Tipul char — Recapitulare

• Tipul char este folosit pentru stocarea caracterelor.
• Caracterele ce pot fi reprezentate pe tipul char sunt cele $2^7 = 128$ din codul ASCII.

• În mod intern, tipul char stochează de fapt întregi (coduri ASCII, nu caractere propriu-zise).
• Fiind un tip întreg cu semn, pe $8$ biți, char stochează valori cuprinse între $-128$ și $127$ (în total $2^8 = 256$), însă pe noi ne interesează doar cele pozitive.

Operații pe Tipul char

• În codul ASCII, literele ocupă poziții consecutive, în ordinea dată de alfabet.
• Acest lucru este valabil atât pentru cele mici, cât și pentru cele mari; inclusiv pentru cifre.
• Astfel, putem efectua adunări, scăderi și comparații.

'c' < 'p'       // true
'F' > 'X'       // false
'd' + 3         // 'g'
'E' - 'A' + 'a' // 4 + 'a' == 'e'

• Operațiile aritmetice ce implică un char transformă automat rezultatul într-un int.
• Prin urmare, ocazional, la afișări, vom avea nevoie de o conversie explicită la char.

cout << 'A' + 3 << '\n';       // 68
cout << char('A' + 3) << '\n'; // D

Pointeri — Noțiuni de Bază

• Pointerii sunt un tip (de tipuri) de date special, ce stochează adrese de memorie către variabile de diverse tipuri.
• Orice tip de date obișnuit T are asociat un tip de date pointer T* ce stochează adrese către variabile de tipul T.
• Un pointer poate să nu indice către nicio variabilă, caz în care are valoarea NULL.

• Operatorul & se numește operatorul de referențiere și returnează un pointer către o variabilă dată (nu neapărat obișnuită, poate fi și ea la rândul ei pointer).
• Operatorul * se numește operatorul de dereferențiere și returnează variabila de la o adresă dată.

int var, *ptr;
var = 618;
ptr = &var;
cout << *ptr << '\n';           // 618
var = 314;
cout << *ptr << '\n';           // 314
*ptr = 111;
cout << var << '\n';            // 111
cout << (&*ptr == ptr) << '\n'; // 1

• Motivația inițială din spatele pointerilor:
  1. Abilitatea de a modifica variabile stocate în afara funcției curente.
  2. Lucrul cu variabile alocate dinamic.
• În continuare, pe noi ne va interesa legătura dintre pointeri și vectori, chiar dacă C++ ne permite să facem chestii mult mai complexe cu ajutorul pointerilor.

Legătura dintre Pointeri și Vectori

• În cod, numele unui vector este de fapt un pointer constant către primul element din vectorul respectiv.

int vec[] = {6, 1, 8, 3, 1, 4}, var = 10;
cout << *vec << '\n';   // 6
*vec = 2;
cout << vec[0] << '\n'; // 2
vec = &var;             // eroare

• La un pointer p de tipul T*, putem aduna (sau scădea) un scalar întreg i.
• Rezultatul va fi un pointer către zona de memorie aflată cu i poziții de tipul T (deci i * sizeof(T) bytes) în fața (sau spatele) lui p.
• Având în vedere că vectorii sunt secvențe continue de memorie, deducem că vec[i] este de fapt doar un alias pentru *(vec + i).

int vec[] = {6, 1, 8, 3, 1, 4}, *ptr;
ptr = vec;
cout << *ptr << '\n';       // 6
cout << *(ptr + 2) << '\n'; // 8
*(ptr + 3) = 7;
cout << vec[3] << '\n';     // 7
cout << *(vec + 3) << '\n'; // 7

Șiruri de Caractere în C

• În C, un șir de caractere este o secvență de variabile de tip char, situate pe poziții consecutive în memorie (deci care, adesea, formează un întreg vector), terminată prin caracterul \0 (cu codul ASCII 0).

char str1[100] = "InfoGym";
char str2[] = "InfoGym";           // 7 + 1 == 8 elemente
cout << (str2[7] == '\0') << '\n'; // 1

Citire și Afișare

• Pentru șirurile ce nu conțin caractere albe, folosim operatorii >> și <<.

cin >> str;
cout << str;

• Pentru a citi o linie întreagă, fără stocarea caracterului \n de la final, folosim funcția getline.

cin.getline(str, maxLen + 1);

• Reamintim modalitățile de citire a unui caracter.

cin >> chr;   // se sare peste caracterele albe
cin.get(chr); // se citește următorul caracter în chr
cin.get();    // se sare peste următorul caracter

Funcții Predefinite

• Biblioteca <cstring> ne pune la dispoziție diverse funcții pentru a efectua operații elementare pe șiruri de caractere.

