C++ Lernen - Verständnisfragen

[hustbaer]

@Drgreentom

In der ersten for-Schleife steht X : v als Bedingung. Nur um sicher zugehen, was bedeutet der ":" hier?

Das ist ein sog. "range based for loop".
Der Teil vor dem : gibt die Laufvariable an und der Teil hinter dem : ist der Container über den iteriert werden soll. Der : ist einfach nur das Trennzeichen.

[Drgreentom]

Hallo zusammen,
ich habe mal wieder eine Frage:

Ich möchte mir eine debug Funktion schreiben. Dazu möchte ich unterschiedliche Arrays, die jeweils mit Strings gefüllt sind, an ein Funktion übergeben. Zur Übersichtlichkeit habe ich mich mal das #include, namspace und std:: blabla weg gelassen.

void funktion(array<string> fc_array) \\<- Funktioniert so nicht, da ein Argument fehlt 
{
\\mach mit fc_array etwas
}

int main()
{
array<string,3> arr = {string1,string2,string3};
funktion(arr);
}

Wie muss ich das Array an die Funktion übergeben? Ich habe bereits gelesen, dass das u.a. mit Pointer funktioniert könnte. Aber ich bekomme das leider nicht hin und den Anwendungsfall finde ich so im Internet nicht. Könnt ihr mir das bitte an dem Bsp. zeigen?
Vielen Dank vorab

[Finnegan]

@Drgreentom sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

Wie muss ich das Array an die Funktion übergeben?

void funktion(array<string> fc_array) \\<- Funktioniert so nicht, da ein Argument fehlt 

std::array ist ein Array mit fester Größe. Das heisst die Größe muss zur Compile-Zeit bekannt sein, also im Allgemeinen im Code mitgegeben werden. Daher hat std::array auch noch einen zweiten Template-Parameter, mit dem die Länge des Arrays angegeben wird. Die Fehlermeldung bekommst du, weil dieser fehlt - so sollte es funktionieren:

void funktion(array<string, 3> fc_array)

Damit legst du dich allerdings auf String-Arrays der Länge 3 fest. Vielleicht möchtest du aber Arrays beliebiger Länge verarbeiten.

Eine Möglichkeit ist, ein Array dynamischer Größe zu verwenden: std::vector. Bei diesen muss die Länge nicht bereits beim Kompilieren bekannt sein und sie können ihre Größe auch ändern, während das Programm läuft. std::vector hat daher keinen Template-Parameter für die Länge:

#include <vector>
...
void funktion(std::vector<string> fc_array)
...
std::vector<string> arr = {string1,string2,string3};
funktion(arr);

Falls du dennoch ein std::array mit fixer Größe verwenden willst, gibt es auch die Möglichkeit, die Länge des Arrays automatisch vom Compiler bestimmen zu lassen. Dazu macht man funktion zu einer Template-Funktion und kann die Array-Länge deduzieren lassen (d.h. vom Compiler aus dem jeweils übergebenen Argument herleiten lassen):

#include <cstdint>
...
template <std::size_t N>
void funktion(array<string, N> fc_array)
...
array<string, 3> arr = {string1,string2,string3};
funktion(arr);

Hierbei erzeugt der Compiler für jede Array-Länge, mit der du die Funktion in deinem Programm aufrufst, eine Template-Instanz der Funktion mit jeweils der passenden Länge im Funktionsparameter. Das ist, als würdest du für jede Länge, die du brauchst, eine individuelle funktion schreiben.

Noch ein Hinweis: Du übergibst das Array "by Value", d.h. es wird bei jedem Funktionsaufruf eine Kopie des Array angelegt. Bei einem array<int, 3> wäre das völlig in Ordnung, bei einem array<string, 3> fängt das jedoch an, etwas teurer zu werden, da hier jeder String kopiert werden muss (dynamische Speicher-Reservierung und Kopie des unter Umständen recht langen Strings). Wenn also keine guten Gründe für die Übergabe "by Value" sprechen, empfielt es sich, das Array z.B. als Referenz entgegenzunehmen:

void funktion(const std::array<string, 3>& fc_array)

oder

void funktion(const std::vector<string>& fc_array)

[Drgreentom]

Danke für die Antwort. Wie das bei <vector> funktioniert war mir bereits bekannt. Da ist das wirklich unkompliziert.
Es ging nur darum das ich der Funktion void funktion(array<string, N> fc_array) unterschiedliche Arrays mit jeweils unbekannter Größe übergeben will.
Also z.B. mal ein array<string,4> und dann mal array<string,14> oder so. Funktioniert das dann mit der template Variante und wenn ich ein template template <std::size_t N> erstelle, wird dann die Variable N global?

