Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện (Phần 1)

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện (Phần 1)

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ MÔN TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN BÀI GIẢNG KỸ THUẬT LẬP TRÌNH Thông tin môn học Số tín chỉ : 2 Số tiết lý thuyết : 24 Số tiết thực hành : 15 Số tiết thảo luận : 0 Hệ đào tạo : Đại học Ngành đào tạo : Truyền thông đa phương tiện Thái Nguyên, 2015
2. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện GIỚI THIỆU C++ là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng được mở rộng từ ngôn ngữ C. Do vậy, C++ có ưu điểm là kế thừa được các điểm mạnh truyền thống của ngôn ngữ C như uyển chuyển, tương thích với các thiết bị phần cứng. Hiện nay, C++ là một ngôn ngữ lập trình phổ biến, được giảng dạy tại các trường đại học trong nước và trên thế giới. Đặc biệt, khi được kết hợp sử dụng với .Net, nền tảng lập trình được phát triển và hỗ trợ bởi Microsoft, lúc này C++ được gọi là C++.Net đã trở lên vô cùng mạnh mẽ . Tài liệu này không chỉ nhằm giới thiệu cho sinh viên ngôn ngữ lập trình C++, cách sử dụng nó trên .Net, mà còn mong muốn qua đó sinh viên có thể hiểu được tư tưởng của phương pháp lập trình hướng đối tượng nói chung. Nội dung của tài liệu bao gồm ba phần chính: Phần thứ nhất: là lập trình cơ sở và nâng cao với C++ Phần thứ hai: là lập trình hướng đối tượng với C++, bao gồm các định nghĩa và các thao tác trên lớp đối tượng, tính kế thừa, tính đa hình và trừu tượng hóa trong C++. Phần thứ ba: là lập trình xử lý đồ họa căn bản 2 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
3. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH Nội dung của chương này tập trung trình bày các phương pháp lập trình: Phương pháp lập trình tuyến tính Phương pháp lập trình hướng cấu trúc Phương pháp lập trình hướng đối tượng 1.1. Tổng quan về các phương pháp lập trình 1.1.1. Lập trình tuyến tính Đặc trưng cơ bản của lập trình tuyến tính là tư duy theo lối tuần tự. Chương trình sẽ được thực hiện theo thứ tự từ đầu đến cuối, lệnh này kế tiếp lệnh kia cho đến khi kết thúc chương trình. Đặc trưng: Lập trình tuyến tính có hai đặc trưng: - Đơn giản: chương trình được tiến hành đơn giản theo lối tuần tự, không phức tạp. - Đơn luồng: chỉ có một luồng công việc duy nhất và các công việc được thực hiện tuần tự trong luồng đó. Tính chất: - Ưu điểm: do tính đơn giản, lập trình tuyến tính được ứng dụng cho các chương trình đơn giản và có ưu điểm dễ hiểu. - Nhược điểm: với các ứng dụng phức tạp, người ta không thể dùng lập trình tuyến tính để giải quyết. Ngày nay, lập trình tuyến tính chỉ tồn tại trong phạm vi các modul nhỏ nhất của các phương pháp lập trình khác. Ví dụ, trong một chương trình con của lập trình cấu trúc, các lệnh cũng được thực hiện theo tuần tự từ đầu đến cuối chương trình con. 1.1.2. Lập trình hướng cấu trúc Trong lập trình hướng cấu trúc, chương trình chính được chia nhỏ thành các chương trình con và mỗi chương trình con thực hiện một công việc xác định. Chương trình chính sẽ gọi đến chương trình con theo một giải thuật hoặc một cấu trúc được xác định trong chương trình chính. Các ngôn ngữ lập trình cấu trúc phổ biến là Pascal, C và C++. Riêng C++ ngoài việc có đặc trưng của lập trình cấu trúc do kế thừa từ C, còn có đặc trưng của lập trình hướng đối tượng. Cho nên C++ còn được gọi là ngôn ngữ lập trình nửa cấu trúc, nửa hướng đối tượng. Đặc trưng: đặc trưng cơ bản nhất của lập trình cấu trúc thể hiện ở mối quan hệ: Chương trình = Cấu trúc dữ liệu + Giải thuật 3 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
4. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Trong đó: - Cấu trúc dữ liệu: là cách tổ chức dữ liệu cho việc xử lý bởi một hay nhiều chương trình nào đó. - Giải thuật: là một quy trình để thực hiện một công việc xác định. Trong chương trình, giải thuật có quan hệ phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu: - Một cấu trúc dữ liệu chỉ phù hợp với một số hạn chế các giải thuật. - Nếu thay đổi cấu trúc dữ liệu thì phải thay đổi giải thuật cho phù hợp. - Một giải thuật thường phải đi kèm với một cấu trúc dữ liệu nhất định. Tính chất: - Mỗi chương trình con có thể được gọi thực hiện nhiều lần trong một chương trình chính. - Các chương trình con có thể được gọi đến để thực hiện theo một thứ tự bất kì, tùy thuộc vào giải thuật trong chương trình chính mà không phụ thuộc vào thứ tự khai báo của các chương trình con. - Các ngôn ngữ lập trình cấu trúc cung cấp một số cấu trúc lệnh điều khiển chương trình. Ưu điểm: o Chương trình sáng sủa, dễ hiểu, dễ theo dõi. o Tư duy giải thuật rõ ràng. Nhược điểm: - Lập trình cấu trúc không hỗ trợ mạnh việc sử dụng lại mã nguồn: giải thuật luôn phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc dữ liệu, do đó, khi thay đổi cấu trúc dữ liệu phải thay đổi giải thuật, nghĩa là phải viết lại chương trình. - Không phù hợp với các phần mềm lớn: tư duy cấu trúc với các giải thuật chỉ phù hợp với các bài toán nhỏ, nằm trong phạm vi một modul của chương trình. Với dự án phần mềm lớn, lập trình cấu trúc tỏ ra không hiệu quả trong việc giải quyết mối quan hệ vĩ mô giữa các modul của phần mềm. Vấn đề: vấn đề cơ bản của lập trình cấu trúc là bằng cách nào để phân chia chương trình chính thành các chương trình con cho phù hợp với yêu cầu, chức năng và mục đích của mỗi bài toán. Thông thường, để phân rã bài toán trong lập trình cấu trúc, người ta sử dụng phương pháp thiết kế top – down. Phương pháp thiết kế Top – down: Phương pháp thiết kế top – down tiếp cận bài toán theo hướng từ trên xuống dưới, từ tổng quát đến chi tiết. Theo đó, một bài toán được chia thành các bài toán con nhỏ hơn. Mỗi bài toán con lại được chia nhỏ tiếp, nếu có thể, thành các bài toán con nhỏ hơn nữa. Quá trình này còn được gọi là quá trình làm mịn 4 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
5. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện dần. Quá trình này sẽ dừng lại khi các bài toán con không cần chia nhỏ thêm nữa. Nghĩa là, khi mỗi bài toán con đều có thể giải quyết bằng một chương trình con với một giải thuật đơn giản. Ví dụ, sử dụng phương pháp top-down để giải quyết bài toán xây một căn nhà mới. Chúng ta có thể phân rã bài toán theo các bước như sau: - Mức 1: chia bài toán xây nhà thành các bài toán nhỏ hơn như làm móng, đổ cột, đổ trần, xây tường, lợp mái. - Mức 2: phân rã các công việc ở mức 1 như việc làm móng nhà có thể phân rã tiếp thành các công việc đào móng, gia cố nền, làm khung sắt, đổ bê tông; công việc đổ cột được phân rã thành - Mức 3: phân rã các công việc ở mức 2 như việc đào móng có thể phân chia tiếp thành các công việc như đo đạc, cắm mốc, chăng dây, đào và kiểm tra móng. Việc gia cố nền được phân rã thành Quá trình phân rã có thể dừng ở mức này, bởi vì các công việc con thu được như đo đạc, cắm mốc, chăng dây, đào có thể thực hiện được ngay, không cần chia nhỏ thêm nữa. Lưu ý: Cùng sử dụng phương pháp top-down với cùng một bài toán, nhưng có thể cho ra nhiều kết quả khác nhau. Nguyên nhân là do sự khác nhau trong tiêu chí để phân rã một bài toán thành các bài toán con. Ví dụ: vẫn áp dụng phương pháp top-down để giải quyết bài toán xây nhà, nhưng nếu sử dụng một cách khác để phân chia bài toán, ta có thể thu được kết quả khác biệt so với phương pháp ban đầu: - Mức 1: chia bài toán xây nhà thành các bài toán nhỏ hơn như làm phần gỗ, làm phần sắt, làm phần bê tông và làm phần gạch. - Mức 2: phân rã các công việc ở mức thứ nhất là làm phần gỗ có thể chia thành các công việc như xẻ gỗ, gia công gỗ, tạo khung, lắp vào nhà. Việc làm sắt có thể chia nhỏ thành Rõ ràng, với cách làm mịn thế này, ta sẽ thu được một kết quả khác hẳn với cách thức đã thực hiện ở phần trên. 1.1.3. Lập trình hướng đối tượng Trong lập trình hướng đối tượng: - Người ta có thể coi các thực thể trong chương trình là các đối tượng và sau đó trừu tượng hóa đối tượng thành lớp đối tượng. - Dữ liệu được tổ chức thành các thuộc tính của lớp. Người ta ngăn chặn việc thay đổi tùy tiện dữ liệu trong chương trình bằng các cách giới hạn truy nhập như chỉ cho phép truy nhập dữ liệu thông qua đối tượng, thông qua các phương thức mà đối tượng được cung cấp 5 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
6. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện - Quan hệ giữa các đối tượng là quan hệ ngang hàng hoặc quan hệ kế thừa: Nếu lớp B kế thừa từ lớp A thì A được gọi là lớp cơ sở và B gọi là lớp dẫn xuất. Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng phổ biến hiện nay là Java, C++, C# Mặc dù C++ cũng có những đặc trưng cơ bản của lập trình hướng đối tượng nhưng vẫn không phải là ngôn ngữ lập trình thuần hướng đối tượng. Đặc trưng: Lập trình hướng đối tượng có ba đặc trưng cơ bản: - Tính đóng gói: dữ liệu luôn được tổ chức thành các thuộc tính của lớp đối tượng. Việc truy nhập đến dữ liệu phải thông qua các phương thức của đối tượng lớp. - Tính đa dạng: hiểu theo đúng nghĩa là khả năng thể hiện nhiều hình thái. Trong C++, tính đa dạng cho phép một tên được thực hiện nhiều hành động. Chẳng hạn, chúng ta có 3 lớp box, triangle và circle, mỗi lớp mô tả một hình, tất cả các lớp đó đều có hàm show() là hàm vẽ các đối tượng lên màn hình. Điều này có nghĩa là hàm này thể hiện trong 3 lớp và nó sẽ vẽ ra 3 hình khác nhau ở trên. Như bạn có thể thấy trong C++, một hàm có thể có nhiều mục đích người ta gọi là hàm nạp chồng (function overloading), toán tử nạp chồng (operator overloading) hiểu là tính đa dạng của C++. Mục đích chính của tính đa dạng là thực hiện nhiều chức năng phức tạp - Tính kế thừa: cơ chế này cho phép các lớp đối tượng có thể kế thừa từ các lớp đối tượng khác. Nói cách khác, tính kế thừa cho phép một lớp mới được định nghĩa bằng cách mở rộng hay sửa đổi từ một hoặc nhiều lớp đã tồn tại. Lớp mới là lớp dẫn xuất hay lớp kế thừa còn lớp đã tồn tại là lớp cơ sở. Khi đó, trong các lớp dẫn xuất, có thể sử dụng các phương thức của các lớp cơ sở mà không cần phải định nghĩa lại. 1.2. Lập trình hướng đối tượng và ngôn ngữ C++ 1.2.1. Ưu điểm của lập trình hướng đối tượng - Không còn nguy cơ bị thay đổi tự do trong chương trình. Vì dữ liệu đã được đóng gói vào các đối tượng. Nếu muốn truy nhập vào dữ liệu phải thông qua các phương thức được cho phép của đối tượng. - Khi thay đổi cấu trúc dữ liệu của một đối tượng, không cần thay đổi mã nguồn của các đối tượng khác, mà chỉ cần thay đổi một số thành phần của đối tượng dẫn xuất. Điều này hạn chế sự ảnh hưởng xấu của việc thay đổi dữ liệu đến các đối tượng khác trong chương trình. - Có thể sử dụng lại mã nguồn, tiết kiệm tài nguyên, chi phí thời gian. Vì nguyên tắc kế thừa cho phép các lớp dẫn xuất sử dụng các phương thức từ lớp 6 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
7. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện cơ sở như những phương thức của chính nó, mà không cần thiết phải định nghĩa lại. - Phù hợp với các dự án phần mềm lớn, phức tạp. 1.2.2. Một số khái niệm cơ bản Trong mục này, chúng ta sẽ làm quen với một số khái niệm cơ bản trong lập trình hướng đối tượng. Bao gồm: - Khái niệm đối tượng (object) - Khái niệm đóng gói dữ liệu (encapsulation) - Khái niệm kế thừa (inheritance) - Khái niệm đa hình (polymorphism) Đối tượng (Object) Trong lập trình hướng đối tượng, đối tượng được coi là đơn vị cơ bản nhỏ nhất. Các dữ liệu và cách xử lý chỉ là thành phần của đối tượng mà không được coi là thực thể. Một đối tượng chứa các dữ liệu của riêng nó, đồng thời có các phương thức (hành động) thao tác trên các dữ liệu đó: Đối tượng = Dữ liệu + Phương thức Lớp (Class) Khi có nhiều đối tượng giống nhau về mặt dữ liệu và phương thức, chúng được nhóm lại với nhau và gọi chung là lớp: - Lớp là sự trừu tượng hóa của đối tượng. - Đối tượng là một thể hiện của lớp. Đóng gói dữ liệu (Encapsulation) - Dữ liệu được đóng gói vào trong đối tượng. Mỗi dữ liệu có một phạm vi truy nhập riêng. - Không thể truy nhập đến dữ liệu một cách tự do như lập trình cấu trúc. - Muốn truy nhập đến các dữ liệu đã được bảo vệ, phải thông qua các đối tượng, nghĩa là phải sử dụng các phương thức mà đối tượng cung cấp mới có thể truy nhập đến dữ liệu của đối tượng đó. Tuy nhiên, vì C++ chỉ là ngôn ngữ lập trình nửa đối tượng cho nên C++ vẫn cho phép định nghĩa các biến dữ liệu và các hàm tự do, đây là kết quả kế thừa từ ngôn ngữ C, một ngôn ngữ lập trình thuần cấu trúc. 7 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
8. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Kế thừa (Inheritance) Tính kế thừa của lập trình hướng đối tượng cho phép một lớp có thể kế thừa từ một số lớp đã tồn tại. Khi đó, lớp mới có thể sử dụng dữ liệu và phương thức của các lớp cơ sở như là của mình. Ngoài ra, lớp dẫn xuất còn có thể bổ sung thêm một số dữ liệu và phương thức. Ưu điểm của kế thừa là khi thay đổi dữ liệu của một lớp, chỉ cần thay đổi các phương thức trong phạm vi lớp cơ sở mà không cần thay đổi trong các lớp dẫn xuất. Đa hình (Polymorphsim) Đa hình là khái niệm luôn đi kèm với kế thừa. Do tính kế thừa, một lớp có thể sử dụng lại các phương thức của lớp khác. Tuy nhiên, nếu cần thiết, lớp dẫn xuất cũng có thể định nghĩa lại một số phương thức của lớp cơ sở. Đó là sự nạp chồng phương thức trong kế thừa. Nhờ sự nạp chồng phương thức này, ta chỉ cần gọi tên phương thức bị nạp chồng từ đối tượng mà không cần quan tâm đối tượng đó là đối tượng của lớp nào. Chương trình sẽ tự động kiểm tra xem đối tượng là thuộc kiểu lớp cơ sở hay thuộc lớp dẫn xuất, sau đó sẽ gọi phương thức tương ứng với lớp đó. Đó là tính đa hình. 1.2.3. Lập trình hướng đối tượng trong C++ Vì C++ là một ngôn ngữ lập trình được mở rộng từ một ngôn ngữ lập trình cấu trúc C nên C++ được xem là ngôn ngữ lập trình nửa hướng đối tượng, nửa hướng cấu trúc. Những đặc trưng hướng đối tượng của C++ - Cho phép định nghĩa lớp đối tượng - Cho phép đóng gói dữ liệu vào các lớp đối tượng. Cho phép định nghĩa phạm vi truy nhập dữ liệu của lớp bằng các từ khóa phạm vi: public, protected, private. - Cho phép kế thừa lớp với các kiểu kế thừa khác nhau tùy thuộc vào từ khóa dẫn xuất. - Cho phép lớp dẫn xuất sử dụng các phương thức của lớp cơ sở (trong phạm vi quy định). - Cho phép định nghĩa chồng phương thức trong lớp dẫn xuất. Những hạn chế hướng đối tượng của C++ 8 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
9. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Những hạn chế này là do C++ được phát triển từ một ngôn ngữ lập trình thuần cấu trúc C. - Cho phép định nghĩa và sử dụng các biến dữ liệu tự do - Cho phép định nghĩa và sử dụng các hàm tự do - Ngay cả khi dữ liệu được đóng gói vào lớp, dữ liệu vẫn có thể truy nhập trực tiếp như dữ liệu tự do bởi các hàm bạn, lớp bạn trong C++. 1.3. Giao diện công cụ lập trình C++ Visual Studio 2010 là một môi trường biên dịch tích hợp của Microsoft. Nó là trình biên dịch tốt nhất, hiện đại nhất trên hệ điều hành windows. Chúng ta có thể sử dụng nó để biên dịch C++, C#, Visual Basic, J# Ta sẽ tìm hiểu Visual Studio theo hướng tiếp cận với C++. Một điều cần lưu ý, với phiên bản 2010 này, Visual Studio có hai phiên bản dành cho C++: C++ for Net và C++ for Win32. Chúng ta chỉ tìm hiểu về tính năng C++ for Win32. Trong nội dung của giáo trình này ta sẽ xây dựng các ứng dụng Console trên nền Win32 mà không thảo luận thêm về Visual C++ for Net bởi vì nó thuộc một phạm trù tương đối khác so với Visual C++ for Win32. Khởi động Visual studio 2010: Có thể thực hiện một trong 2 cách sau: - Nhấp đôi chuột vào biểu tượng VS 2010 trên nền Desktop. - Vào Start > All Programs > Microsoft VS 2010 > Chọn biểu tượng VS 2010. 9 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
10. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Tạo mới dự án trong VS 2010: VS quản lý theo các workspace và các dự án. Trong VS, workspace được gọi là Solution. Trong mỗi workspace có thể chứa nhiều dự án. Nếu chưa tạo một dự án nào thì khi tạo mới một dự án workspace sẽ tự động được tạo. Để tạo một dự án mới, ta vào File > New > Project (hoặc tổ hợp phím tắt Ctrl + Shift + N). Trong hộp thoại xuất hiện chúng ta chọn Win32 Console Application. - Mục name: nhập tên dự án - Mục location: nhấp vào nút Browse để chọn vị trí lưu trữ. Mặc định, VS sẽ lưu trữ dự án ở thư mục Documents. - Mục Solution name: tạo một thư mục con trong thư mục dự án hay tạo trực tiếp trong thư mục dự án. 10 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
11. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện - Nhóm Application Type: + Windows application: tạo ứng dụng winform + Console application: tạo ứng dụng chạy trên DOS + Dll: tạo thư viện dll + Static library: tạo thư viện tĩnh - Nhóm Add common header file: + Alt: tạo header từ lớp thư viện Alt + MFC: tạo header từ lớp thư viện MFC - Nhóm Additional options: + Empty project: tạo dự án rỗng không có tập tin + Export symbols: xuất bản các biểu tượng + Precompiled header: tạo tập tin tiêu đề tiền biên dịch Hãy chọn Console Application và chọn Empty Project, sau đó nhấp Finish Tạo các tập tin trong dự án: Trong cửa sổ Solution Explorer, chuột phải và chọn Add: 11 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
12. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện - Nếu tập tin đã tồn tại, chọn Add Existing Items. Sau đó, duyệt đến vị trí tồn tại của tệp tin. - Nếu tệp chưa tồn tại, chọn Add New Items. Trong cửa sổ xuất hiện, tùy thuộc vào tập tin mà chúng ta cần, hãy chọn loại tương ứng. Thông thường, trong dự án của C++, chúng ta sử dụng 2 tập tin tiêu đề .h và thân chương trình .cpp. Sau đó, nhập tên của tập tin và nhấp OK. Ngoài ra, nó có thể chứa các hàm macro, các khai báo hằng và biến toàn cục được sử dụng trong toàn bộ chương trình. Tập tin .cpp thường chứa phần thân của hàm hoặc lớp. Khi làm việc với các dự án trong C++, chúng ta nên tách chương trình thành nhiều phần và nên sử dụng các tệp tiêu đề để làm cho chương trình gọn gàng và dễ hiểu hơn. Sau khi chọn được tập tin cần tạo, nhập tên tập tin, sau đó nhấp nút Add. Tập tin mới sẽ được bổ sung vào dự án. - Add Class: bổ sung các lớp đối tượng cho dự án. ở đây chúng ta chọn C++ class. 12 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
13. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Biên dịch dự án: - Để biên dịch và thực thi một dự án: Debug > Start Debigging (hoặc Start without Debugging) - Để biên dịch toàn bộ dự án mà không thực thi dự án: Build > Build Solution Một số phím tắt trong VS 2010: 1.4. Cấu trúc một chương trình C++ Mã chương trình Kết quả [1.] // my first program Hello, world! [2.] #include [3.] using namespace std; [4.] int main() [5.] { [6.] cout << “Hello, world!”; [7.] return 0; [8.] } Giải thích: [1.] Các kí tự nằm sau dấu // sẽ không được biên dịch mà nó được hiểu là dòng chú thích. Việc chú thích trên 1 dòng sẽ được đặt sau dấu //. Nếu muốn tạo chú thích nhiều dòng, ta sử dụng dấu /* tạo chú thích ở đây */ 13 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
14. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện [2.] Dòng này bắt đầu bằng kí tự #include, tiếp đến là tên tệp tin tiêu đề chứa các thư viện. Thư viện iostream chứa các hàm xuất nhập cơ bản, hàm này là một phần của namespace std. [3.] Trong C++, các thành phần của thư viện chuẩn được khai báo trong namespace. Để có thể truy xuất đến các thành phần của nó, ta sử dụng từ khóa using. Trong thư viện chuẩn của C++, đối tượng cout được tổ chức trong namespace std. [4.] Bất kì một chương trình C++ nào cũng cần có một hàm main để thực thi chương trình. Tên hàm là main, tiếp theo là cặp dấu ngoặc đơn dùng để chứa tham số đính kèm. Thông thường một chương trình ứng dụng sẽ chứa 2 tham số trong hàm main là int argc và char* args[]. Các tham số này gọi là tham số dòng lệnh. Tiếp theo là dấu {}. Bên trong cặp dấu này là chương trình chính. [5.] Dấu mở khối. [6.] Xuất dữ liệu ra màn hình. Hàm printf vẫn hoạt động tốt trong trường hợp này. Nếu dùng hàm printf thì không cần khai báo thư viện iostream và namespace std ở trên. Khi sử dụng đối tượng cout, chúng ta có thể bỏ qua dòng lệnh [3.] và thay vào đó ta sẽ viết std::cout. Khi sử dụng đối tượng cout, ta có thêm 1 cách thức để xuống dòng thay vì dùng \n, đó là endln. Đối tượng cout thường đi với toán tử xuất <<. Chúng ta có thể dùng nhiều toán tử này khi muốn xuất nhiều phần tử riêng biệt: cout << string1 << string2 << << endln [7.] Câu lệnh return dùng để trả về giá trị của hàm main. Nếu hàm là void thì không cần return. [8.] Dấu đóng khối. Chú ý - Cũng như C, C++ là ngôn ngữ phân biệt chữ hoa và chữ thường. - Kết thúc 1 dòng lệnh trong C++ bao giờ cũng phải có dấu ; 1.5 Ngôn ngữ lập trình C++ 1.5.1 Nhắc lại các kiến thức lập trình C 1.5.1.1 Biến, hằng và các kiểu dữ liệu a. Từ khóa Từ khóa trong C++ có thể có 1 hoặc nhiều từ. Nếu từ khóa có nhiều từ thì giữa các từ có dấu gạch chân _. Kí tự trắng và kí tự đặc biệt không được phép sử dụng trong từ khóa, tên hàm, tên biến. Tên của chúng không được bắt đầu bằng kí tự số. Bảng từ khóa chuẩn trong C++ 14 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
15. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện asm, auto, bool, break, case, catch, char, class, const, const_cast, continue, default, do, double, dynamic_cast, else, enum, explicit, export, extern, false, float, for, friend, goto, if, inline, int, long, mutable, namespace, new, operator, private, protected, public, register, reinterpret_cast, return, short, signed, sizeof, static, static_cast, struct, switch, template, this, throw, true, try, typedef, typeid, typename, union, unsigned, using, virtual, void, volatile, wchar_t, while b. Biến - Biến dùng để lưu giá trị và nó có thể thay đổi được. Một biến sẽ được quy định bởi 1 kiểu dữ liệu nào đó. Kiểu dữ liệu thường có 2 loại: kiểu dữ liệu nguyên thủy và kiểu dữ liệu do người dùng tự định nghĩa. - Khai báo biến: ; Vd: int a; float mynumber; bool istrue; long num1, num2, num3; - Khởi tạo giá trị cho biến: C1: type tên_biến = giá_trị_khởi_tạo; Vd: int a = 0; C2: type tên_biến (giá_trị_khởi_tạo); Vd: int a (0); - Các kiểu dữ liệu tham chiếu khác (ngoài kiểu dữ liệu ở trên và kiểu string) không thể sử dụng hai cách khởi tạo này. c. Hằng Khái niệm - Hằng là một phần tử có giá trị cố định, giá trị của nó được khởi tạo ngay khi hằng được tạo ra. - Thường sử dụng các chữ cái để đặt tên cho hằng. Tên hằng không chứa các kí tự đặc biệt, kí tự trắng hay bắt đầu bằng số, không được trùng với từ khóa. Định nghĩa một hằng #define tên_hằng giá_trị Vd: #define PI 3.14 Ví dụ chương trình tính diện tích hình tròn: #include using namespace std; #define PI 3.14 15 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
16. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện int main(){ int r=1; float s; s=PI*r*r; cout 127 Char Kí tự hoặc số nguyên bé 1 byte Unsigned: 0 -> 255 Signed: - -> - 1 Short Số nguyên ngắn 2 byte Unsigned: 0 -> - 1 Signed: - -> - 1 Int Số nguyên 4 byte Unsigned: 0 -> - 1 Signed: - -> - 1 Long Số nguyên dài 4 byte Unsigned: 0 -> - 1 Long long Số nguyên cực dài 8 byte Signed: - -> - 1 16 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
17. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Unsigned: 0 -> - 1 Bool Giá trị logic – true/false 1 byte True và False Float Số thập phân 4 byte 7 số thập phân double Số thập phân chấm động 8 byte 15 số thập phân Số thập phân chấm động Long double 8 byte 15 số thập phân dài Wchar_t Kí tự dài 2/4 byte Chú ý - Khi khai báo biến thuộc kiểu nguyên mà ta không sử dụng khai báo có dấu (signed) hoặc không dấu (unsigned) thì chương trình mặc định sẽ quy định là kiểu nguyên có dấu. Int num; // tương đương với singed int num; - Để kiểm tra kích thước của kiểu dữ liệu, ta sử dụng hàm sizeof(tên biến) hoặc sizeof(kiểu dữ liệu). 1.5.1.2 Toán tử Ngôn ngữ lập trình C++ cung cấp cho ta khá đầy đủ các toán tử, các toán tử đó bao gồm: - Toán tử gán (=): Vd: a = b + 2; a = a +1; a = b= c= 5; - Toán tử số học: +, -, *, /, % - Toán tử gán hợp nhất: +=, -=, *=, /=, %=, &=, |= - Toán tử tăng và giảm: a++; ++a; a ; a; - Toán tử so sánh: ==, !=, >, =, <= - Toán tử logic: !, &&, || - Toán tử điều kiện: (bt_điều_kiện)?(kết_quả_1):(kết_quả_2); - Toán tử chuyển đổi kiểu dữ liệu: (kiểu_dữ_liệu)biến; Thứ tự ưu tiên các toán tử: 17 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
18. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Mức ưu tiên Toán tử Toán tử tăng, giảm ++, , Toán tử số học *, /, %, +, - Toán tử so sánh =, >, ==, != Toán tử logic &&, ||, ! Toán tử gán =, *=, /=, %=, +=, -=, &=, |= 1.5.1.3 Các cấu trúc lệnh điều khiển Một chương trình khi thực thi, nó không chỉ đơn thuần là một dãy các câu lệnh tuần tự. Trong quá trình xử lý, nó có thể kiểm tra điều kiện rồi thực thi đoạn mã hoặc lặp đi lặp lại một đoạn mã nào đó với mục đích đó, C++ cung cấp cho ta các cấu trúc điều khiển. a. Cấu trúc rẽ nhánh Cấu trúc lệnh điều kiện if If (biểu_thức_điều_kiện_đúng) { Các_lệnh; } Giải thích: kiểm tra giá trị của biểu thức điều kiện, nếu đúng thì các lệnh bên trong sẽ được thực hiện, ngược lại sẽ không được thực hiện. Trường hợp biểu_thức_điều_kiện sai, cần thực thi một mệnh đề khác. Ta sẽ sử dụng từ khóa else: If (biểu_thức_điều_kiện_đúng) { }else { } Cấu trúc if có thể lồng nhau, khi đó ta có cấu trúc lệnh phức hợp. Cấu trúc lựa chọn: switch switch (biểu_thức){ case hằng_1: nhóm_các_lệnh; break; 18 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
19. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện case hằng_2: nhóm_các_lệnh; break; default: nhóm_các_lệnh; } Giải thích: kiểm tra giá trị của biểu thức, nếu giá trị của biểu thức rơi vào danh sách hằng, thì nó sẽ thực hiện các lệnh trong từng trường hợp case tương ứng. Nếu không thuộc vào danh sách hằng thì nó sẽ thực hiện lệnh trong trường hợp default. b. Cấu trúc lặp Vòng lặp while: While (biểu_thức_điều_kiện_đúng) { } Giải thích: nếu biểu thức điều kiện đúng, các lệnh bên trong vòng lặp sẽ được thực hiện cho đến khi nó nhận giá trị sai. Ví dụ: Ví dụ Kết quả int main(){ Nhập n:5 int n; 5 cout >n; 3 while (n>0){ 2 cout<<n<<"\n"; 1 n ; } system("pause"); } Vòng lặp do while: do { } while (biểu_thức_điều_kiện_đúng); Giải thích: thực hiện các lệnh trong vòng lặp sau đó kiểm tra biểu thức điều kiện. Nếu biểu thức điều kiện còn đúng thì tiếp tục lặp. Vòng lặp for: 19 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
20. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện For (biểu_thức_khởi_tạo; biểu_thức_giới_hạn; biểu_thức_tăng_giảm;) { } Giải thích: thực hiện vòng lặp, với số vòng lặp từ biểu thức khởi tạo đến biểu thức giới hạn theo mức tăng là biểu thức tăng giảm. c. Các câu lệnh nhảy Câu lệnh break Để thoát ra khỏi vòng lặp. Thông thường khi ta sử dụng các vòng lặp không xác định được số lần lặp, để tránh lặp vô hạn ta thường sử dụng câu lệnh break để thoát khỏi vòng lặp. Ví dụ Kết quả #include 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, countdown aborted! using namespace std; int main () { int n; for (n=10; n>0; n ) { cout 10, 9, 8, 7, 6, 4, 3, 2, 1, FIRE! using namespace std; int main () { for (int n=10; n>0; n ) { if (n==5) continue; cout << n << ", "; } cout << "FIRE!"; system("pause"); } 20 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
21. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Câu lệnh goto Cho phép tạo ra một bước nhảy đến 1 nhãn được ấn định sẵn. Tên nhãn sẽ được đặt như sau tên_nhãn: . ta nên hạn chế tối đa việc sử dụng lệnh goto vì nó thường làm phá vỡ cấu trúc của lập trình hiện đại. Ví dụ Kết quả #include 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,FIRE! using namespace std; int main () { int n=10; loop: ; cout 0) goto loop; cout << "FIRE!"; system("pause"); } Tóm tắt Tên lệnh Cách dùng If else Khi cần kiểm tra một hoặc vài điều kiện mang tính chất logic Khi cần kiểm tra điều kiện hoặc phép tính thuộc vào của một biến Switch số/biểu thức trong một danh sách hằng tương ứng. For Lặp có số vòng lặp xác định Cần kiểm tra điều kiện lặp trước khi thực hiện lệnh, lặp không xác While định số vòng lặp Kiểm tra điều kiện lặp sau khi thực hiện lệnh, lặp không xác định số Do while vòng lặp Break Cần thoát khỏi vòng lặp Continue Bỏ qua vòng lặp hiện tại, thực thi bước lặp tiếp theo Nhảy đến 1 nhãn được chỉ định. Nên tránh sử dụng, chỉ sử dụng Goto trong những trường hợp thực sự cần thiết. 1.5.1.4 Hàm Là một khối lệnh được thực hiện khi nó được gọi từ một điểm khác của chương trình. a. Khai báo hàm Kiểu_dữ_liệu tên_hàm (danh_sách_tham_số) { Thân hàm; 21 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
22. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện } Hàm không trả về giá trị - hàm void b. Tham biến và tham trị Tham trị: khi gọi hàm, các giá trị từ các đối số truyền vào trong hàm sẽ được sao chép sang các tham số này, các tham số đó chỉ đóng vai trò là các tham số hình thức, chúng không lưu lại giá trị cho các đối số truyền vào, mà các giá trị đó đã bị các lệnh trong hàm làm thay đổi. Ví dụ Kết quả #include 1 #include using namespace std; void setNum(int a) { a=0; } void main() { int b=1; setNum(b); cout 0 #include using namespace std; void setNum(int &a) { a=0; } void main() { int b=1; setNum(b); 22 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
23. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện cout 1 using namespace std; 3 int sum(int a, int b=0, int c=0) { 6 return a+ b+ c; } void main() { cout<< sum(1)<<"\n"; cout<< sum(1,2)<<"\n"; cout<< sum(1,2,3)<<"\n"; system("pause"); } c. Hàm nội tuyến Hàm nội tuyến: với hàm nội tuyến, trình biên dịch sẽ khởi tạo 1 thân hàm và chèn nó vào vị trí được gọi tại mỗi thời điểm mà hàm đó được gọi, thay vì nó chỉ chèn lời gọi hàm. Việc này cải thiện đáng kể tốc độ biên dịch chương trình. Trong hầu hết các trình biên dịch hiện đại, việc quy định hàm inline là không cần thiết. Chỉ định inline chỉ có tác dụng định hướng cho chương trình dịch. Inline type tên_hàm(danh_sách_tham_số) { Thân hàm; } 23 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
24. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện 1.5.1.5 Các kiểu dữ liệu có cấu trúc a. Mảng Mảng là một dãy các phần tử có cùng kiểu được đặt liên tiếp trong bộ nhớ và có thể truy xuất đến từng phần tử bằng cách thêm một chỉ số vào sau tên của mảng. Điều này có ưu điểm là chúng ta có thể khai báo nhiều biến cùng kiểu giá trị một lúc mà không cần khai báo riêng biệt. Mảng 1 chiều: - Khai báo: kiểu_dữ_liệu tên_mảng[số_phần_tử]; Vd: string human[5]; int number[10]; - Khởi tạo mảng: String human[5] = {“Lan”, “Nam”, “Binh”, “Hoa”}; Ngoài ra, có thể khai báo với số lượng phần tử chưa xác định như sau: int y[] = {7, 8, 9, 10}; - Truy xuất tới các phần tử mảng tenMang[chiSo]; Mảng 2 chiều: lưu trữ theo thứ tự dòng – cột. - Khai báo: kiểu_dữ_liệu tên_mảng[số_hàng][số_cột]; Ví dụ: int a[3][4]; - Khởi tạo mảng: Int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; - Truy xuất tới phần tử mảng tenMang[chiSoHang][chiSoCot]; b. Xâu kí tự C++ chứa một lớp string rất mạnh mẽ mà nó có thể hữu dụng trong việc thực thi các tác vụ xử lý xâu. Tuy nhiên, bởi vì xâu là 1 mảng các kí tự nên có thể xử lý xâu như xử lý trên mảng. Khai báo: char jenny[20]; Kích thước cực đại này không cần phải luôn luôn dùng đến. Ví dụ, jenny có thể lưu xâu "Hello" hay "Merry christmas". Vì các mảng kí tự có thể lưu các xâu kí tự ngắn hơn độ dài của nó, trong C++ đã có một quy ước để kết thúc một nội dung của một xâu kí tự bằng một kí tự null, có thể được viết là '\0'. 24 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
25. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Chúng ta có thể biểu diễn jenny (một mảng có 20 phần tử kiểu char) khi lưu trữ xâu kí tự "Hello" và "Merry Christmas" theo cách sau: Chú ý rằng sau nội dung của xâu, một kí tự null ('\0') được dùng để báo hiệu kết thúc xâu. Những ô màu xám biểu diễn những giá trị không xác định. Khởi tạo: có thể khởi tạo xâu mystring theo một trong hai cách sau đây: char mystring [] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0' }; char mystring [] = "Hello"; Việc gán sử dụng dấu ngoặc kép (") chỉ hợp lệ khi khởi tạo mảng, tức là lúc khai báo mảng. Các biểu thức trong chương trình như: mystring = "Hello"; mystring[] = "Hello"; là không hợp lệ, cả câu lệnh dưới đây cũng vậy: mystring = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0' }; Gán giá trị cho xâu kí tự mystring[0] = 'H'; mystring[1] = 'e'; mystring[2] = 'l'; mystring[3] = 'l'; mystring[4] = 'o'; mystring[5] = '\0'; c. Kiểu cấu trúc Kiểu dữ liệu mảng mà chúng ta đã thảo luận ở trên chỉ giúp chúng ta lưu một tập dữ liệu cùng loại. Nếu chúng ta không đơn thuần lưu trữ cùng loại dữ liệu, mà có thể là nhiều dữ liệu khác nhau thì mảng không thể giải quyết được vấn đề. Trong C++ (và cả C) cung cấp cho chúng ta một kiểu dữ liệu giúp ta giải quyết vấn đề này, đó là struct. Struct Được hiểu như một tập hợp kiểu dữ liệu, có tác dụng gộp các thông tin có liên quan với nhau. Các thành phần của struct có quan hệ logic với nhau. Struct là kiểu dữ liệu do người dùng tự định nghĩa. Khai báo: Struct tên_struct{ Type thành_viên_1; 25 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
26. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Type thành_viên_2; Type thành_viên_n; }[tên_đối_tượng_struct]; Ví dụ:2 cách khai báo sau là tương đương: struct sinhvien{ struct sinhvien{ char hoten[30]; char hoten[30]; char lop[10]; char lop[10]; float dtb; float dtb; } sv1, sv2; }; sinhvien sv1, sv2; Truy xuất đến các thành viên của struct: Tên_biến.phần_tử_thành_viên Ví dụ: sv1.hoten = “Nguyen Van A”; Sv1.lop = “TTDPT K11A”; Sv1.dtb = 3.0; Mảng cấu trúc: Khai báo: tên_struct tên_mảng[số_phần_tử]; Ví dụ: sinhvien sv[30]; Kích thước bộ nhớ của struct - Theo lý thuyết: là tổng kích thước của các dữ liệu thành viên. - Thực tế: dựa vào cách thức tổ chức của bộ nhớ. Ví dụ: struct sinhvien{ struct sinhvien{ char ht; char ht; int diem; char lop; char lop; int diem; }sv1; }sv1; cout <<sizeof(sv1); cout <<sizeof(sv1); // 12 //8 Struct lồng nhau Khai báo lồng bên trong Khai báo tuần tự 26 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
27. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện struct sinhvien{ struct date{ char ht; int ngay; char lop; int thang; int diem; int nam; struct date{ }; int ngay; struct sinhvien{ int thang; char ht; int nam; char lop; }namsinh; int diem; }sv1; date namsinh; }sv1; Cách truy xuất đến các biến thành viên tương tự như trên: sv1.namsinh.ngay 1.5.1.6 Con trỏ - Bộ nhớ của máy tính được tổ chức theo các ô nhớ - là các bytes. Mỗi ô nhớ đánh dấu một cách liên tục, theo cách tổ chức này, mỗi ô nhớ có một địa chỉ định danh duy nhất. - Khi mô tả một biến, hệ điều hành sẽ cung cấp 1 số lượng ô nhớ để lưu trữ giá trị của biến. Ta không quyết định một cách trực tiếp vị trí chính xác để lưu trữ biến bên trong mảng các ô nhớ đó, mà tác vụ này hoàn toàn tự động. Trong một vài trường hợp, ta quan tâm đến địa chỉ mà các biến được lưu trữ. a. Khai báo và khởi tạo biến con trỏ - Biến con trỏ là biến có chứa địa chỉ của một vùng trong bộ nhớ và có kiểu xác định. - Khai báo bằng cách thêm dấu * trước tên biến: Kiểu_dữ_liệu *tên_con_trỏ; Vd: int * pint; char *pchar; float *pfloat; Toán tử lấy địa chỉ (&) - Vào thời điểm mà chúng ta khai báo một biến thì nó phải được lưu trữ trong một vị trí cụ thể trong bộ nhớ. Nói chung chúng ta không quyết định nơi nào biến đó được đặt - thật may mắn rằng điều đó đã được làm tự động bởi trình biên dịch và hệ điều hành, nhưng một khi hệ điều hành đã gán một địa chỉ cho biến thì chúng ta có thể muốn biết biến đó được lưu trữ ở đâu. 27 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
28. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện - Điều này có thể được thực hiện bằng cách đặt trước tên biến một dấu và (&), có nghĩa là "địa chỉ của". - Toán tử & là toán tử một ngôi, trả về địa chỉ bộ nhớ của toán hạng đó. Tên_con_trỏ = &Tên_biến; - Ví dụ: ted = &andy; sẽ gán cho biến ted địa chỉ của biến andy, vì khi đặt trước tên biến andy dấu và (&) chúng ta không còn nói đến nội dung của biến đó mà chỉ nói đến địa chỉ của nó trong bộ nhớ. Toán tử tham chiếu (*) - Cách lấy giá trị của con trỏ đang trỏ tới ô nhớ: sử dụng ký tự * - Bằng cách sử dụng con trỏ chúng ta có thể truy xuất trực tiếp đến giá trị được lưu trữ trong biến được trỏ bởi nó bằng cách đặt trước tên biến con trỏ một dấu sao (*) - ở đây có thể được dịch là "giá trị được trỏ bởi". - Là toán tử một ngôi, trả về giá trị tại địa chỉ con trỏ trỏ đến. *Tên_con_trỏ a = *p; Ví dụ minh họa: char c = 'A'; Địa chỉ các biến trong bộ nhớ theo int *pInt; thứ tự tăng dần ở đây chỉ có tính short s = 50; chất minh hoạ. Trong thực tế, int a = 10; stack được cấp phát từ cao xuống pInt = &a; thấp => biến khai báo sau sẽ có *pInt = 100; địa chỉ nhỏ hơn. Con trỏ NULL: - Là 1 hằng con trỏ chứa địa chỉ 0, mang ý nghĩa đặc biệt là không trỏ tới địa chỉ nào trong bộ nhớ. - Không được gán giá trị cho con trỏ NULL: Vd: int *p = NULL; *p = 100; // lỗi 28 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
29. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện - Cần phân biệt con trỏ NULL và con trỏ chưa được khởi tạo (trỏ đến địa chỉ ngẫu nhiên). - Con trỏ NULL thường được dùng để xác định tính hợp lệ của một biến con trỏ => để tránh lỗi, luôn gán con trỏ bằng NULL khi chưa hoặc tạm thời không được dùng tới. Khởi tạo con trỏ - Khi khai báo con trỏ có thể chúng ta sẽ muốn chỉ định rõ ràng chúng sẽ trỏ tới biến nào, int number; int *tommy = &number; là tương đương với: int number; int *tommy; tommy = &number; - Trong một phép gán con trỏ chúng ta phải luôn luôn gán địa chỉ mà nó trỏ tới chứ không phải là giá trị mà nó trỏ tới. Bạn cần phải nhớ rằng khi khai báo một biến con trỏ, dấu sao (*) được dùng để chỉ ra nó là một con trỏ, và hoàn toàn khác với toán tử tham chiếu. Đó là hai toán tử khác nhau mặc dù chúng được viết với cùng một dấu. Vì vậy, các câu lệnh sau là không hợp lệ: int number; int *tommy; *tommy = &number; b. Các phép toán số học trên con trỏ Vd: char *pchar; pchar ++; ++pchar; pchar ; pchar; Biến con trỏ có thể được dùng trong biểu thức toán học. Vd: y = *p1 * *p2; sum = sum + *p1; z = 5* (*p1/ *p2); c. Con trỏ, mảng và xâu kí tự Con trỏ và mảng liên kết với nhau rất chặt chẽ. Trong thực tế, tên của một mảng tương đương với địa chỉ phần tử đầu tiên của nó, giống như một con trỏ tương đương với địa chỉ của phần tử đầu tiên mà nó trỏ tới, vì vậy thực tế chúng hoàn toàn như nhau. Ví dụ, cho hai khai báo sau: 29 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
30. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện int numbers [20]; int * p; lệnh sau sẽ hợp lệ: p = numbers; Ở đây p và numbers là tương đương và chúng có cũng thuộc tính, sự khác biệt duy nhất là chúng ta có thể gán một giá trị khác cho con trỏ p trong khi numbers luôn trỏ đến phần tử đầu tiên trong số 20 phần tử kiểu int mà nó được định nghĩa với. Vì vậy, không giống như p - đó là một biến con trỏ bình thường, numbers là một con trỏ hằng. Lệnh gán sau đây là không hợp lệ: numbers = p; bởi vì numbers là một mảng (con trỏ hằng) và không có giá trị nào có thể được gán cho các hằng. Để hiểu rõ mối quan hệ giữa chúng, ta xem đoạn chương trình sau: int x[10], *p; p = x; // biến p được ấn định là địa chỉ của phần tử đầu tiên của mảng x[0]. Truy xuất đến các phần tử của mảng thông qua chỉ số hoặc con trỏ. Vd: x[5] hoặc *(p+5). Lệnh p = &x[0] tương đương với p =x; Ví dụ 1:Viết chương trình sử dụng con trỏ để sắp xếp dãy theo thứ tự tăng dần. using namespace std; const int MAX = 10; int a[MAX], *p, i, j; void main() { int temp; cout > a[i]; p = a; for (i =0; i *(p +j)) { temp = *(p+i); *(p+i) = *(p+j); *(p+j) = temp; } cout <<"Mang sau khi sap xep:"; for (i =0; i<MAX; i++) cout <<a[i] << " "; system("pause"); 30 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
31. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện } Ví dụ 2: Sử dụng mảng con trỏ xâu kí tự using namespace std; char *day[7] = {"Monday","Tuesday","Wednesday","Thusday","Friday","Saturday","Sunday"}; void main() { for(int i=0; i<7; i++) cout <<day[i] << " \n"; system("pause"); } Nếu không sử dụng biến con trỏ ta phải khai báo như sau: char day[7][12] = {"Monday","Tuesday","Wednesday","Thusday","Friday","Saturday","Sunday"}; !Mảng xâu kí tự có thể được khai báo theo kiểu truyền thống hoặc theo cấu trúc con trỏ. char xau[20]; // khai báo truyền thống char *xau; // khai báo con trỏ string xau; // khai báo xâu d. Con trỏ trỏ tới con trỏ C++ cho phép sử dụng con trỏ đa tầng, nghĩa là con trỏ trỏ vào con trỏ. Để khai báo con trỏ loại này, chúng ta chỉ cần bổ sung thêm vào biến trỏ một toán tử *. float x = 1.5; float *pX = &x; float ppX = &pX; cout<< ppX; /* in ra giá trị 1.5 * ppX = 2.3; e. Con trỏ cấu trúc Tương ứng với mảng, ta cũng có con trỏ trỏ vào struct. Với con trỏ trỏ vào struct, ta có thể tạo ra một mảng struct động. Khai báo: có 2 cách struct sinhvien{ struct sinhvien{ char hoten[30]; char hoten[30]; char lop; char lop; float dtb; float dtb; 31 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
32. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện } *sv1, sv2; }; sinhvien *sv1, sv2; Tham chiếu: tương tự như con trỏ trỏ vào kiểu dữ liệu nguyên thủy. sv1=&sv2; - Truy xuất giá trị của thành viên: sv1->hoten hoặc (*sv1).hoten sv1->dtb hoặc (*sv1).dtb f. Quản lý bộ nhớ cấp phát động Khi tiến hành chạy chương trình, chương trình dịch sẽ bố trí các ô nhớ cụ thể cho các biến được khai báo trong chương trình. Vị trí cũng như số lượng các ô nhớ này tồn tại và cố định trong suốt thời gian chạy chương trình, chúng xem như đã bị chiếm dụng và sẽ không được sử dụng vào mục đích khác và chỉ được giải phóng sau khi chấm dứt chương trình. Việc phân bổ bộ nhớ như vậy được gọi là cấp phát tĩnh (vì được cấp sẵn trước khi chạy chương trình và không thể thay đổi tăng, giảm kích thước hoặc vị trí trong suốt quá trình chạy chương trình). Ví dụ nếu ta khai báo một mảng nguyên chứa 1000 số thì trong bộ nhớ sẽ có một vùng nhớ liên tục 4000 bytes để chứa dữ liệu của mảng này. Khi đó dù trong chương trình ta chỉ nhập vào mảng và làm việc với một vài số thì phần mảng rỗi còn lại vẫn không được sử dụng vào việc khác. Đây là hạn chế thứ nhất của kiểu mảng. Ở một hướng khác, một lần nào đó chạy chương trình ta lại cần làm việc với hơn 1000 số nguyên. Khi đó vùng nhớ mà chương trình dịch đã dành cho mảng là không đủ để sử dụng. Đây chính là hạn chế thứ hai của mảng được khai báo trước. Khắc phục các hạn chế trên của kiểu mảng, bây giờ chúng ta sẽ không khai báo (bố trí) trước mảng dữ liệu với kích thước cố định như vậy. Kích thước cụ thể sẽ được cấp phát trong quá trình chạy chương trình theo đúng yêu cầu của NSD. Nhờ vậy chúng ta có đủ số ô nhớ để làm việc mà vẫn tiết kiệm được bộ nhớ, và khi không dùng nữa ta có thể thu hồi (còn gọi là giải phóng) số ô nhớ này để chương trình sử dụng vào việc khác. Hai công việc cấp phát và thu hồi này được thực hiện thông qua các toán tử new, delete và con trỏ p. Thông qua p ta có thể làm việc với bất kỳ địa chỉ nào của vùng được cấp phát. Cách thức bố trí bộ nhớ như thế này được gọi là cấp phát động. Toán tử new: để cấp phát bộ nhớ Vd: int *num = new int; int *bobby = new int[5]; 32 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
33. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Biểu thức đầu tiên được dùng để cấp phát bộ nhớ chứa một phần tử có kiểu int. Lệnh thứ hai được dùng để cấp phát một khối nhớ (một mảng) gồm các phần tử kiểu int. Trong trường hợp này, hệ điều hành dành chỗ cho 5 phần tử kiểu int trong bộ nhớ và trả về một con trỏ trỏ đến đầu của khối nhớ. Vì vậy lúc này bobby trỏ đến một khối nhớ hợp lệ gồm 5 phần tử int. Bạn có thể hỏi tôi là có gì khác nhau giữa việc khai báo một mảng với việc cấp phát bộ nhớ cho một con trỏ như chúng ta vừa làm. Điều quan trọng nhất là kích thước của một mảng phải là một hằng, điều này giới hạn kích thước của mảng đến kích thước mà chúng ta chọn khi thiết kế chương trình trong khi đó cấp phát bộ nhớ động cho phép cấp phát bộ nhớ trong quá trình chạy với kích thước bất kì. Bộ nhớ động nói chung được quản lí bởi hệ điều hành và trong các môi trường đa nhiệm có thể chạy một lúc vài chương trình có một khả năng có thể xảy ra là hết bộ nhớ để cấp phát. Nếu điều này xảy ra và hệ điều hành không thể cấp phát bộ nhớ như chúng ta yêu cầu với toán tử new, một con trỏ null (zero) sẽ được trả về. Vì vậy các bạn nên kiểm tra xem con trỏ trả về bởi toán tử new có bằng null hay không: int * bobby; bobby = new int [5]; if (bobby == NULL) { // error assigning memory. Take measures. }; Toán tử delete: để giải phóng bộ nhớ Vì bộ nhớ động chỉ cần thiết trong một khoảng thời gian nhất định, khi nó không cần dùng đến nữa thì nó sẽ được giải phóng để có thể cấp phát cho các nhu cầu khác trong tương lai. Để thực hiện việc này ta dùng toán tử delete, dạng thức của nó như sau: Vd: delete num; delete[] nums; Biểu thức đầu tiên được dùng để giải phóng bộ nhớ được cấp phát cho một phần tử và lệnh thứ hai dùng để giải phóng một khối nhớ gồm nhiều phần tử (mảng). Trong hầu hết các trình dịch cả hai biểu thức là tương đương mặc dù chúng là rõ ràng là hai toán tử khác nhau. Ví dụ: Viết chương trình cấp phát bộ nhớ để lưu 10 số nguyên và in các giá trị đó ra. 33 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
34. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện using namespace std; const int MAX = 10; int *p, i; void input() { p = new int[MAX]; for (i=0; i > *(p+i); } void output() { for (i=0; i >biến_1>> >>biến_n; Chú ý - Các hàm xuất nhập cơ bản nằm trong tệp header là iostream. Có 2 lớp thư viện có chức năng hỗ trợ xuất nhập cơ bản là iostream và iostream.h. Thư viện iostream có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với iostream.h. Thư viện iostream.h ra đời cách đây quá lâu trong khi thư viện iostream mới hơn nhiều. Nếu các lớp thư viện có 2 dạng tồn tại song song là .h và không có .h thì ta nên sử dụng thư viện không có .h. Trong trường hợp không có dạng tương ứng ta bắt buộc phải sử dụng thư viện .h - Iostream được đặc tả trong namespace std, trong khi thư viện iostream.h được khai báo toàn cục. Việc khai báo toàn cục bao giờ cũng chiếm dụng không gian bộ nhớ lớn hơn. 34 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
35. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện 1.5.3 Namespace Từ khóa namespace Nhờ vào namespace, ta có thể nhóm các thực thể như lớp, đối tượng và các hàm dưới một tên gọi tương ứng với từ khóa namespace. Theo cách này, các phạm vi toàn cục lại được chia thành các phạm vi toàn cục nhỏ hơn mà mỗi phạm vi này lại có một tên gọi riêng. - Cú pháp khai báo một namespace: namespace ten_namespace { //các thực thể } - Để truy cập tới các thực thể bên trong namespace này ta sử dụng toán tử phạm vi :: Trong ví dụ trên ta thấy có 2 biến toàn cục là var (phạm vi hoạt động toàn chương trình). Mặc dù trùng tên nhưng đều này vẫn hợp lệ vì chúng thuộc 2 namspace khác nhau. Từ khóa using Từ khóa using được sử dụng để đưa một tên gọi từ namespace sang vùng khai báo hiện tại. Khi sử dụng using namespace ten_namespace, chúng ta không cần sử dụng tới ten_namespace khi gọi đến các thực thể của nó. 35 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
36. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Tuy nhiên cũng cần nhớ rằng nếu chúng ta using cả hai namespace thì vẫn cần dùng tới tên namspace và toán tử phạm vi :: để gọi tới thực thể trong namespace. Phạm vi của namespace Một namespace được khai báo sử dụng bằng từ khóa using chỉ có tác dụng trong phạm vi mà nó được khai báo. Điều đó có nghĩa là nếu ta sử dụng using namespace ten_namespace, thì nó chỉ có tác dụng trong khối lệnh mà ta khai báo. 1.5.4 Ngoại lệ Các ngoại lệ là cách thức giúp chúng ta tác động ngược trở lại với các tình huống sinh ra ngoại lệ đó. Để nắm bắt được ngoại lệ chúng ta sử dụng cú pháp try catch hoặc throw. Nếu một chương trình hay một đoạn chương trình có khả năng nảy sinh ngoại lệ (phát sinh lỗi) chúng ta cần đặt nó trong khối lệnh của từ khóa try, nếu ngoại lệ phát sinh thì hành động xử lý với ngoại lệ đó sẽ được đặt trong khối lệnh của từ khóa catch. 36 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông
37. Bài giảng Kỹ thuật lập trình – Ngành Truyền thông đa phương tiện Trong ví dụ trên lệnh throw sẽ phát sinh ra một ngoại lệ có mã là 20 nhưng ngoại lệ này đã bị bắt bởi khối lệnh try catch và câu lệnh trong khối catch đã được thực hiện. Các khối câu lệnh try catch có thể lồng nhau. 37 Bộ môn Truyền thông đa phương tiện – Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông