего массива в заданный, начиная с указанного индекса.

Exists (T[], Predicate )

Определяет наличие элемента удовлетворяющему предикату.

GetValue(Int32)*

Возвращает значение по указанному индексу.

IndexOf(Array, Object)*

Возвращает индекс первого вхождения элемента в массиве.

Reverse(Array)*

Задает обратный порядок для элементов в массиве.

Сортирует элементы массива.

Для вывода содержимого массива в консоль создадим метод PrintArray :

Ниже приведены примеры использования представленных выше методов и свойств класса System.Array :

Исходный код примеров из этой статьи можете скачать из нашего github-репозитория.

Массив — это последовательность объектов того же типа, которые занимают смежную область памяти. Традиционные массивы в стиле C являются источником многих ошибок, но по-прежнему являются общими, особенно в старых базах кода. В современных C++ мы настоятельно рекомендуем использовать std:: Vector или std:: Array вместо массивов в стиле C, описанных в этом разделе. Оба этих типа стандартных библиотек хранят свои элементы в виде непрерывного блока памяти. Однако они обеспечивают гораздо большую безопасность типов и итераторы поддержки, которые гарантированно указывают на допустимое расположение в последовательности. Дополнительные сведения см. в разделе контейнеры.

Объявления стека

В объявлении массива C++ размер массива указывается после имени переменной, а не после имени типа, как в некоторых других языках. В следующем примере объявляется массив значений типа Double 1000, которые будут выделяться в стеке. Число элементов должно быть указано как целочисленный литерал или else в качестве константного выражения. Это обусловлено тем, что компилятору необходимо выяснить, сколько пространства стека следует выделить; оно не может использовать значение, вычисленное во время выполнения. Каждому элементу массива присваивается значение по умолчанию 0. Если не назначить значение по умолчанию, каждый элемент изначально будет содержать случайные значения, находящимся в этой области памяти.

Первый элемент в массиве является элементом начальном. Последним элементом является элемент (n-1), где n — число элементов, которые может содержать массив. Число элементов в объявлении должно иметь целочисленный тип и должно быть больше 0. Вы обязаны убедиться, что программа никогда не передает значение оператору индекса, который больше (size - 1) .

Массив нулевого размера допустим только в том случае, если массив является последним полем в struct или union и если расширения Microsoft включены ( /Za или /permissive- не заданы).

Массивы на основе стека быстрее выделяются и получают доступ, чем массивы на основе кучи. Однако пространство стека ограничено. Число элементов массива не может быть настолько большим, что в нем используется слишком много памяти стека. Насколько сильно зависит от программы. Для определения того, является ли массив слишком большим, можно использовать средства профилирования.

Объявления кучи

Может потребоваться, чтобы массив был слишком большим для выделения в стеке или его размер не известен во время компиляции. Можно выделить этот массив в куче с помощью new[] выражения. Оператор возвращает указатель на первый элемент. Оператор индекса работает с переменной-указателем так же, как и с массивом на основе стека. Также можно использовать арифметические операции с указателями для перемещения указателя на произвольные элементы в массиве. Вы обязаны убедиться в том, что:

всегда сохраняется копия адреса исходного указателя, чтобы можно было удалить память, когда массив больше не нужен.
Вы не увеличиваете или уменьшаете адрес указателя после границ массива.

В следующем примере показано, как определить массив в куче во время выполнения. В нем показано, как получить доступ к элементам массива с помощью оператора индекса и с помощью арифметики указателей:

Инициализация массивов

Можно инициализировать массив в цикле, по одному элементу за раз или в одной инструкции. Содержимое следующих двух массивов идентично:

Передача массивов в функции

Когда массив передается в функцию, он передается в качестве указателя на первый элемент, независимо от того, является ли он массивом на основе стека или кучи. Указатель не содержит дополнительных сведений о размере или типе. Такое поведение называется указателем Decay. При передаче массива в функцию необходимо всегда указывать количество элементов в отдельном параметре. Такое поведение также подразумевает, что элементы массива не копируются, когда массив передается в функцию. Чтобы запретить функции изменять элементы, укажите параметр в качестве указателя на const элементы.