Ich gebe dir vollkommen recht, das Array ode Vector sollte meiner Ansicht call by reference (&) in der Funktion sein, da ich unter Umständen den Inhalt des Array bearbeiten will. Ich habe festgestellt, dass wenn ich ich sie als Value übergebe, der bearbeitete Wert nicht an den Parameter zurückgegeben wird. Ich müsste den Wert sonst in ein Variable übergeben, die vor der Funtkion bereits definiert ist, womit ich ja noch eine Kopie erstelle?!

Macht es Sinn einen Parameter in einer Funktion so zu definieren: void funktion (const vector<string> &parameter){} wenn der Inhalt nur gelesen werden soll?
Nach meinem aktuellen Verständnis spare ich mir so die Kopie des Vectors und somit Laufzeit und const verhindert ja sowieso die Veränderung des Parameters ? Richtig?

[Finnegan]

@Drgreentom sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

Funktioniert das dann mit der template Variante und wenn ich ein template template <std::size_t N> erstelle, wird dann die Variable N global?

Nein, N ist nur innerhalb der Template-Definition gültig und auch keine richtige Variable, sondern mehr wie ein Literal, also so, als würdest du die Zahl direkt in den Code schreiben. Ich glaube ab C++20 sind das dann sogar richtige (konstante) Objekte mit statischer Lebenszeit, von denen man die Adresse nehmen und mit denen man Referenzen initalisieren kann, aber das geht denke ich zu sehr ins Detail.

Ich gebe dir vollkommen recht, das Array ode Vector sollte meiner Ansicht call by reference (&) in der Funktion sein, da ich unter Umständen den Inhalt des Array bearbeiten will. Ich habe festgestellt, dass wenn ich ich sie als Value übergebe, der bearbeitete Wert nicht an den Parameter zurückgegeben wird. Ich müsste den Wert sonst in ein Variable übergeben, die vor der Funtkion bereits definiert ist, womit ich ja noch eine Kopie erstelle?!

Das hier wäre ein gar nicht mal so verkehrtes Pattern, das würde ich sogar erstmal per Default empfehlen, wenn man keine guten Gründe hat, es anders zu machen:

#include <utility>
...
std::vector<string> funktion(std::vector<string> fc_array)
{
    // modifiziere fc_array
    ...
    return std::move(fc_array);
}

Das hat den Vorteil, dass das übergebene Array eben nicht modifiziert wird (weniger überraschend: "wer hat mein schönes Array verwurstelt?" und angenehm in einem Multithreaded-Kontext zu verwenden wenn die Funktion auf ihrer persönlichen Kopie arbeitet). Man kann so die Funktion auch mit einem const-Array verwenden und profitiert durch die "by Value"-Übergabe von den vorhandenen Move-Konstruktoren des std::vector (falls ein Rvalue übergeben wird).

Natürlich wird auch hier eine Kopie erzeugt, aber das ist ein Preis, der sich durchaus relativiert, je nachdem wie aufwändig die Modifikationen des Array ohnehin schon sind.

Ansonsten tuts durchaus auch ein void funktion(std::vector<string>& fc_array), falls das für den Anwendungsfall sinnvoller erscheint.

Macht es Sinn einen Parameter in einer Funktion so zu definieren: void funktion (const vector<string> &parameter){} wenn der Inhalt nur gelesen werden soll?
Nach meinem aktuellen Verständnis spare ich mir so die Kopie des Vectors und somit Laufzeit und const verhindert ja sowieso die Veränderung des Parameters ? Richtig?

