Red,

Orange,

Blue,

};

Теперь вы можете использовать эти значения через префикс Color:::

Color color = Color::Red;

По умолчанию значения перечислений хранятся как целые числа, начиная с нуля. Их можно преобразовать в числа и обратно с помощью static_cast:

int value = static_cast<int>(color); // Преобразование в число

Color color2 = static_cast<Color>(2); // Преобразование обратно

Структуры

Структуры позволяют объединять несколько переменных под одним именем. Например, если вы работаете с точками в трехмерном пространстве, можно создать структуру:

struct Point {

double x = 0.0;

double y = 0.0;

double z = 0.0;

Color color; // Цвет точки

};

Инициализировать структуру можно несколькими способами:

Point point1 = {1.4, -2.2, -3.98, Color::Red};

Point point2 = {.x = 1.4, .y = -2.2}; // C++20 и выше

Кортежи и пары

Для хранения нескольких значений можно использовать std::pair или std::tuple:

#include <tuple>

std::tuple<int, double, Color> t = {42, 3.14, Color::Orange};

std::cout << std::get<0>(t); // Выведет 42

Выравнивание данных

Размер структуры может быть больше, чем сумма размеров её полей, из-за выравнивания данных . Например:

struct Point {

double x; // 8 байт

double y; // 8 байт

double z; // 8 байт

int color; // 4 байта

};

Размер этой структуры будет 32 байта, а не 28, потому что компилятор добавляет "пустые" байты для выравнивания.

2. Ссылки и указатели

Ссылки

Ссылка — это псевдоним для существующей переменной. Она должна быть инициализирована при объявлении:

int x = 42;

int& ref = x; // Теперь ref — это другое имя для x

ref = 10; // Изменит значение x

Ссылки удобны для работы с большими объектами, такими как строки или векторы, чтобы избежать копирования:

std::string s1 = "Hello";

std::string& s2 = s1; // s2 — это ссылка на s1

s2 += " World"; // Изменит s1

Указатели

Указатель хранит адрес переменной в памяти. Его можно получить с помощью оператора &:

int x = 42;

int* ptr = &x; // ptr хранит адрес x

std::cout << *ptr; // Разыменование: выведет 42

Указатели можно переназначать, а также использовать специальное значение nullptr, которое означает "пустой" указатель:

int* ptr = nullptr; // Пустой указатель

ptr = &x; // Теперь ptr указывает на x

Опасности указателей

Не обращайтесь к памяти, которая уже вышла из области видимости:

int* ptr = nullptr;

{

int x = 42;

ptr = &x;

}

// *ptr — неопределённое поведение!

3. Константность

Константы — это переменные, которые нельзя изменять после инициализации:

const int c = 42;

// c = 10; // Ошибка компиляции

Константность можно комбинировать со ссылками и указателями:

const int* ptr = &x; // Указатель на константу

int* const ptr = &x; // Константный указатель

4. Дополнительные темы

Динамическая память

Динамическая память используется, когда размер данных заранее неизвестен. Для этого применяются операторы new и delete:

int* arr = new int[10]; // Выделение памяти

delete[] arr; // Освобождение памяти

Умные указатели

Умные указатели (std::unique_ptr, std::shared_ptr) автоматически освобождают память, когда она больше не нужна:

#include <memory>

std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(42);

Практические советы

1. Используйте ссылки в циклах :

   for (const auto& item : vector) {

   std::cout << item;

   }

2. Избегайте "висячих" ссылок и указателей : Не обращайтесь к памяти, которая уже вышла из области видимости.

3. Проверяйте границы массивов : Используйте метод at() вместо оператора [], чтобы избежать ошибок доступа.

Задачи для практики

1. Перечисления: "Трафик-свет"

Описание:
Создайте программу, которая моделирует работу светофора. Используйте перечисление enum class TrafficLight с тремя состояниями: Red, Yellow, Green. Программа должна циклически переключать светофор каждую секунду (можно использовать std::this_thread::sleep_for для задержки).

Пример вывода:

Red

Yellow

Green

Red

...