В следующем примере показана функция, которая принимает массив и длину. Указатель указывает на исходный массив, а не на копию. Поскольку параметр не const имеет значение, функция может изменять элементы массива.

Объявите и определите параметр массива p так, const чтобы он был доступен только для чтения в блоке функции:

Одна и та же функция может также быть объявлена в таких случаях без изменения поведения. Массив по-прежнему передается в качестве указателя на первый элемент:

Многомерные массивы

Массивы, созданные из других массивов, являются многомерными. Такие многомерные массивы определяются путем последовательного размещения нескольких константных выражений, заключенных в квадратные скобки. Рассмотрим, например, следующее объявление:

Он задает массив типа, по int сути упорядоченный в двумерной матрице из пяти строк и семи столбцов, как показано на следующем рисунке.

Концептуальная структура многомерного массива

Можно объявить многомерные массивы, имеющие список инициализаторов (как описано в разделе инициализаторы). В этих объявлениях константное выражение, указывающее границы для первого измерения, может быть опущено. Пример:

В показанном выше объявлении определяется массив, состоящий из трех строк и четырех столбцов. Строки представляют фабрики, а столбцы — рынки, на которые фабрики поставляют свою продукцию. Значения — это стоимости транспортировки с фабрик на рынки. Первое измерение массива опущено, но компилятор заполняет его, проверяя инициализатор.

Использование оператора косвенного обращения (*) в n-мерном массиве приводит к получению n-1 многомерного массива. Если n равно 1, создается скаляр (или элемент массива).

Массивы C++ размещаются в памяти по срокам. Построчный порядок означает, что быстрее всего изменяется последний индекс.

Пример

Можно также опустить спецификацию границ для первого измерения многомерного массива в объявлениях функций, как показано ниже:

Эта функция FindMinToMkt написана таким, что добавление новых фабрик не требует каких-либо изменений кода, а только перекомпиляции.

Инициализация массивов

Массивы объектов, имеющих конструктор класса, инициализируются конструктором. Если в списке инициализаторов меньше элементов, чем элементов массива, то для остальных элементов используется конструктор по умолчанию. Если для класса не определен конструктор по умолчанию, список инициализаторов должен быть завершен, то есть должен быть один инициализатор для каждого элемента в массиве.

Рассмотрим класс Point , определяющий два конструктора:

Первый элемент aPoint создается с помощью конструктора Point( int, int ) , а оставшиеся два элемента — с помощью конструктора по умолчанию.

Статические массивы членов ( const вне зависимости от объявления класса) могут быть инициализированы в своих определениях. Пример:

Доступ к элементам массива

К отдельным элементам массива можно обращаться при помощи оператора индекса массива ( [ ] ). При использовании имени одномерного массива без индекса он вычисляется как указатель на первый элемент массива.

Если используются многомерные массивы, в выражениях можно использовать различные сочетания.

В приведенном выше коде multi является трехмерным массивом типа double . p2multi Указатель указывает на массив типа, размер которого равен double трем. В этом примере массив используется с одним, двумя и тремя индексами. Хотя чаще всего указывается все индексы, как в cout инструкции, иногда бывает полезно выбрать конкретное подмножество элементов массива, как показано в следующих инструкциях cout .

Перегрузка оператора индекса

Как и другие операторы, оператор индекса ( [] ) может быть переопределен пользователем. Поведение оператора индекса по умолчанию, если он не перегружен, — совмещать имя массива и индекс с помощью следующего метода.

Как и во всех дополнениех, включающих типы указателей, масштабирование выполняется автоматически для корректировки размера типа. Результирующее значение не n байт из источника ; вместо этого это n-й элемент массива. Дополнительные сведения об этом преобразовании см. в разделе аддитивные операторы.

Аналогично, для многомерных массивов адрес извлекается с использованием следующего метода.

((array_name) + (subscript1 * max2 * max3 * . * maxn) + (subscript2 * max3 * . * maxn) + . + subscriptn))

Массивы в выражениях

Если идентификатор типа массива встречается в выражении, отличном от sizeof , адрес ( & ) или инициализации ссылки, он преобразуется в указатель на первый элемент массива. Пример:

Указатель psz указывает на первый элемент массива szError1 . Массивы, в отличие от указателей, не являются изменяемыми l-значениями. Вот почему следующее назначение недопустимо:

В этом руководстве мы узнаем, как передать одномерный и многомерный массив в качестве параметра функции в C++ с помощью примеров.

