Основы языка Си: структура Си-программы, базовые типы и конструирование новых типов, операции и выражения. Структура простой программы

Сама по себе программа на языке С++ представляет собой текстовый файл, в котором представлены конструкции и операторы данного языка в заданном программистом порядке. В самом простом случае этот текстовый файл может содержать такую информацию:

Листинг 1.1. Пример простой программы.

/* Пример простой программы*/
#include
int main()
{
printf(“Hello World!”);
return 0;
}

и обычно имеет расширение cpp, например, «ex1.cpp».

Следующий шаг – это компиляция исходного кода. Под компиляцией понимают процесс, при котором содержимое текстового файла преобразуется в исполняемый машинный код, понимаемый процессором компьютера. Однако компилятор создает не готовую к исполнению программу, а только объектный код (файл с расширением *.obj). Этот код является промежуточным этапом при создании готовой программы. Дело в том, что создаваемая программа может содержать функции стандартных библиотек языка С++, реализации которых описаны в объектных файлах библиотек. Например, в приведенной программе используется функция printf() стандартной библиотеки «stdio.h». Это означает, что объектный файл ex1.obj будет содержать лишь инструкции по вызову данной функции, но код самой функции в нем будет отсутствовать.

Для того чтобы итоговая исполняемая программа содержала все необходимые реализации функций, используется компоновщик объектных кодов. Компоновщик – это программа, которая объединяет в единый исполняемый файл объектные коды создаваемой программы, объектные коды реализаций библиотечных функций и стандартный код запуска для заданной операционной системы. В итоге и объектный файл, и исполняемый файл состоят из инструкций машинного кода. Однако объектный файл содержит только результат перевода на машинный язык текста программы, созданной программистом, а исполняемый файл – также и машинный код для используемых стандартных библиотечных подпрограмм и для кода запуска.

Рассмотрим более подробно пример программы листинга 1.1. Первая строка задает комментарии, т.е. замечания, помогающие лучше понять программу. Они предназначены только для чтения и игнорируются компилятором. Во второй строке записана директива #include, которая дает команду препроцессору языка С++ вставить содержимое файла ‘stdio.h’ на место этой строки при компиляции. В третьей строке определена функция с именем main, которая возвращает целое число (тип int) и не принимает никаких аргументов (тип void). Функция main() является обязательной функцией для всех программ на языке С++ и без ее наличия уже на этапе компиляции появляется сообщение об ошибке, указывающее на отсутствие данной функции. Обязательность данной функции обусловливается тем, что она является точкой входа в программу. В данном случае под точкой входа понимается функция, с которой начинается и которой заканчивается работа программы. Например, при запуске exe-файла происходит активизация функции main(), выполнение всех операторов, входящих в нее и завершение программы. Таким образом, логика всей программы заключена в этой функции. В приведенном примере при вызове функции main() происходит вызов функции printf(), которая выводит на экран монитора сообщение “Hello World!”, а затем выполняется оператор return, который возвращает нулевое значение. Это число возвращается самой функцией main() операционной системе и означает успешное завершение программы. Фигурные скобки {} служат для определения начала и конца тела функции, т.е. в них содержатся все возможные операторы, которые описывают работу данной функции. Следует отметить, что после каждого оператора в языке С++ ставится символ ‘;’. Таким образом, приведенный пример показывает общую структуру программ на языке С++.

Первоначально язык Си задумывался как заменитель Ассемблера для написания операционных систем. Поскольку Си - это язык высокого уровня, не зависящий от конкретной архитектуры, текст операционной системы оказывался легко переносимым с одной платформы на другую. Первой операционной системой, написанной практически целиком на Си , была система Unix. В настоящее время почти все используемые операционные системы написаны на Си . Кроме того, средства программирования, которые операционная система предоставляет разработчикам прикладных программ (так называемый API - Application Program Interface ), - это наборы системных функций на языке Си .

Тем не менее, область применения языка Си не ограничилась разработкой операционных систем. Язык Си оказался очень удобен в программах обработки текстов и изображений, в научных и инженерных расчетах. Объектно-ориентированные языки на основе Си отлично подходят для программирования в оконных средах.

В данном разделе будут приведены лишь основные понятия языка Си (и частично C++). Это не заменяет чтения полного учебника по Си или C++, например, книг и .