Ja, das ist ziemlicher Standard, wenn nur gelesen werden soll. Das, was ich oben mit "by Value"-Übergabe geschrieben habe, bezieht sich nur darauf, wenn die Funktion das Array auch tatsächlich modifizieren soll.

[wob]

Mit dem std::vector als Parameter funktioniert deine Funktion natürlich nicht mehr mit std::array. Und umgekehrt. Eigentlich sind diese Objekte aber sehr ähnlich. Daher ist es häufig sinnvoller, es so wie die stl zu machen, d.h. du schreibst eine Funktion, die zwei Iteratoren als Parameter hat. Dann kannst du auch z.B. mal das "halbe" Array verarbeiten. Häufig ist so eine Funktion mit einem ganzen vector als Parameter ganz nett zu haben, wenn du sowieso nur mit vector und immer mit dem ganzen vector arbeitest. Aber generell würde ich dir empfehlen, dir mal den algorithm-Header anzuschauen und wie die Funktionen dort Parameter behandeln. Es gibt ja z.B. auch noch std::deque usw.

[Schlangenmensch]

@Finnegan ich würde generell (es sei denn es gibt im Spezialfall einen guten Grund) das std::move bei dem return weg lassen. Damit verhinderst du Copy elision und erzwingst den move. Wenn Copy elision nicht möglich ist, sollte jeder Compiler von sich aus moven.

[Finnegan]

@Schlangenmensch sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

@Finnegan ich würde generell (es sei denn es gibt im Spezialfall einen guten Grund) das std::move bei dem return weg lassen. Damit verhinderst du Copy elision und erzwingst den move. Wenn Copy elision nicht möglich ist, sollte jeder Compiler von sich aus moven.

Ja, gute Idee, nicht zuletzt auch weil es noch simpler und geradliniger ist:

#include <utility>
...
std::vector<string> funktion(std::vector<string> fc_array)
{
    // modifiziere fc_array
    ...
    return fc_array;
}

Das ist genau das, was C++ immer gebraucht hat: Dass der Code, der einem als Anfänger als erstes in den Sinn kommt, bereits eine ziemlich gute Lösung ist.

[Finnegan]

@wob sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

d.h. du schreibst eine Funktion, die zwei Iteratoren als Parameter hat.

Alternativ auch ein Range-Concept aus C++20:

#include <ranges>
...
void funktion(std::ranges::input_range auto range)

Leider scheint es da aber irgendwie kein fertiges Concept zu geben, mit dem man den Element-Typen z.B. auf string einschränken kann, so dass man sich selbst eins definieren müsste:

#include <concepts>
#include <ranges>
#include <string>
...
template <typename R, typename T>
concept input_range_of = std::ranges::input_range<R> && std::same_as<std::ranges::range_value_t<R>, T>;
...
void funktion(input_range_of<std::string> auto range)

Aber das geht eventuell alles etwas zu weit für einen Anfänger, der sich gerade noch mit Arrays und Vektoren befasst. Das sei mal ein "sneak peek" auf das, was C++ noch alles zu bieten hat, um das "Wie übergebe ich ein Array?"-Problem zu lösen

[Drgreentom]

Danke für die ausführlichen Antworten. Bzgl. der Variante mit dem Return...
Wenn ich den Parameter in der "funktion" den bearbeiteten Parameter zurückgebe und dieser call by value war, bleibt das ergebnis unverändert. Erst wenn ich by reference mache übernimmt er den neuen Wert...und es spielt dann auch überhaupt keine Rolle ob ich "return str" schreibe oder nicht...wieso also "return" schreiben?

#include <iostream>
#include <string>

std::string funktion(std::string str)
{
	if (str.size() > 6) str.at(str.size()-5) = '#';
	else str = "nope";
	return str;
}

int main()
{
	std::string str= "Hammpelmann";
	std::cout << str << "\n";
	funktion(str);
	std::cout << str << "\n";
}

[Schlangenmensch]

@Drgreentom Du musst den Return Wert auch verwenden

#include <iostream>
#include <string>

std::string funktion(std::string str)
{
	if (str.size() > 6) str.at(str.size()-5) = '#';
	else str = "nope";
	return str;
}

int main()
{
	std::string str= "Hammpelmann";
	std::cout << str << "\n";
	std::string str2 = funktion(str);
	std::cout << str << "\n";
	std::cout << str2 << "\n";
}

[DocShoe]

@Drgreentom

Der return-value und der Referenzparameter müssen nicht den gleichen Wert/Inhalt haben, über die Funktionssignatur legst du nur fest, wie deine Funktion aufgerufen werden soll.
Hier ein schlechtes Beispiel, das aber das Prinzip zeigt:

#include <string>

std::string func( std::string& ref )
{
   if( ref == "Peter" )
   {
      ref = "Meier";
      return "ok";
   }
   return "error";
}

int main()
{
   std::string p1 = "Peter";
   std::string p2 = "Thomas";

   std::string const result1 = func( p1 ); // p1 ist jetzt "Meier" und result1 ist "ok"
   std::string const result2 = func( p2 ); // p2 ist immer noch "Thomas" und result2 ist "error"
}

Bei Funktionen, in denen ein Parameter per Referenz übergeben wird, kann man den Referenzparameter als Rückgabewert zurückgeben, damit lassen sich Funktionen dann schachteln.

[Drgreentom]

Ahhhh... das macht Sinn...facepalm. Da hätte ich auch selbst drauf kommen müssen. Der Returnwert ist also der Wert der Funktion nach der Bearbeitung (oder was auch immer ich returnen will) und nicht des Parameters. Daher kann ich bestimmt auch immer nur einen Wert returnen? An void kann ich ja nichts returnen soweit ich gesehen habe.
Bisher habe ich hauptsächlich void Funktionen genutzt, den parameter als "&" aufgerufen und direkt zurückgegeben. Also in etwa so? Beide Varianten haben das gleiche Ergebnis:

#include <iostream>
#include <string>

void void_funktion(std::string &str)
{
      str += str;
}

std::string str_funktion(std::string str)
{
     str += str;
     return str;
}

int main()
{
     std::string str_1 = "Hallo ";
     std::cout << str_1 << "\n";
     
     void_funktion(str_1);
     std::cout << str_1 << " mit Void_funktion \n";
     
     std::string str_2 = str_funktion(str_1);
     std::cout << str_2 << " mit Str_funktion \n";
}

Spricht etwa dagegen so mit den void´s zu arbeiten?

[DocShoe]

Das Problem bei Referenzparametern ist, dass man nicht sofort sieht, dass der Aufrufparameter verändert wird. Bei der Benutzung von Rückgabewerten ist das sofort klar, wenn man die Zuweisung liest. Beim Programmieren ist es nicht nur wichtig, dass das Programm korrekt ist, sondern dass der Quellcode ausdrückt, welche Absicht der Programmierer bei der Implementierung der Funktion hat. Bei kleinen Übungsaufgaben ist das egal, aber bei größeren Projekten möchte man auf Funktionen, die ihre Aufgabe durch Seiteneffekte erfüllen, lieber nicht haben.

void f1( std::string& ref )
{
  ...
}

std::string f2( std::string const& val )
{
   ...
}

int main()
{
   std::string p1 = "Peter";
   std::string p2 = "Thomas";

   f1( p1 );      // nicht ersichtlich, dass p1 ggf. verändert wird
   p2 = f2( p2 ); // deutlich, dass p2 verändert wird
}

[Jockelx]

@DocShoe sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

Das Problem bei Referenzparametern ist, dass man nicht sofort sieht, dass der Aufrufparameter verändert wird.

OT: Genau! Deshalb finde ich es z.B. in C# sehr cool, dass man beim Aufruf "ref" oder "out" angeben muss.

[Drgreentom]

Das es da unübersichtlich wird, da geben ich dir Recht...
Ich habe gerade schon über 2000 Zeilen nur mit voids an einem Programm geschrieben (~30 Funktionen)...ich habe sehr darauf geachtet die Funktionen so zu bennen, das ich daraus folgern kann was sie mit den Werten macht bzw was sie mir zurück gibt. Aber trotzdem ist das bereits sehr unübersichtlich.
Ich schreibe die letzten Zeilen erstmal ferig und hoffe, dass ich das nun hier gerade erlernte bei der nächsten Revision anwenden kann ohne das ganze Programm zu schießen!