2. Структуры: "Координаты точек"

Описание:
Создайте структуру Point3D, которая представляет точку в трехмерном пространстве. Добавьте метод distanceTo, который вычисляет расстояние между двумя точками.

Пример использования:

Point3D p1 = {1.0, 2.0, 3.0};

Point3D p2 = {4.0, 5.0, 6.0};

std::cout << p1.distanceTo(p2); // Выведет ~5.196

3. Кортежи и пары: "Анализ данных"

Описание:
Напишите программу, которая хранит информацию о студентах в виде кортежей. Каждый кортеж содержит имя студента (строка), возраст (целое число) и средний балл (число с плавающей точкой). Создайте вектор таких кортежей и найдите студента с максимальным средним баллом.

Пример данных:

std::vector<std::tuple<std::string, int, double>> students = {

{"Alice", 20, 4.5},

{"Bob", 22, 3.8},

{"Charlie", 21, 4.9}

};

Пример вывода:

Студент с максимальным баллом: Charlie, балл: 4.9

4. Указатели: "Менеджер памяти"

Описание:
Напишите программу, которая динамически выделяет память под массив целых чисел, заполняет его случайными значениями и выводит их на экран. После этого освободите память.

Дополнительно:
Добавьте проверку на утечку памяти (например, используя инструменты, такие как Valgrind или AddressSanitizer).

5. Константность: "Защита данных"

Описание:
Создайте функцию printVector, которая принимает константную ссылку на вектор и выводит его элементы. Убедитесь, что внутри функции нельзя изменить содержимое вектора.

Пример использования:

std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

printVector(nums);

Пример вывода:

1 2 3 4 5

6. Умные указатели: "Управление ресурсами"

Описание:
Создайте класс FileHandler, который управляет открытием и закрытием файла. Используйте std::unique_ptr для автоматического управления ресурсами.

Пример использования:

FileHandler file("example.txt");

file.write("Hello, world!");

7. Ссылки в циклах: "Фильтрация данных"

Описание:
Напишите программу, которая фильтрует строки из вектора, оставляя только те, которые начинаются с заглавной буквы. Используйте ссылки в цикле for для эффективной работы с данными.

Пример данных:

std::vector<std::string> words = {"Apple", "banana", "Cherry", "date"};

Пример вывода:

Apple

Cherry

8. Выравнивание данных: "Размер структуры"

Описание:
Создайте структуру с полями разных типов (например, char, int, double) и выведите её размер с помощью sizeof. Затем измените порядок полей так, чтобы минимизировать размер структуры за счет выравнивания.

Пример структуры:

struct Example {

char c;

double d;

int i;

};

Пример вывода:

Исходный размер: 24 байта

Оптимизированный размер: 16 байт

9. "Висячие" ссылки: "Безопасное обращение"

Описание:
Напишите программу, которая демонстрирует проблему "висячих" ссылок. Создайте ссылку на локальную переменную внутри блока и попробуйте использовать её после выхода из блока. Объясните, почему это приводит к неопределенному поведению.

Пример кода:

int* ptr = nullptr;

{

int x = 42;

ptr = &x;

}

std::cout << *ptr; // Неопределенное поведение!

10. Комбинированная задача: "Управление библиотекой"

Описание:
Создайте программу для управления библиотекой книг. Каждая книга описывается структурой Book с полями: название, автор, год издания. Реализуйте следующие функции:

1. Добавление книги в библиотеку.

2. Поиск книги по названию.

3. Удаление книги из библиотеки.

Используйте std::vector для хранения книг и умные указатели для управления памятью.

Пример использования:

Library lib;

lib.addBook({"The C++ Programming Language", "Bjarne Stroustrup", 1985});

lib.findBook("The C++ Programming Language");

lib.removeBook("The C++ Programming Language");

Заключение

Теперь вы знаете основы работы с составными типами данных, ссылками, указателями и константностью в C++. Эти инструменты — фундамент для написания эффективного кода. Продолжайте практиковаться, и скоро вы сможете создавать сложные программы!