Переменные и базовые типы данных языка С

Прототип функции getchar() имеет следующий вид:

int getchar(void);

Функция getchar() возвращает из стандартного потока stdin (входного потока данных) следующий символ. При чтении символа предполагается, что символ имеет тип unsigned char, который потом преобразуется в целый. При достижении конца файла, как и при обнаружении ошибки, функция getchar() возвращает значение EOF (End Of File – конец файла).

Прототип функции gets имеет следующий вид:

char *gets(char *str);

Функция gets() читает символы (включая пробелы) из стандартного потока stdin и помещает их в массив символов, адресуемый указателем *str (далее это массив символов). Символы читаются до тех пор, пока не встретится разделитель строк или значение EOF. Для реализации EOF на клавиатуре следует набрать одновременно Ctrl+Z. Вместо разделителя строк в конец строки вставляется нулевой символ, свидетельствующий о ее завершении. Следует учесть, что нет способа ограничить количество символов, которое прочитает функция gets(). Поэтому массив, адресуемый указателем *str, может переполниться, и тогда программа выдаст непредсказуемые результаты.

Прототип функции scanf() имеет следующий вид:

int scanf(const char *format, ?);

Функция scanf() представляет собой функцию для ввода данных общего назначения, которая читает поток stdin и сохраняет информацию в переменных, перечисленных в списке аргументов. Если в строке форматирования встретится разделитель, то функция scanf() пропустит один или несколько разделителей во входном потоке. Под разделителем, или пробельным символом, подразумевают пробел, символ табуляции \t или разделитель строк \n. Все переменные должны передаваться посредством своих адресов, например, с помощью символа . Управляющая строка, задаваемая параметром format, состоит из символов трех категорий: спецификаторов формата, пробельных символов, символов, отличных от пробельных [2.4].

Спецификация формата начинается знаком % и сообщает функции scanf() тип данного, которое будет прочитано. Спецификации формата функции scanf() приведены в табл.2.4.

Строка форматирования читается слева направо, и спецификации формата сопоставляются с аргументом в порядке их перечисления в списке аргументов. Символ *, стоящий после знака % и перед кодом формата, прочитает данные заданного типа, но запретит их присваивание. Команды форматирования могут содержать модификатор максимальной длины поля. Он представляет собой целое число, располагаемое между знаком % и кодом формата, которое ограничивает количество читаемых для всех полей символов. Если входной поток содержит больше заданного количества символов, то при последующем обращении к операции ввода чтение начнется с того места, в котором "остановился" предыдущий вызов функции scanf() [2.3]. Если разделитель (например, пробел) встретится раньше, чем достигнута максимальная ширина поля, то ввод данных завершится. В этом случае функция scanf() переходит к чтению следующего поля. При чтении одиночных символов символы табуляции и разделители строк читаются подобно любому другому символу.

В программах бывает необходимость определять константы. В языке С типы констант можно задавать явно при использовании суффиксов. Например:

long int  j = –12345678L;      /* суффикс L */
unsigned int a = 678U;         /* суффикс U */
float x = 123.45F;             /* суффикс F */
long double z = 12345678.99L;  /* суффикс L* /

По умолчанию спецификации f, e, g заставляют функцию scanf() присваивать переменным типа float. Если перед одной из этих спецификаций поставить модификатор l, то функция scanf() присвоит прочитанные данные переменной типа double.

Функция scanf() поддерживает спецификатор формата общего назначения, называемый набором сканируемых символов. В этом случае определяется набор символов, которые могут быть прочитаны функцией scanf() и присвоены соответствующему массиву символов. Для определения такого набора символы, подлежащие сканированию, необходимо заключить в квадратные скобки. Открывающая квадратная скобка должна следовать сразу за знаком процента. При использовании набора сканируемых символов функция scanf() продолжает читать символы и помещать их в соответствующий массив символов до тех пор, пока не встретится символ, отсутствующий в данном наборе. Если первый символ в наборе является знаком "^", то получится обратный эффект: входное поле читается до тех пор, пока не встретится символ из заданного набора сканируемых символов, т.е. знак "^" заставляет функцию scanf() читать только те символы, которые отсутствуют в наборе сканируемых символов. Если в строке форматирования встретился символ, отличный от разделителя, то функция scanf() прочитает и отбросит его. Если заданный символ не найден, то функция scanf() завершает работу.