В С++ мы можем передавать массивы в качестве аргумента функции. А также мы можем возвращать массивы из функции.

Синтаксис для передачи массивов, как параметров функции

Синтаксис передачи массива в функцию:

Давайте посмотрим на пример:

Здесь мы передали в функцию total() массив типа int с именем mark . Размер массива 5 .

Пример 1: передача одномерного массива функции

Передача многомерного массива функции

Мы также можем передавать многомерные массивы в качестве аргумента функции. Например:

Пример 2

В приведенной выше программе мы определили функцию с именем display(). Функция принимает двумерный массив int n [] [2] в качестве аргумента и печатает элементы массива.

При вызове функции мы передаем только имя двумерного массива в качестве аргумента функции display (num).

Примечание: указывать количество строк в массиве не обязательно. Однако всегда следует указывать количество столбцов. Вот почему мы использовали int n [] [2].

Мы также можем передавать массивы с более чем двумя измерениями(многомерные массивы C++) в качестве аргумента функции.

Возврат

Мы также можем вернуть массив из функции. Однако фактический массив не возвращается. Вместо этого адрес первого элемента массива возвращается с помощью указателей.

Организация массива

Память под массив может выделяться автоматически или динамически.

Автоматическое выделение памяти используют, когда размер массива известен на этапе компиляции (т. е. при написании кода).

Динамическое выделение памяти используют, когда размер массива неизвестен на этапе компиляции (допустим, запрашивается у пользователя).

Оба типа массивов могут быть как глобальными (определёнными вне функций), так и локальными (определёнными внутри функции или блока). Здесь для автоматических массивов существует одна тонкость. Память для локального автоматического массива выделяется в стеке. Поэтому размер такого массива должен быть небольшим. В противном случае можно получить переполнение стека и, как следствие, аварийное завершение программы. Переполнение стека также можно получить и при небольших размерах локального автоматического массива, при многократных рекурсивных вызовах функции. Поэтому, когда вы определяете в функции автоматический массив, вы должны точно знать, что делаете.

Глобальные автоматические массивы в плане переполнения стека безопасны. Но они будут видны во всём коде, лексикографически расположенному после объявления массивов, что может спровоцировать их использование напрямую, минуя их передачу в функции через параметры. Это приведёт к возникновению побочных эффектов работы функций, что затрудняет отладку и делает программы менее надёжными. Такого использования глобальных массивов следует избегать.

Использование автоматических массивов

Автоматические массивы используют, когда размер массива известен на этапе компиляции.

Размер массива в коде настоятельно рекомендуется указывать с помощью именованной константы. Это полезно по нескольким соображениям:

имя константы должно указывать на область её применения — самодокументирование кода;
при необходимости изменить в коде размер массива потребуется внести правку только в одном месте;
размер массива, как правило, используется в циклах прохода по массиву, проверки границы и пр., поэтому использование символического имени избавит от необходимости тщательной проверки и правки всего кода при изменении размера массива.

Тип константного выражения для определения размера (количество элементов) автоматического массива должен быть целочисленный: char , int , unsigned int , long , etc.

Память, отведённая под автоматические массивы, освобождается при выходе из области видимости переменной-массива. Для локальных массивов это функция или блок. Глобальные массивы уничтожаются при выходе из программы.

Пример определения глобального автоматического массива длиной 10 элементов типа int :

Пример определения локального автоматического массива длиной 10 элементов типа int :

Использование массивов с динамическим выделением памяти

Массивы с динамическим выделением памяти используют, когда размер массива не известен на этапе компиляции. Реальный размер массива может вычисляться в программе или вводиться пользователем — неважно.

Память для массива выделяется оператором new в форме new тип[количество_элементов] .

Тип выражения, определяющего размер (количество элементов) массива должен быть целочисленным. Также это выражение может быть и константным.