Мы будем использовать компилятор C++ вместо Cи. Дело в том, что язык Си почти целиком входит в C++, т.е. нормальная программа , написанная на Си , является корректной C++ программой. Слово "нормальная" означает, что она не содержит неудачных конструкций, оставшихся от ранних версий Си и не используемых в настоящее время. Компилятор C++ предпочтительнее, чем компилятор Си , т.к. он имеет более строгий контроль ошибок. Кроме того, некоторые конструкции C++, не связанные с объектно-ориентированным программированием, очень удобны и фактически являются улучшением языка Си . Это, прежде всего, комментарии // , возможность описывать локальные переменные в любой точке программы, а не только в начале блока, и также задание констант без использования оператора #define препроцесора. Мы будем использовать эти возможности C++, оставаясь по существу в рамках языка Си .

Структура Си-программы

Любая достаточно большая программа на Си (программисты используют термин проект ) состоит из файлов. Файлы транслируются Си -компилятором независимо друг от друга и затем объединяются программой-построителем задач, в результате чего создается файл с программой, готовой к выполнению. Файлы, содержащие тексты Си -программы, называются исходными .

В языке Си исходные файлы бывают двух типов:

• заголовочные, или h-файлы;
• файлы реализации, или Cи-файлы.

Имена заголовочных файлов имеют расширение " .h ". Имена файлов реализации имеют расширения " .c " для языка Си и " .cpp ", " .cxx " или " .cc " для языка C++.

К сожалению, в отличие от языка Си , программисты не сумели договориться о едином расширении имен для файлов, содержащих программы на C++. Мы будем использовать расширение " .h " для заголовочных файлов и расширение " .cpp " для файлов реализации.

Заголовочные файлы содержат только описания. Прежде всего, это прототипы функций. Прототип функции описывает имя функции , тип возвращаемого значения, число и типы ее аргументов. Сам текст функции в h-файле не содержится. Также в h-файлах описываются имена и типы внешних переменных, константы , новые типы, структуры и т.п. В общем, h-файлы содержат лишь интерфейсы , т.е. информацию, необходимую для использования программ, уже написанных другими программистами (или тем же программистом раньше). Заголовочные файлы лишь сообщают информацию о других программах. При трансляции заголовочных файлов, как правило, никакие объекты не создаются. Например, в заголовочном файле нельзя определить глобальную переменную. Строка описания

определяющая целочисленную переменную x , является ошибкой. Вместо этого следует использовать описание

означающее, что переменная x определена где-то в файле реализации (в каком - неизвестно). Слово extern (внешняя) лишь сообщает информацию о внешней переменной, но не определяет эту переменную.

Файлы реализации , или Cи-файлы, содержат тексты функций и определения глобальных переменных. Говоря упрощенно, Си -файлы содержат сами программы, а h-файлы - лишь информацию о программах.

Представление исходных текстов в виде заголовочных файлов и файлов реализации необходимо для создания больших проектов, имеющих модульную структуру. Заголовочные файлы служат для передачи информации между модулями. Файлы реализации - это отдельные модули, которые разрабатываются и транслируются независимо друг от друга и объединяются при создании выполняемой программы.

Файлы реализации могут подключать описания, содержащиеся в заголовочных файлах. Сами заголовочные файлы также могут использовать другие заголовочные файлы. Заголовочный файл подключается с помощью директивы препроцессора #include . Например, описания стандартных функций ввода-вывода включаются с помощью строки

#include

(stdio - от слов standard input /output). Имя h-файла записывается в угловых скобках, если этот h-

В программах на языке си - существует некая последовательность:

Для начала мы добавляем нужные нам библиотеки #include Если файл находится в текущем каталоге проекта, он указывается в кавычках. Для файла, находящегося в другом каталоге необходимо в кавычках указать полный путь.

#include
#include «math.h»

После чего Мы можем добавить нужные нам константы #define A 3

После этого начинается функция, командой Main ()

После того как всё выполнено можно ввести getchar ()

2. Для чего в языке Си служит точка с запятой?

Для обозначения конца оператора в языке Си используется точка с запятой

3. Все ли компиляторы Си требуют использования в программе инструкции return?

Для возврата целочисленного значения перед завершением функции дописывается строка

Также в большенстве случаев return означает выход из фуннкции

Операторы тела функции выполняются до первого оператора return. Если в теле функции нет такого оператора (т.е. функция не возвращает никакого результата), то выполняются все операторы до закрывающейся операторной скобки.

