Опубликован: 05.07.2006 | Доступ: платный | Студентов: 29 / 6 | Оценка: 4.12 / 3.74 | Длительность: 18:59:00
Лекция 2:

Учебное введение

Аннотация: В этой части описываются основные элементы языка C, составляющие ядро языка.
Ключевые слова: элемент языка, программа, переменная, константа, оператор передачи управления, функция, ввод, вывод, элемент языка "C", значение, указатель, структура, оператор, описание, Дополнение, операционная система "UNIX", исходная программа, исполняемый файл, подпрограмма, процедура, определение, данные, аргумент, круглые скобки, список аргументов, фигурные скобки, обращение к функции, библиотечная функция, выходные данные, терминал, строка символов, аргумент функции, последовательность, символьная строка, строчная константа, символ новой строки, компилятор, диагностическое сообщение, условная последовательность, невидимый символ, комментарий, выполняемый оператор, тип, список переменных, PDP-11, машинно-независимость, массив, оператор присваивания, тело цикла, оператор цикла, тело оператора, плавающая константа, спецификация преобразования, спецификация, конструкция, стандартная библиотека подпрограмм, операция ввода-вывода, форматный ввод, входные данные, размер шага, значение переменной, символическое имя, символическая константа, стандартная библиотека, файл ввода, оператор отношения, признак конца файла, конец файла, префиксные операции, тело оператора цикла, символьная константа, ASCII, Unix, индекс массива, символьное представление, последовательность операторов, проверяемое выражение, исходный файл, операционная система, атрибут языка, временная переменная, стек, адрес, вызов по ссылке, адрес аргумента, вызов по значению, локальная переменная, вызывающая программа, адрес переменной, фактическая переменная, индексация, массив символов, нулевой символ, спецификация формата, контроль переполнения, автоматическая переменная, статическая память, внешняя переменная, глобальная переменная, фактическое место в памяти

1. Учебное введение

Давайте начнем с быстрого введения в язык "C". Наша цель - продемонстрировать существенные элементы языка на реальных программах, не увязая при этом в деталях, формальных правилах и исключениях. В этой лекции мы не пытаемся изложить язык полностью или хотя бы строго (разумеется, приводимые примеры будут корректными). Мы хотим как можно скорее довести вас до такого уровня, на котором вы были бы в состоянии писать полезные программы, и чтобы добиться этого, мы сосредотачиваемся на основном: переменных и константах, арифметике, операторах передачи управления, функциях и элементарных сведениях о вводе и выводе. Мы совершенно намеренно оставляем за пределами этой лекции многие элементы языка "C", которые имеют первостепенное значение при написании больших программ, в том числе указатели, структуры, большую часть из богатого набора операторов языка "C", несколько операторов передачи управления и несметное количество деталей.

Такой подход имеет, конечно, свои недостатки. Самым существенным является то, что полное описание любого конкретного элемента языка не излагается в одном месте, а пояснения, в силу краткости, могут привести к неправильному истолкованию. Кроме того, из-за невозможности использовать всю мощь языка, примеры оказываются не столь краткими и элегантными, как они могли бы быть. И хотя мы старались свести эти недостатки к минимуму, все же имейте их ввиду.

Другой недостаток состоит в том, что последующие лекции будут неизбежно повторять некоторые части этой лекции. Мы надеемся, что такое повторение будет скорее помогать, чем раздражать.

Во всяком случае, опытные программисты должны оказаться в состоянии проэкстраполировать материал данной лекции на свои собственные программистские нужды. Начинающие же должны в дополнение писать аналогичные маленькие самостоятельные программы. И те, и другие могут использовать эту лекцию как каркас, на который будут навешиваться более подробные описания, начинающиеся с "лекции № 2" .

1.1. Hачинаем

Единственный способ освоить новый язык программирования - писать на нем программы. Первая программа, которая должна быть написана, - одна для всех языков: напечатать слова : HELLO, WORLD.

Это - самый существенный барьер; чтобы преодолеть его, вы должны суметь завести где-то текст программы, успешно его скомпилировать, загрузить, прогнать и найти, где оказалась ваша выдача. Если вы научились справляться с этими техническими деталями, все остальное сравнительно просто.

Программа печати "HELLO, WORLD" на языке "C" имеет вид:

#include <stdio.h> 
int main ()
{
  printf("hello, world\n");
  return 0;
}

Как запустить эту программу - зависит от используемой вами системы. В частности, на операционной системе "UNIX" вы должны завести исходную программу в файле, имя которого оканчивается на ".c", например, hello.c, и затем скомпилировать ее по команде

cc hello.c

Если вы не допустили какой-либо небрежности, такой как пропуск символа или неправильное написание, компиляция пройдет без сообщений и будет создан исполняемый файл с именем а.out. Прогон его по команде

a.out

приведет к выводу

hello, world

На других системах эти правила будут иными; проконсультируйтесь с местным авторитетом.

Упражнение 1-1

Пропустите эту программу на вашей системе. Попробуйте не включать различные части программы и посмотрите какие сообщения об ошибках вы при этом получите.

Теперь некоторые пояснения к самой программе. Любая "C"- программа, каков бы ни был ее размер, состоит из одной или более " функций ", указывающих фактические операции компьютера, которые должны быть выполнены. функции в языке "C" подобны функциям и подпрограммам фортрана и процедурам PL/1, паскаля и т.д. В нашем примере такой функцией является main. Обычно вы можете давать функциям любые имена по вашему усмотрению, но main - это особое имя; выполнение вашей программы начинается сначала с функции main. Это означает, что каждая программа должна в каком-то месте содержать функцию с именем main. Для выполнения определенных действий функция main обычно обращается к другим функциям, часть из которых находится в той же самой программе, а часть - в библиотеках, содержащих ранее написанные функции.

Одним способом обмена данными между функциями является передача посредством аргументов. Круглые скобки, следующие за именем функции, заключают в себе список аргументов ; здесь main - функция без аргументов, что указывается как (). операторы, составляющие функцию, заключаются в фигурные скобки { и }, которые аналогичны do - end в PL/1 или begin - end в алголе, паскале и т.д. Обращение к функции осуществляется указанием ее имени, за которым следует заключенный в круглые скобки список аргументов. Здесь нет никаких операторов call, как в фортране или PL/1. Круглые скобки должны присутствовать и в том случае, когда функция не имеет аргументов. Строка

printf("hello, world\n");

является обращением к функции, которое вызывает функцию с именем printf и аргументом "hello, world\n". функция printf является библиотечной функцией, которая выдает выходные данные на терминал (если только не указано какое-то другое место назначения). В данном случае печатается строка символов, являющаяся аргументом функции.

Последовательность из любого количества символов, заключенных в удвоенные кавычки "...", называется 'символьной строкой' или 'строчной константой'. Пока мы будем использовать символьные строки только в качестве аргументов для printf и других функций.

Последовательность \n в приведенной строке является обозначением на языке "C" для 'символа новой строки', который служит указанием для перехода на терминале к левому краю следующей строки. Если вы не включите \n (полезный эксперимент), то обнаружите, что ваша выдача не закончится переходом терминала на новую строку. Использование последовательности \n - единственный способ введения символа новой строки в аргумент функции printf ; если вы попробуете что-нибудь вроде

printf("hello, world
");

то "C"- компилятор будет печатать злорадные диагностические сообщения о недостающих кавычках.

Функция printf не обеспечивает автоматического перехода на новую строку, так что многократное обращение к ней можно использовать для поэтапной сборки выходной строки. Наша первая программа, печатающая идентичную выдачу, с точно таким же успехом могла бы быть написана в виде

main()
{
   printf("hello, ");
   printf("world");
   printf("\n");
}

Подчеркнем, что \n представляет только один символ. ' Условные последовательности ', подобные \n, дают общий и допускающий расширение механизм для представления трудных для печати или невидимых символов. Среди прочих символов в языке "C" предусмотрены следующие:

  • \t - для табуляции,
  • \b - для возврата на одну позицию,
  • \" - для двойной кавычки,
  • \\ - для самой обратной косой черты.

Упражнение 1-2

Проведите эксперименты для того, чтобы узнать что произойдет, если в строке, являющейся аргументом функции printf будет содержаться \x, где X - некоторый символ, не входящий в вышеприведенный список.