В таких средах разработки как MS Visual Studio 2008 и 2010 рекомендуется для безопасной работы применять функции gets_s() и scanf_s(). Для этих функций при чтении символа или строки следует указать размер в байтах, соответственно для символа или строки. Например, scanf_s("%c", ch, 1). В Visual Studio 2010 тип данных char занимает 1 байт.

Практическая часть

Для приводимых примеров будем приводить только текст программы и результат ее выполнения. Программы должны быть написаны в Visual Studio (см. тему 1).

Пример 1. Напишите программу ввода символа, строки, действительных и целых чисел. Действительные числа сложите, целые числа перемножьте. Для действительных чисел использовать типы float и double.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main (void) {
	// Объявления
char ch, str[79+1];// С учетом одного места для символа '\0'  
	int x, y, z;
	float a, b, c;
	double A, B, C;

// Выполнение программы
printf("\n\t Enter a symbol: ");
ch = getchar();
printf("\t The symbol is: %c\n", ch);
_flushall();
printf("\n\t Enter a string: ");
gets_s(str, 79);
printf("\t The string is: %s\n", str);
a = 2.42F; b = 3.58F;
c = a + b;
printf("\n\t The sum %1.2f and %1.2f (as float) is equal: %1.4f\n", a, b, c);
A = 12.1234567796602;
B =  2.7182818284509;
C = A + B;
printf("\n\t The sum %1.13f and %1.13f \n\t is equal (as double): %1.13f\n", A, B,C);
x = 2; y = 7;
z = x*y;
printf("\n\t Multiplication %d on %i (as an integer) is equal: %d\n", x, y, z);

	printf("\n\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В объявлении символьного массива str[79+1] в методических целях сделано напоминание, что для строки следует предусмотреть символ ее завершения, т. е. '\0'. В определении переменных типа float добавлены суффиксы F.

Результат выполнения программы показан на рис 2.1.

Добавим считывание данных с помощью функции scanf_s(). В результате получим следующую программу:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main (void)
 {
	// Объявления
	char ch, str[79+1];
	int x, y, z;
	float a, b, c;
	double A, B, C;

// 1-я часть	
printf("\n\t Enter a symbol: ");
ch = getchar();
printf("\t The symbol is: %c\n", ch);
_flushall();

printf("\n\t Enter any string: ");
gets_s(str, 79);
printf("\t The string is: %s\n", str);

a = 2.42F;
b = 3.58F;
c = a + b;
printf("\n\t The sum %1.2f and %1.2f (as float) is equal: %1.4f\n", a, b, c);
A = 12.1234567796602;
B =  2.7182818284509;
C = A + B;

printf("\n\t The sum %1.13f and %1.13f \n\t is equal (as double): %1.13f\n", A, B,C);
x = 2;
y = 7;
z = x*y;
printf("\n\t The multiplication %d on %i (as an integer) is equal: %d\n", x, y, z);

// 2-я часть
printf("\n\t Enter a symbol: ");
scanf_s("%c", ch, 1);
printf("\t The symbol is: %c\n", ch);

printf("\n\t Enter any string: ");
scanf_s("%s", str, 79);
printf("\t The string is: %s\n", str);
_flushall(); // для устранения пустой строки

printf("\t Enter a real number a: ");
scanf_s("%f", a);

printf("\t Enter a real number b: ");
scanf_s("%f", b);

c = a + b;
printf("\t The sum %1.2f and %1.2f (as float) is equal: %1.4f\n", a, b, c);

printf("\n\t Enter a real number A: ");
scanf_s("%lf", A);

printf("\t Enter a real number B: ");
scanf_s("%lf", B);
C = A + B;

Результат выполнения видоизмененной программы показан на рис 2.2.

В начале функции int main(void) сделано объявление переменных, которые будут использоваться в программе. Каждый тип переменных объявлен через запятую. В частности, char str[81] означает массив символов, в квадратных скобках указано их число. Функции printf() выводят либо только сообщения, либо еще заданные переменные соответствующих типов.

Функция _flushall() используется для того, чтобы устранить пробельную строку, образованную либо после действия функции getchar(), либо после действия функции scanf(). В некоторых компиляторах функция _flushall() используется без префиксного нижнего подчеркивания.

Функция gets() позволяет считывать символы с наличием разделителей, в частности, с пробелами. В Microsoft Visual Studio 2010 рекомендуется использовать gets_s(), чтобы не было предупреждений.

Следует обратить внимание на формат записи функций scanf(). Если сканируются числа, или одиночные символы, то присваивание этих символов переменным, которые были объявлены через соответствующие типы данных, осуществляется с помощью взятия адреса этих переменных, т.е. с помощью символа , например, scanf_s("%c",ch, 1). При сканировании массива символов, т.е. при сканировании строки, символ не используется. Имя массива само по себе является указателем. Обращение к адресу осуществляется с помощью указателей (будут рассмотрены позднее). Для сканирования чисел типа double в функции scanf_s() используется спецификатор l.

Задание 1

Пример 2. Напишите программу вычисления алгебраических выражений с приведением типов char, int, float, double.

Возможный программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>

int main (void) { 
char ch;
int a, b;
float x;
double y, z;
ch = 'C';
a = 2; b = 5;
x = 5.5F;
y = 6.0 ;
z = ch + a + b + x + y;

// Результат приведения типов
printf("\n\t The result of the conversion types: %lf\n", z);

// Явное преобразование типов 
z = (double) ch + (double) a + (double) b  + (double) x + y;

printf("\n\t The apparent conversion types: %lf\n", z);
z = sqrt((double)a/b);
printf("\n\t z = sqrt(%d/%d) = %lf\n", a, b, z);
printf("\n\t z = lg(%d/%d) = %lf\n", a, b, log10(z));
printf("\n\t z = ln(%d/%d) = %lf\n", a, b, log(z));

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В программу включена библиотека математических функций math.h, в которой sqrt() – функция извлечения квадратного корня, log10() – логарифмическая функция по основанию 10, log() – функция натурального логарифма. Все эти функции возвращают результат типа double и вычисляют от числа (выражения) также типа double.

Результат выполнения программы показан на рис 2.3.

Задание 2

Пример 3.Напишите программу вычисления площади круга и его длины окружности по заданному радиусу, вводимого пользователем с клавиатуры, а также вывода на консоль максимальных значений чисел типа int, float и double.

Для решения примера следует воспользоваться математической библиотекой компилятора, т. е. включить в программу заголовочный файл <math.h>., а также заголовочные файлы <limits.h>, <float.h>.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

// Для числа пи 
#define _USE_MATH_DEFINES
#include <math.h>

#include <limits.h>
#include <float.h>

int main (void)
{
double R;
double Sr, Lr;

printf("\n Enter a real greater than zero: ");
scanf_s("%lf", R);
Sr = M_PI*R*R;
Lr = 2*M_PI*R;
printf("\n Area of a circle of radius R = %g is %g", R, Sr);
printf("\n The length of a circle of radius R = %g is %g",R,Lr);
puts("");

printf("\n  Maximum integer: %d\n ", INT_MAX);
printf(" Maximum real number of float: %g\n ", FLT_MAX);
printf("Maximum real number type double: %g\n ", DBL_MAX);

printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В программу включена константа _USE_MATH_DEFINES для работы с числом M_PI ( $$\pi$$ ). Остальные константы можно найти в справочной документации компилятора. Например, через меню Help $$\to$$ Index системы MS Visual Studio 2008.

Функция scanf_s() определена в компиляторе языка С системы MS Visual Studio 2008. С этой функцией компилятор не выдает предупреждений.

Результат выполнения программы показан на рис 2.4.

Задание 3

Контрольные вопросы

5, 5.0, 5.0F, "5", '5', 5u, 5L, 5.0L?