Функция вывода элементов массива на печать не возвращает никакого результата, т.е. в теле функции оператор return отсутствует.

4. С какой целью в текст программы вводятся комментарии?

Коментарии вводятся для пояснения того или иного действия

например Printf (‘’Hello World’’) ; // выведем на экран надпись Hello World

Так же коментарии можно ввести символами /* - в начале */ - в конце коментария

5. Для чего при вызове функции используются параметры?

Ссылка - это по сути второе имя того же самого объекта. Когда в функцию передаётся объект по ссылке, то передаётся фактически этот объект. Когда же мы передаём объект по значению, то в функцию передаётся его копия.

void func_1(int a) // передача по значению

6. Все ли функции требуют передачи параметров при вызове?

На мой взгляд совершенно не все, ведь мы можем с лёгкостью записать функцию типа main() без передчи параметров по значению

1. Что такое тип данных char?

Тип данных char - это целочисленный тип данных, который используется для представления символов. То есть, каждому символу соответствует определённое число из диапазона . Тип данных char также ещё называют символьным типом данных, так как графическое представление символов в С++ возможно благодаря char. Для представления символов в C++ типу данных char отводится один байт, в одном байте - 8 бит, тогда возведем двойку в степень 8 и получим значение 256 - количество символов, которое можно закодировать. Таким образом, используя тип данных char можно отобразить любой из 256 символов. Все закодированные символы представлены в таблице ASCII.

2. Чем символ "3" отличается от числа 3?

символ 3 отличается от целого числа 3 тем, что символ не может быть использован в арифметических операциях

3. В чем заключается различие между константой и переменной?

Различие между переменной и константой довольно очевидно: во время выполнения программы значение переменной может быть изменено (например, с помощью присваивания), а значение константы - нет

4. Как определить константу?

Константы в С++ аналогичны константам в Си. Для представления константы в Си использовалась только директива препроцессора #define:

const тип ИмяПеременной = НачальноеЗначение;

Область видимости константы такая же, как у обычной переменной. С помощью ключевого слова const можно объявить указатель на константу

5. Поддерживает ли Си строковый тип данных?

Язык Си не поддерживает отдельный строковый тип данных, но он позволяет определить строки двумя различными способами. В первом используется массив символов, а во втором - указатель на первый символ массива.

6. Сохраняет ли переменная свое значение в ходе выполнения всей программы?

во время выполнения программы значение переменной может быть изменено (например, с помощью присваивания), а значение константы - нет

7. Как изменить значение константы?

1. В чем заключаются различия между escape-последовательностями \n и \r?

Грубо говоря, предполагалось, что \r обнулит номер символа. оставляя неизменным номер строки (т.е. сдвинет каретку пишущей машинки к началу строки, не трогая бумагу), а \n - наоборот, сделает переход к следующей строке, оставляя текущую позицию печати неизменной (прокрутит бумагу, не трогая каретку).

2. Как вывести на экран символ «кавычка»?

printf("My text is: \"my text\"\n");

3. Из каких двух частей состоит список параметров функции printf()?

При печати какого либо числа или выражения сначала пишется Printf ()

В скобках, в начале в кавычках пишем нужные нам данные, а именно

%с – одиночный символ
%d – десятичное целое число со знаком
%f – число с плавающей точкой (десятичное представление)
%s – строка символов (для строковых переменных)
%u – десятичное целое без знака
%% - печать знака процента

Например:

printf ("x=%5i\ty=%f\tz=%7.3f\n",x, y, z);

4. Какие преимущества имеет функция printf() по сравнению с puts()?

5. Что такое указатель формата?

Читает значение с плавающей точкой (только C99)

Аналогично коду %a (только C99)

Читает один символ

Читает десятичное целое

Читает целое в любом формате (десятичное, восьмеричное или шестнадцатеричное)

Аналогично коду %e

Читает число с плавающей точкой

Аналогично коду %f (только С99)

Читает число с плавающей точкой

Аналогично коду %g

Читает восьмеричное число

Читает строку

Читает шестнадцатеричное число

Аналогично коду %x

Читает указатель

Принимает целое значение, равное количеству прочитанных до сих пор символов

Читает десятичное целое без знака

Просматривает набор символов

Читает знак процента

6. Как вывести на экран значение числовой переменной?

