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Vorbereitung 20.4.2023

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% ad-20230420.pdf - Lecture Slides on Algorithms and Data Structures in C/C++
% Copyright (C) 2018, 2019, 2020, 2021, 2022, 2023 Peter Gerwinski
%
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%
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% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
% document. If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
% README: Typumwandlungen, Exceptions
\documentclass[10pt,t]{beamer}
\usepackage{pgslides}
\usepackage{tikz}
%\usepackage{rotating}
\newcommand{\underconstruction}{%
\begin{picture}(0,0)
\color{black}
\put(6,-2.2){\makebox(0,0)[b]{\includegraphics[width=1.5cm]{Zeichen_123.pdf}}}
\put(6,-2.5){\makebox(0,0)[t]{\shortstack{Änderungen\\vorbehalten}}}
\end{picture}}
\title{Algorithmen und Datenstrukturen in C/C++}
\author{Prof.\ Dr.\ rer.\ nat.\ Peter Gerwinski}
\date{20.\ April 2023}
\begin{document}
\maketitleframe
\nosectionnonumber{\inserttitle}
\begin{frame}
\shownosectionnonumber
\begin{itemize}
\item[\textbf{1}] \textbf{Einführung}
\underconstruction
\hfill\makebox(0,0)[br]{\raisebox{2.25ex}{\url{https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/ad.git}}}
\begin{itemize}
\vspace*{-\smallskipamount}
\item[\dots]
\item[1.8] Templates
\item[1.9] Container-Templates
\item[1.10] Iteratoren
\color{red}
\item[1.11] Exceptions
\item[1.12] Typ-Konversionen
\color{orange}
\item[1.13] Intelligente Zeiger
\end{itemize}
\item[\textbf{2}] \textbf{Datenorganisation}
% \begin{itemize}
% \item Listen, Bäume, Hash-Tabellen, \dots
% \end{itemize}
\item[\textbf{3}] \textbf{Datenkodierung}
% \begin{itemize}
% \item Fehlererkennung und -korrektur
% \item Kompression
% \item Kryptographie
% \end{itemize}
\item[\textbf{4}] \textbf{Hardwarenahe Algorithmen}
% \begin{itemize}
% \item FFT, CORDIC, \dots
% \end{itemize}
\item[\textbf{5}] \textbf{Optimierung}
% \begin{itemize}
% \item Wegfindung, \dots
% \end{itemize}
\color{gray}
\item[\textbf{6}] \textbf{Numerik}
\end{itemize}
\end{frame}
\section{Einführung in C++}
\setcounter{subsection}{12}
\subsection{Intelligente Zeiger}
\begin{frame}[fragile]
\showsection
\showsubsection
\textbf{Warum?}
\begin{itemize}
\item
bereits freigegebene Zeiger werden u.\,U.\ weiterhin verwendet
\item
Speicherlecks
\item
uninitialisierte Zeiger
\end{itemize}
\medskip
\begin{itemize}
\item
\lstinline{shared_ptr}
\item
\lstinline{weak_ptr}
\item
\lstinline{unique_ptr}
\item
\lstinline{move()}
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsection
\showsubsection
\textbf{Wie?}
\begin{itemize}
\item
R-Wert-Referenztypen: \lstinline{&&}
\item
\lstinline{move()}-Funktion
\end{itemize}
\bigskip
Literatur:
\begin{itemize}
\item
\url{http://thbecker.net/articles/rvalue_references/section_01.html}
\item
\url{http://www.artima.com/cppsource/rvalue.html}
\end{itemize}
\end{frame}
\setcounter{subsection}{10}
\subsection{Exceptions}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{lstlisting}
try
{
...
throw <value>;
...
}
catch (<type> <variable>)
{
...
}
catch ...
\end{lstlisting}
\vspace*{-4.6cm}\hspace*{5cm}
\begin{minipage}{7cm}
\begin{itemize}
\item
Nach den \lstinline{catch()}-Statements wird,
soweit nicht anders programmiert, das Programm fortgesetzt.
\medskip
\item
\lstinline{throw;} (ohne Wert):\\
an übergeordneten Exception-Handler weiterreichen
\medskip
\item
C-Äquivalent:\\
\lstinline{setjmp()}, \lstinline{longjmp()}
\medskip
\item
speziell für \lstinline{<type>}:\\
Nachfahren von \lstinline{class exception}
\medskip
\item
veraltet:\\
\newterm{dynamic exception specifications}
\end{itemize}
\end{minipage}
\end{frame}
\subsection{Typ-Konversionen}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
In C:
\begin{lstlisting}[gobble=8]
char *hello = "Hello, world!";
uint64_t address = (uint64_t) hello;
printf ("%" PRIu64 "\n", address);
\end{lstlisting}
\smallskip
\item
alternative Syntax in C++:
\begin{lstlisting}[gobble=8]
char *hello = "Hello, world!";
uint64_t address = uint64_t (hello);
cout << address << endl;
\end{lstlisting}
\smallskip
\item
zusätzlich in C++:\\
implizite und explizite Typumwandlung zwischen Zeigern auf Klassen\\
\lstinline{dynamic_cast<>()}\\
\lstinline{static_cast<>()}\\
\lstinline{reinterpret_cast<>()}\\
\lstinline{const_cast<>()}
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\url{http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/typecasting/}
\begin{itemize}
\item
Zuweisung: Zeiger auf abgeleitete Klasse an Zeiger auf Basisklasse\\
\textarrow\ implizite Typumwandlung möglich
\smallskip
\item
Zuweisung: Zeiger auf Basisklasse an Zeiger auf abgeleitete Klasse\\
\textarrow\ nur explizite Typumwandlung möglich:\\
\hspace*{0.76cm}\lstinline{dynamic_cast<>()}, \lstinline{static_cast<>()}
\smallskip
\item
implizite Typumwandlungen in der Klasse definieren:
\begin{itemize}
\item
Initialisierung durch Konstruktor
\item
Zuweisungs-Operator
\item
Typumwandlungsoperator
\end{itemize}
\smallskip
\item
implizite Typumwandlungen ausschalten:\\
Schlüsselwort \lstinline{explicit}
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\url{http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/typecasting/}
\begin{itemize}
\item
\lstinline{dynamic_cast<>()}\\
Zuweisung: Zeiger auf Basisklasse an Zeiger auf abgeleitete Klasse\\
explizite Typumwandlung mit Prüfung, ggf.\ Exception
\smallskip
\item
\lstinline{static_cast<>()}\\
Zuweisung: Zeiger auf Basisklasse an Zeiger auf abgeleitete Klasse\\
explizite Typumwandlung ohne Prüfung
\smallskip
\item
\lstinline{reinterpret_cast<>()}\\
Typumwandlung ohne Prüfung zwischen Zeigern untereinander\\
und zwischen Zeigern und Integer-Typen
\smallskip
\item
\lstinline{const_cast<>()}\\
"`\lstinline{const}"' ein- bzw.\ ausschalten
\end{itemize}
\end{frame}
\end{document}
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