Когда работа с массивом закончена, память, выделенную под массив необходимо освободить. Это делается с помощью оператора delete в форме delete [] имя_переменной . После того, как память освобождена, работать с массивом нельзя.

Пример использования массива с динамическим выделением памяти:

Заполнение массива значениями

При решении учебных задач, обычно предлагается заполнить массив значениями либо введёнными с клавиатуры, либо случайными значениями из определённого диапазона. Начнём со второго случая, как более простого (Парадокс? Нет, правда жизни).

Заполнение массива случайными числами

Для начала необходим генератор случайных чисел. Ниже приведён код одной из простейших реализаций:

Заполнение массива значениями, естественно, делаем в цикле. Помним, что элементы массива в C/C++ нумеруются с 0. Следовательно последний элемент массива имеет индекс на единицу меньший, чем размер массива.

В примере показано заполнение глобального автоматического массива из 10 элементов типа int случайными значения из диапазона от −100 до 100 включительно:

Обратите внимание на включение заголовочных файлов!

Заполнение массива числами, введёнными пользователем

Как ни странно, это более сложный случай. Дело в том, что во-первых, наличие человека всегда может приводить к некорректному вводу данных (ошибкам), во-вторых, для человека необходимо обеспечить какой-никакой интерфейс, а в-третьих, система потокового ввода-вывода STL имеет свои неприятные особенности.

Оно как бы работает, но если вы попытаетесь в качестве числа (конечно случайно!) ввести 1111111111111111111111111111111111 или 11q, то, в зависимости от компилятора, сможете наблюдать некоторые интересные эффекты работы вашей программы.

Поэтому приходится писать более сложный код:

Подробный разбор данного фрагмента выходит за рамки данной статьи. Но интересующиеся могут его разобрать, вооружившись, например, известной книгой Г. Шилдта.

Вывод на консоль значений из массива

Вывод значений массива на консоль реализуется элементарно. В свете уже вышесказанного даже нечего добавить:

Как видно из комментариев, за поиск минимального значения и его индекса отвечает последний фрагмент программы.

Определяются две переменные, одна из которых будет содержать минимальное значение, а вторая — индекс элемента с минимальным значением. Эти переменные инициализируются первым (нулевым) элементом массива и нулём соответственно. Далее, в цикле каждое следующее значение элемента массива сравнивается с уже найденным наименьшим значением и, если текущее значение меньше запомненного, то запоминается текущее значение и его индекс.

Поиск определённого значения в массиве

Поиск определённого значения в неупорядоченном массиве осуществляется с помощью алгоритма линейного поиска. Этот простейший алгоритм заключается в последовательном переборе элементов массива и сравнением их с искомым значением.

Задачи на поиск в массиве могут быть в двух формах:

найти первое (последнее) вхождение искомого значения
найти все вхождения

Поиск первого вхождения:

Поиск последнего вхождения:

Обратите внимание на следующие моменты.

Переменная цикла i описана перед циклом. Таким образом, эта переменная продолжает существовать после окончания цикла, и её значение может быть использовано.

Если искомый элемент найден, то цикл завершается досрочно оператором break : просматривать остальную часть массива не имеет смысла — задача уже выполнена.

Во втором случае переменная i имеет знаковый тип int . Отрицательное значение используется в качестве флага, что весь массив просмотрен, и значение не найдено.

Поиск всех вхождений:

Здесь цикл не прерывается. Массив просматривается полностью.

Сумма/произведение отрицательных элементов массива

Сумма элементов массива с чётными/нечётными индексами

Работа с массивами с применением функций

Практически все фрагменты кода, приведённые выше, можно оформить как функции, а массив передавать через параметры. В качестве примера приведу программу нахождения суммы элементов массива с чётными индексами, в которой используется (ради разнообразия) динамический массив.

Обратите внимание, что выделение памяти под массив и её освобождение происходит в одной функции (в данном случае, в main() ). Выделять память в одной функции, а освобождать в другой — плохая идея, чреватая ошибками.

Заключение

В этой статье рассмотрены только самые элементарные приёмы работы с массивами, которые помогут (надеюсь!) начинающему кодеру понять принципы работы с массивами.

Читайте также: