Học C++

Cấu trúc dữ liệu trong C/C++

Posted on by HKT

Thư viện chuẩn C++ cung cấp nhiều khả năng để input/output và sẽ được bàn luận trong các chương sau. Trong chương này, chúng ta thảo luận rất cơ bản và phổ biến nhất về hoạt động I/O cần thiết cho lập trình C++.

I/O trong C++ diễn ra trong các Stream (luông), mà là dãy các byte. Nếu các byte chảy từ một thiết bị, như bàn phím, disk drive, hoặc một kết nối mạng… tới bộ nhớ chính, nó được gọi là hoạt động input. Nếu các byte chảy từ bộ nhớ chính tới các thiết bị, như màn hình hiển thị, máy in, dist drive, hoặc một kết nối mạng… nó được gọi là hoạt động output.

Header file cho I/O trong C++

Bảng dưới liệt kê các header file quan trọng cho các chương trình C++:

Header File Miêu tả
<iostream> File này định nghĩa các đối tượng cin, cout, cerr và clog, tương ứng với Standard Input Stream (Luồng đầu vào chuẩn), Standard Output Stream (Luồng đầu ra chuẩn), Un-buffered Standard Error Stream (Luồng lỗi chuẩn không được đệm) và Buffered Standard Error Stream (Luồng lỗi chuẩn được đệm).
<iomanip> File này khai báo các dịch vụ hữu ích để thực hiện hoạt động I/O được định dạng với các bộ thao tác luồng được tham số hóa như setw và setprecision.
<fstream> File này khai báo các dịch vụ xử lý file được kiểm soát bởi người dùng. Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về nó trong chương File và Stream trong C++

Standard Output Stream (cout) trong C++

Đối tượng tiền định nghĩa cout là một minh họa của lớp ostream. Đối tượng cout được xem như “được kết nối tới” thiết bị đầu ra chuẩn, thường là màn hình. Đối tượng cout được sử dụng kết hợp với toán tử chèn luồng (insertion operator), được viết là <<, như ví dụ dưới đây:

#include <iostream> 
using namespace std; 
int main( ) 
{ 
    char str[] = "Xin chao C++"; 
    cout << "Gia tri cua str la: " << str << endl; 
    
}

Khi code trên được biên dịch và thực thi, nó cho kết quả sau:

Gia tri cua str la: Xin chao C++

Bộ biên dịch C++ cũng quyết định kiểu dữ liệu của biến để được output và chọn toán tử chèn luồng thích hợp để hiển thị giá trị. Toán tử << được nạp chồng (overload) tới dữ liệu đầu ra của kiểu integer, float, double, string, và giá trị con trỏ có sẵn.

Toán tử chèn luồng << có thể được sử dụng nhiều hơn một lần trong một lệnh và endl được sử dụng để them một dòng mới tại cuối dòng đó.

Standard Input Stream (cin) trong C++

Đối tượng tiền định nghĩa cin là một minh họa của lớp isrtream. Đối tượng cin được xem như đính kèm với thiết bị đầu vào chuẩn, mà thường là bàn phím. Đối tượng cin được sử dụng kết hợp với toán tử trích luồng (extraction operator), viết là >>, như trong ví dụ sau:

#include <iostream> 
using namespace std; 
int main( ) 
{ 
    char ten[50]; 
    cout << "Nhap ten cua ban (viet lien): "; 
    cin >> ten; 
    cout << "Ten ban la: " << ten << endl; 
}

Khi code trên được biên dịch và thực thi, nó sẽ nhắc bạn nhập một tên. Bạn nhập một giá trị và sau đó enter để thấy kết quả giống như sau:

Bộ biên dịch C++ cũng quyết định kiểu dữ liệu của giá trị đã nhập và chọn toán tử trích luồng thích hợp để trích giá trị và lưu giữ nó trong các biến đã cung cấp.

Toán tử trích luồng >> có thể được sử dụng nhiều hơn một lần trong một lệnh. Để yêu cầu nhiều hơn một dữ liệu chuẩn, bạn có thể sử dụng:

cin >> ten >> tuoi;

Nó tương đương với hai lệnh sau:

cin >> ten; 
cin >> tuoi;

Standard Error Stream (cerr) trong C++

Đối tượng tiền định nghĩa cerr là một minh họa của lớp ostream. Đối tượng cerr được xem như đính kèm với thiết bị lỗi chuẩn, mà cũng là màn hình hiển thị nhưng đối tượng cerr là Un-buffered (không được đệm) và mỗi sự chèn luồng tới cerr làm đầu ra của nó xuất hiện tức thì.