Вывести её значение можно с помощью функции Printf()

printf("%7.3f\t%7.3f\n",x,y);

%<количество_позиций_под_значение>.<количество_позиций_под_дробную_часть>f

%<количество_позиций_под_значение>i

Последнее обновление: 18.05.2017

Программа на языке Си состоит из набора директив препроцессора, определений функций и глобальных объектов. Директивы препроцессора управляют преобразованием текста до его компиляции. Глобальные объекты определяют используемые данные или состояние программы. А функции определяют поведение или действия программы. Простейшая программа на Си, которая была определена в прошлых темах:

#include int main(void) { printf("Hello world! \n"); return 0; }

Инструкции

Простейшим строительным элементом программы на Си являются инструкции (statements). Каждая инструкция выполняет определенное действие. В конце инструкций в языке Си ставится точка с запятой (;). Данный знак указывает компилятору на завершение инструкции. Например:

Printf("Hello world!");

Вызов функции printf, которая выводит на консоль строку "Hello world!" является инструкцией и завершается точкой с запятой.

Набор инструкций может представлять блок кода. Блок кода оформляется фигурными скобками, инструкции, составляющие тело этого блока, помещаются между открывающей и закрывающей фигурными скобками:

{ printf("Hello world!"); printf("Bye world!"); }

В этом блоке кода две инструкции. Обе инструкции представляют вызов функции printf() и выводят определенную строку на консоль.

Директивы препроцессора

Для вывода данных на консоль в примере выше используется функция printf() , но чтобы использовать эту функцию, чтобы она вообще стала нам доступна в программе на Си, необходимо в начале файла с исходным кодом подключать заголовочный файл stdio.h с помощью директивы include .

Директива include является директивой препроцессора. Кроме данной include есть еще ряд директив препроцессора, например, define.

Каждая директива препроцессора размещается на одной строке. И в отличие от обычных инструкций языка Си, которые завершаются точкой с запятой ; , признаком завершения препроцессорной директивы является перевод на новую строку. Кроме того, директива должна начинаться со знака решетки #.

Непосредственно директива "include" определяет, какие файлы надо включить в данном месте в текст программы. По умолчанию мы можем подключать стандартные файлы из каталога так называемых "заголовочных файлов", которые обычно поставляются вместе со стандартными библиотеками компилятора. И файл "stdio.h" как раз является одним из таких заголовочных файлов.

Вообще сам термин "заголовочный файл" (header file) предполагает включение текста файла именно в начало или заголовок программы. Поэтому заголовочные файлы подключаются, как правило, в начале исходного кода. Кроме того, заголовочный файл должен быть подключен до вызова тех функций, которые он определяет. То есть, к примеру, файл stdio.h хранит определение функции printf, поэтому этот файл необходимо подключить до вызова функции printf.

Но в целом директивы препроцессора необязательно должны быть размещены в начале файла.

При компиляции исходного кода вначале срабатывает препроцессор, который сканирует исходный код на наличие строк, которые начинаются с символа #. Эти строки расцениваются препроцессором как директивы. И на месте этих директив происходит преобразование текста. Например, на месте директивы #include вставляется код из файла stdio.h.

Функция main

Стартовой точкой в любую программу на языке Си является функция main() . Именно с этой функции начинается выполнение приложения. Ее имя main фиксировано и для всех программ на Си всегда одинаково.

Функция также является блоком кода, поэтому ее тело обрамляется фигурными скобками, между которыми идет набор инструкций.

Стоит отметить, что в разной литературе и примерах можно встретить модификации этой функции. В частности, вместо определения выше мы могли бы написать по другому:

#include void main() { printf("Hello world!"); }

#include int main() { printf("Hello world!"); return 0; }

Использование этих определений не было бы ошибкой, и программа также вывела бы строку "Hello world" на консоль. И для большинства компиляторов это было бы нормально.

Далее мы подробнее рассмотрим определение функций, но здесь надо учитывать следующий аспект. Определение функции в виде int main(void) зафиксировано в стандарте языка С11. Компиляторы прежде всего ориентируются на стандарт языка, его спецификацию. Поэтому если мы используем то определение, которое дано в стандарте языка, то больше шанс, что оно будет поддерживаться всеми компиляторами. Хотя опять же повторюсь, в использовании второго варианта или int main() большой ошибки не будет.

Полностью последний стандарт C11 можно посмотреть по