[Finnegan]

Ein weiteres Argument ist Komposition: output(f3(f2(f1(input()))). Mit Refernzparametern wird das eventuell unübersichtlicher und man braucht auf jeden Fall noch eine Variable für die Zwischenergebnisse, während man ansonsten vielleicht einfach nur temporäre Werte durchreichen könnte.

[*john 0]

@DocShoe sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

Bei kleinen Übungsaufgaben ist das egal, aber bei größeren Projekten möchte man auf Funktionen, die ihre Aufgabe durch Seiteneffekte erfüllen, lieber nicht haben.

Das Wort Seiteneffekte ist hier fehl am Platz, da nur die übergebenen Werte verändert werden und nichts anderes. Von Seiteneffekten spricht man üblicherweise, wenn etwas anderes verändert als die Parameter der Funktion wird z.B. globale Variablen. Womit wir beim Thema Benennung von Funktionen angelangt wären. Der Funktionsname sollte klar beschreiben was die Funktion macht.

[wob]

@Drgreentom Generell würde ich dir noch raten, möglichst viel const zu verwenden. Wenn sich Variablen nicht ändern, ist es einfacher zu sehen, wofür die Variablen stehen. Vor allem nicht: "hier in Zeile 1 steht x für diese Daten, in Zeile 10 steht x für diese anderen Daten".

Durch const vermeidest du das. Da du eine const-Variable aber nicht ändern kannst, funktioniert logischerweise auch der call-by-reference nicht zum Ändern der Variable. Du müsstest eine const& als Parameter nehmen und könntest somit die Variable in der Funktion auch nicht ändern. Wenn du aber stattdessen einfach eine neuen Wert zurückgibst, der sich aus altem const-Wert + Änderung ergibt, dann hast du dieses Problem nicht und dein Programm wird tendenziell klarer.

Natürlich muss man schauen, ob das so immer sinnvoll ist. Wenn du große Objekte hast, ist es möglicherweise ineffizient, immer zu kopieren und eine direkte Änderung kann dann sinnvoller sein.

Jedenfalls: sofern nichts dagegen spricht, bevorzuge const-Variablen und return-Werte anstelle von Reference-Parametern ohne const.

[Drgreentom]

@wob sagte in C++ Lernen - Verständnisfragen:

Generell würde ich dir noch raten, möglichst viel const zu verwenden. Wenn sich Variablen nicht ändern, ist es einfacher zu sehen, wofür die Variablen stehen. Vor allem nicht: "hier in Zeile 1 steht x für diese Daten, in Zeile 10 steht x für diese anderen Daten".
Durch const vermeidest du das. Da du eine const-Variable aber nicht ändern kannst, funktioniert logischerweise auch der call-by-reference nicht zum Ändern der Variable. Du müsstest eine const& als Parameter nehmen und könntest somit die Variable in der Funktion auch nicht ändern. Wenn du aber stattdessen einfach eine neuen Wert zurückgibst, der sich aus altem const-Wert + Änderung ergibt, dann hast du dieses Problem nicht und dein Programm wird tendenziell klarer.
Natürlich muss man schauen, ob das so immer sinnvoll ist. Wenn du große Objekte hast, ist es möglicherweise ineffizient, immer zu kopieren und eine direkte Änderung kann dann sinnvoller sein.
Jedenfalls: sofern nichts dagegen spricht, bevorzuge const-Variablen und return-Werte anstelle von Reference-Parametern ohne const.

Danke nochmal für den Hinweis, ich versuch das mit den const Variablen bereits zu beachten. Gerade Vectoren die viele Strings enthalten (z.b. eingelesene Dateien) habe ich fast immer als const referenz aufgerufen um mir das Kopieren zu sparen - sofern nur gelesen werden sollte. By Value habe ich bisher sogut wie nie genutzt. Jedoch gerade der letzte Punkt war auch aus den letzten Antworten der entscheidene Hinweis, für meine nächsten Projekte - jetzt wo ich das mit dem Return verstanden habe