Đối tượng cerr trong C++ cũng được sử dụng kết hợp với toán tử chèn luồng, như trong ví dụ sau:

#include <iostream> 
using namespace std; 
int main( ) 
{ 
    char str[] = "Khong the doc ...."; 
    cerr << "Thong bao loi la: " << str << endl; 
}

Khi code trên được biên dịch và thực thi, nó cho kết quả sau:

Thong bao loi la: Khong the doc ....

Standard Log Stream (clog) trong C++

Đối tượng tiền định nghĩa clog là một minh họa của lớp ostream. Đối tượng clog được xem như đính kèm với thiết bị lỗi chuẩn, cũng là màn hình hiển thị nhưng đối tượng clog là được đệm. Nghĩa là, mỗi sự chèn luồng tới clog làm đầu ra của nó được giữ trong một bộ đệm (buffer) tới khi bộ đệm bị điền đầy hoặc tới khi bộ đệm bị flush (chuyển từ đệm ra đĩa).

Đối tượng clog trong C++ cũng được sử dụng kết hợp với toán tử chèn luồng, như ví dụ sau:

#include <iostream> 
using namespace std; 
int main( ) 
{ 
    char str[] = "Khong the doc ...."; 
    clog << "Thong bao loi la: " << str << endl;
}

Khi code trên được biên dịch và thực thi, nó cho kết quả sau:

Thong bao loi la: Khong the doc ....

Bạn sẽ không thể thấy bất kỳ điểm khác biệt nào giữa cout, cerr và clog với những ví dụ nhỏ này, nhưng trong khi viết và thực thi các chương trình lớn, thì sự khác nhau này trở nên rõ ràng hơn. Vì thế, nó là bài thực hành tốt cho bạn để hiển thị các thông báo lỗi (error message) bởi sử dụng luồng cerr và trong khi hiển thị thông báo log khác, thì clog nên được sử dụng.

Các mảng trong C/C++ cho phép bạn định nghĩa một vài loại biến có thể giữ giá trị của một vài thành viên cùng kiểu dữ liệu. Nhưng structure – cấu trúc là một loại dữ liệu khác trong ngôn ngữ lập trình C/C++, cho phép bạn kết hợp các dữ liệu khác kiểu nhau.

Cấu trúc được sử dụng để biểu diễn một bản ghi. Giả sử bạn muốn lưu trữ giá trị của một quyển sách trong thư viện của bạn. Bạn có thể lưu trữ các thuộc tính của sách sau đây:

  • Tiêu đề
  • Tác giả
  • Chủ đề
  • Book ID

Viết code C++ trên trình duyệt

Định nghĩa một cấu trúc trong C++

Để định nghĩa cấu trúc, bạn phải sử dụng câu lệnh struct. Câu lệnh struct định nghĩa một kiểu dữ liệu mới, với hơn một thành viên trong chương trình của bạn. Dạng tổng quát của câu lệnh struct như sau đây:

struct [ten cau truc] 
{ 
    phan dinh nghia thanh vien; 
    phan dinh nghia thanh vien; 
    ... 
    phan dinh nghia thanh vien; 
} [mot hoac nhieu bien cau truc];

Ở đây, ten cau truc có thể tùy ý và một thành viên định nghĩa là các biến thường như int i, float j hoặc một định nghĩa biến khác… Tại phần cuối cùng của định nghĩa cấu trúc, trước dấu chấm phẩy, bạn có thể xác định một hoặc nhiều biến cấu trúc (tùy chọn). Dưới đây là cách khai báo biến cấu trúc Book:

struct Books 
{ 
    char tieude[50]; 
    char tacgia[50]; 
    char chude[100]; 
    int book_id; 
}book;