1. Funcția strlen

int strlen(const char* str);

• Funcția strlen returnează lungimea șirului str.
• Complexitatea este $\mathcal{O}(n)$, deoarece se parcurg caracterele lui str până la întâlnirea lui \0.

char str[] = "C++";
cout << strlen(str) << '\n';      // 3
cout << strlen(str + 2) << '\n';  // 1
cout << strlen("string") << '\n'; // 6

Întrebare: De ce nu este OK să parcurgem un șir în modul următor?

for (int i = 0; i < strlen(str); i++)

2. Funcția strcpy

char* strcpy(char* dst, const char* src);

• Funcția strcpy copiază conținutul șirului src în șirul dst și returnează un pointer către rezultat.

char a[10], b[10] = "InfoGym";
strcpy(a, b + 4);
cout << a << '\n'; // Gym

Întrebare: De ce nu putem folosi operatorul = pentru copierea unui șir în alt șir?

• Cazul în care cei doi parametri pointează către zone din același vector poate produce unexpected behavior. Așadar, nu putem șterge o secvență dintr-un șir ca în primul exemplu, ci ca în al doilea.

strcpy(str + 3, str + 10);

strcpy(tmp, str + 10);
strcpy(str + 3, tmp);

3. Funcția strcat

char* strcat(char* dst, const char* src);

• Funcția strcat concatenează șirurile dst și src, stocând rezultatul în dst, și returnează un pointer către acesta.

char a[] = "Info", b[] = "Gym";
strcat(a, b);
cout << a << '\n'; // InfoGym

4. Funcția strcmp

int strcmp(const char* str1, const char* str2);

• Funcția strcmp compară șirurile str1 și str2 din punct de vedere lexicografic, returnând un număr negativ pentru mai mic, un număr pozitiv pentru mai mare și 0 pentru egal.

cout << (strcmp("interval", "integral") > 0) << '\n'; // 1 ('r' > 'g')
cout << (strcmp("C", "C++") < 0) << '\n';             // 1 ('\0' < '+')
cout << !strcmp("string", "string") << '\n';          // 1

5. Funcția strchr

char* strchr(const char* src, char chr);

• Funcția strchr returnează un pointer către prima apariție a caracterului chr în șirul src, sau NULL dacă aceasta nu există.

char str[] = "calculator";
cout << (strchr(str, 'l') - str == 2) << '\n'; // 1
cout << !strchr(str, 'x') << '\n';             // 1
cout << strchr(str, 'o') << '\n';              // or

6. Funcția strstr

char* strstr(const char* src, const char* str);

• Funcția strstr returnează un pointer către prima apariție a șirului str în șirul src, sau NULL dacă aceasta nu există.

char *ptr = strstr(a, b);
while (ptr) {
    cout << ptr - a << '\n';
    ptr = strstr(ptr + 1, b);
}

7. Funcția strtok

char* strtok(char* str, const char* sep);

• Funcția strtok este folosită pentru împărți șirul str în tokeni, adică în subșiruri separate prin caractere din șirul de separatori sep.
• Mai precis, strtok pune \0 pe fiecare poziție din str ce conține un separator și returnează, pe rând, câte un pointer la fiecare token obținut, sau NULL dacă aceștia s-au terminat.

char str[] = "Cee, asta a fost totul despre string-uri?";
char *ptr = strtok(str, " ,.?!");
while (ptr) {
    cout << ptr << '\n';
    ptr = strtok(NULL, " ,.?!");
}
// Cee
// asta
// a
// fost
// totul
// despre
// string-uri

Șiruri de Caractere în C++

• În C++, pe lângă șirurile de caractere din C, le putem folosi și pe cele din STL: obiectele de tipul std::string din biblioteca <string>.

string a = "Info";
cout << a.length() << '\n';     // 4
cout << a[3] << '\n';           // f
a += "Gym 7-8";
cout << a << '\n';              // InfoGym 7-8
cout << a.substr(4, 3) << '\n'; // Gym
string b = "Inginer";
cout << (a < b) << '\n';        // 1

Întrebare: De ce codul de mai jos nu compilează?

string str = "abc" + "def";

• String-urile din STL sunt deosebit de utile atunci când trebuie, spre exemplu, să sortăm o listă de string-uri, căci putem scrie pur și simplu sort(vec, vec + len), unde vec este un vector de tipul string[].

Întrebare: Cum putem sorta o listă de string-uri C-style folosind funcția std::sort?

• Singurul mic neajuns al string-urilor din STL este lipsa unei funcții echivalente cu strtok.

• Aici ne ajută expresia str.c_str(), care returnează un pointer către reprezentarea C-style a lui str (da, cu tot cu terminatorul nul).

Probleme

1. Anagrame
2. FormNr
3. Dubluri
4. Eliminare
5. ÎnlocuireCuvânt
6. SortareCuvinte

7. Litere
8. Masca
9. Rețeta

Resurse

1. Șiruri de caractere în C++
2. Probleme simple cu șiruri de caractere în C++
3. Referință string-uri C-style
4. Referință string-uri STL