Truy cập các thành viên của cấu trúc trong C++

Để truy cập bất kỳ thành viên nào của cấu trúc, bạn sử dụng toán tử truy cập phần tử (.). Toán tử truy cập thành viên cấu trúc được mã hóa là dấu chấm giữa tên biến cấu trúc và thành viên cấu trúc mà bạn muốn truy cập. Bạn sẽ sử dụng từ khóa struct để định nghĩa các biến của kiểu cấu trúc. Dưới đây là ví dụ cho cách sử dụng cấu trúc trong C++:

#include <iostream> 
#include <cstring> 
using namespace std; 
struct Books 
{ 
    char tieude[50]; 
    char tacgia[50]; 
    char chude[100]; 
    int book_id;     
}; 
int main( ) 
{ 
    struct Books QuyenSach1; 
    // Khai báo QuyenSach1 là type Book 
    struct Books QuyenSach2; 
    // Khai báo QuyenSach2 là type Book 
    // chi tiet ve quyen sach thu nhat 
    strcpy( QuyenSach1.tieude, "Ngon ngu Lap trinh C++"); 
    strcpy( QuyenSach1.tacgia, "Pham Van At"); 
    strcpy( QuyenSach1.chude, "Lap trinh"); 
    QuyenSach1.book_id = 1225; 
    // chi tiet ve quyen sach thu hai 
    strcpy( QuyenSach2.tieude, "Toi thay hoa vang tren co xanh"); 
    strcpy( QuyenSach2.tacgia, "Nguyen Nhat Anh"); 
    strcpy( QuyenSach2.chude, "Van hoc"); 
    QuyenSach2.book_id = 3214; 
    // in thong tin ve QuyenSach1 
    cout << "Tieu de cua Quyen sach thu nhat la: " << QuyenSach1.tieude <<endl; 
    cout << "Tac gia cua Quyen sach thu nhat la: " << QuyenSach1.tacgia <<endl; 
    cout << "Chu de cua Quyen sach thu nhat la: " << QuyenSach1.chude <<endl; 
    cout << "ID cua Quyen sach thu nhat la: " << QuyenSach1.book_id <<endl; 
    cout << "\n\n===================================================================\n\n" <<endl; 
    // in thong tin ve QuyenSach2 
    cout << "Tieu de cua Quyen sach thu hai la: " << QuyenSach2.tieude <<endl; 
    cout << "Tac gia cua Quyen sach thu hai la: " << QuyenSach2.tacgia <<endl; 
    cout << "Chu de cua Quyen sach thu hai la: " << QuyenSach2.chude <<endl; 
    cout << "ID cua Quyen sach thu hai la: " << QuyenSach2.book_id <<endl; 
    return 0; 
}

Biên dịch và chạy chương trình C++ trên sẽ cho kết quả sau:

Cấu trúc dưới dạng tham số hàm trong C++

Bạn có thể truyền một cấu trúc như một tham số của hàm theo cách khá giống như khi bạn truyền bất kỳ biến hay con trỏ khác. Bạn sẽ truy cập biến cấu trúc theo cách tương tự như bạn đã truy cập trong ví dụ trên:

#include <iostream> 
#include <cstring> 
using namespace std; 
void inthongtin(struct Books book); 
struct Books 
{ 
    char tieude[50]; 
    char tacgia[50]; 
    char chude[100]; 
    int book_id; 
    
}; 
int main( ) 
{ 
    struct Books QuyenSach1; 
    // Khai bao QuyenSach1 la cua kieu Books 
    struct Books QuyenSach2; 
    // Khai bao QuyenSach2 la cua kieu Books 
    // chi tiet ve quyen sach thu nhat 
    strcpy(QuyenSach1.tieude, "Ngon ngu Lap trinh C++"); 
    strcpy(QuyenSach1.tacgia, "Pham Van At"); 
    strcpy(QuyenSach1.chude, "Lap trinh"); 
    QuyenSach1.book_id = 1225; 
    // chi tiet ve quyen sach thu hai 
    strcpy(QuyenSach2.tieude, "Toi thay hoa vang tren co xanh"); 
    strcpy(QuyenSach2.tacgia, "Nguyen Nhat Anh"); 
    strcpy(QuyenSach2.chude, "Van hoc"); 
    QuyenSach2.book_id = 3214; 
    // in thong tin ve QuyenSach1 
    inthongtin(QuyenSach1); 
    // in thong tin ve QuyenSach2 
    inthongtin(QuyenSach2); 
    return 0; 
} 
void inthongtin(struct Books book) 
{ 
    cout << "Tieu de sach: " << book.tieude <<endl; 
    cout << "Tac gia: " << book.tacgia <<endl; 
    cout << "Chu de: " << book.chude <<endl; 
    cout << "ID cua sach la: " << book.book_id <<endl; 
    cout << "\n\n========================================\n\n" <<endl; 
}

Biên dịch và chạy chương trình C++ trên sẽ cho kết quả sau:

Con trỏ tới cấu trúc trong C++

Bạn có thể định nghĩa con trỏ cấu trúc theo cách tương tự bạn định nghĩa con trỏ tới bất kỳ biến nào khác như sau:

struct Books *contro_struct;

Bây giờ bạn có thể lưu địa chỉ của biến cấu trúc trong biến con trỏ được định nghĩa ở trên. Để tìm địa chỉ của một biến cấu trúc, đặt toán tử & trước tên cấu trúc như sau:

contro_struct = &QuyenSach1;

Để truy cập vào thành viên của một structure sử dụng con trỏ tới structure đó, bạn phải sử dụng toán tử -> như sau:

contro_struct->tieude;

Bây giờ chúng ta viết lại ví dụ trên sử dụng con trỏ cấu trúc, hy vọng điều này sẽ dễ dàng cho bạn để hiểu khái niệm này:

#include <iostream> 
#include <cstring> 
using namespace std; 
void inthongtin(struct Books *book); 
struct Books 
{ 
    char tieude[50]; 
    char tacgia[50]; 
    char chude[100]; 
    int book_id; 
}; 
int main( ) 
{ 
    struct Books QuyenSach1; 
    // Khai bao QuyenSach1 la cua kieu Books 
    struct Books QuyenSach2; 
    // Khai bao QuyenSach2 la cua kieu Book 
    // thong tin chi thiet ve quyen sach thu nhat 
    strcpy(QuyenSach1.tieude, "Ngon ngu Lap trinh C++"); 
    strcpy(QuyenSach1.tacgia, "Pham Van At"); 
    strcpy(QuyenSach1.chude, "Lap trinh"); 
    QuyenSach1.book_id = 1225; 
    // thong tin chi thiet ve quyen sach thu hai 
    strcpy(QuyenSach2.tieude, "Toi thay hoa vang tren co xanh"); 
    strcpy(QuyenSach2.tacgia, "Nguyen Nhat Anh"); 
    strcpy(QuyenSach2.chude, "Van hoc"); 
    QuyenSach2.book_id = 3214; 
    // in thong tin cua QuyenSach1, bang cach truyen dia chi cua cau truc 
    inthongtin(&QuyenSach1); 
    // in thong tin cua QuyenSach2, bang cach truyen dia chi cua cau truc 
    inthongtin(&QuyenSach2); 
    return 0; 
} 
// Ham nay chap nhan con tro toi cau truc lam tham so. 
void inthongtin(struct Books *book) 
{ 
    cout << "Tieu de sach: " << book->tieude <<endl; 
    cout << "Tac gia: " << book->tacgia <<endl; 
    cout << "Chu de: " << book->chude <<endl; 
    cout << "ID cua sach: " << book->book_id <<endl; 
    cout << "\n\n========================================\n\n" <<endl;
}

Biên dịch và chạy chương trình C++ trên sẽ cho kết quả sau:

Từ khóa typedef trong C++

Có một cách dễ dàng hơn để định nghĩa các cấu trúc hoặc bạn có thể “alias” các kiểu bạn tạo. Ví dụ:

typedef struct 
{ 
    char tieude[50]; 
    char tacgia[50]; 
    char chude[100]; 
    int book_id; 
    
}Books;

Lúc này, bạn có thể sử dụng Books một cách trực tiếp để định nghĩa các biến của kiểu cấu trúc Books mà không sử dụng từ khóa struct. Sau đây là ví dụ:

Books QuyenSach1, QuyenSach2;

Bạn có thể sử dụng từ khóa typedef trong C++ cho các dạng không phải cấu trúc, như sau:

typedef long int *pint32; 
pint32 x, y, z;

Với x, y và z là tất cả con trỏ tới long int.