Старшинство и порядок вычисления

В приводимой ниже таблице сведены правила старшинства и ас-социативности всех операций, включая и те, которые мы еще необсуждали. Операции, расположенные в одной строке, имеютодин и тот же уровень старшинства; строки расположены в по-рядке убывания старшинства. Так, например, операции *, / и %имеют одинаковый уровень старшинства, который выше, чем уро-вень операций + и -. OPERATOR ASSOCIATIVITY () [] ->. LEFT TO RIGHT! \^ ++ -- - (TYPE) * & SIZEOF RIGHT TO LEFT * / % LEFT TO RIGHT + - LEFT TO RIGHT << >> LEFT TO RIGHT < <= > >= LEFT TO RIGHT ==!= LEFT TO RIGHT & LEFT TO RIGHT ^ LEFT TO RIGHT \! LEFT TO RIGHT && LEFT TO RIGHT \!\! LEFT TO RIGHT?: RIGHT TO LEFT = += -= ETC. RIGHT TO LEFT, (CHAPTER 3) LEFT TO RIGHT Операции -> и. Используются для доступа к элементам струк-тур; они будут описаны в главе 6 вместе с SIZEOF (размеробъекта). В главе 5 обсуждаются операции * (косвенная адре-сация) и & (адрес).Отметим, что уровень старшинства побитовых логических опера-ций &, ^ и э ниже уровня операций == и!=. Это приводит ктому, что осуществляющие побитовую проверку выражения, по-добные IF ((X & MASK) == 0)... Для получения правильных результатов должны заключаться вкруглые скобки. Как уже отмечалось ранее, выражения, в которые входитодна из ассоциативных и коммутативных операций (*, +, &, ^,э), могут перегруппировываться, даже если они заключены вкруглые скобки. В большинстве случаев это не приводит к ка-ким бы то ни было расхождениям; в ситуациях, где такие рас-хождения все же возможны, для обеспечения нужного порядкавычислений можно использовать явные промежуточные перемен-ные. В языке "C", как и в большинстве языков, не фиксируетсяпорядок вычисления операндов в операторе. Например в опера-торе вида X = F() + G(); сначала может быть вычислено F, а потом G, и наоборот; поэ-тому, если либо F, либо G изменяют внешнюю переменную, откоторой зависит другой операнд, то значение X может зависетьот порядка вычислений. Для обеспечения нужной последователь-ности промежуточные результаты можно опять запоминать вовременных переменных. Подобным же образом не фиксируется порядок вычисленияаргументов функции, так что оператор PRINTF("%D %D\N",++N,POWER(2,N)); может давать (и действительно дает) на разных машинах разныерезультаты в зависимости от того, увеличивается ли N до илипосле обращения к функции POWER. Правильным решением, конеч-но, является запись ++N;PRINTF("%D %D\N",N,POWER(2,N)); Обращения к функциям, вложенные операции присваивания,операции увеличения и уменьшения приводят к так называемым"побочным эффектам" - некоторые переменные изменяются какпобочный результат вычисления выражений. В любом выражении,в котором возникают побочные эффекты, могут существоватьочень тонкие зависимости от порядка, в котором определяютсявходящие в него переменные. примером типичной неудачной си-туации является оператор A[I] = I++; Возникает вопрос, старое или новое значение I служит в ка-честве индекса. Компилятор может поступать разными способамии в зависимости от своей интерпретации выдавать разные ре-зультаты. Тот случай, когда происходят побочные эффекты(присваивание фактическим переменным), - оставляется на ус-мотрение компилятора, так как наилучший порядок сильно зави-сит от архитектуры машины. Из этих рассуждений вытекает такая мораль: написаниепрограмм, зависящих от порядка вычислений, является плохимметодом программирования на любом языке. Конечно, необходимознать, чего следует избегать, но если вы не в курсе, как не-которые вещи реализованы на разных машинах, это неведениеможет предохранить вас от неприятностей. (Отладочная прог-рамма LINT укажет большинство мест, зависящих от порядка вы-числений.

* 3. Поток управления *

Управляющие операторы языка определяют порядок вычисле-ний. В приведенных ранее примерах мы уже встречались с наи-более употребительными управляющими конструкциями языка "C";здесь мы опишем остальные операторы управления и уточнимдействия операторов, обсуждавшихся ранее.

Операторы и блоки

Такие выражения, как X=0, или I++, или PRINTF(...),становятся операторами, если за ними следует точка с запя-той, как, например, X = 0; I++; PRINTF(...); В языке "C" точка с запятой является признаком конца опера-тора, а не разделителем операторов, как в языках типа алго-ла. Фигурные скобки /(и /) используются для объединенияописаний и операторов в составной оператор или блок, так чтоони оказываются синтаксически эквивалентны одному оператору.Один явный пример такого типа дают фигурные скобки, в кото-рые заключаются операторы, составляющие функцию, другой -фигурные скобки вокруг группы операторов в конструкциях IF,ELSE, WHILE и FOR.(на самом деле переменные могут быть опи-саны внутри любого блока; мы поговорим об этом в главе 4).Точка с запятой никогда не ставится после первой фигурнойскобки, которая завершает блок.

IF - ELSE

Оператор IF - ELSE используется при необходимости сде-лать выбор. Формально синтаксис имеет вид IF (выражение) оператор-1 ELSE оператор-2, Где часть ELSE является необязательной. Сначала вычисля-ется выражение; если оно "истинно" /т.е. значение выраженияотлично от нуля/, то выполняется оператор-1. Если оно ложно/значение выражения равно нулю/, и если есть часть с ELSE,то вместо оператора-1 выполняется оператор-2. Так как IF просто проверяет численное значение выраже-ния, то возможно некоторое сокращение записи. Самой очевид-ной возможностью является запись IF (выражение)вместо IF (выражение!=0) иногда такая запись является ясной и естественной, но време-нами она становится загадочной. То, что часть ELSE в конструкции IF - ELSE является нео-бязательной, приводит к двусмысленности в случае, когда ELSEопускается во вложенной последовательности операторов IF.Эта неоднозначность разрешается обычным образом - ELSE свя-зывается с ближайшим предыдущим IF, не содержащим ELSE.Например, в IF (N > 0) IF(A > B) Z = A; ELSE Z = B; конструкция ELSE относится к внутреннему IF, как мы и пока-зали, сдвинув ELSE под соответствующий IF. Если это не то,что вы хотите, то для получения нужного соответствия необхо-димо использовать фигурные скобки: IF (N > 0) { IF (A > B) Z = A;}ELSE Z = B; Tакая двусмысленность особенно пагубна в ситуациях типа IF (N > 0) FOR (I = 0; I < N; I++) IF (S[I] > 0) { PRINTF("..."); RETURN(I); }ELSE /* WRONG */ PRINTF("ERROR - N IS ZERO\N"); Запись ELSE под IF ясно показывает, чего вы хотите, но ком-пилятор не получит соответствующего указания и свяжет ELSE свнутренним IF. Ошибки такого рода очень трудно обнаруживают-ся. Между прочим, обратите внимание, что в IF (A > B) Z = A; ELSE Z = B; после Z=A стоит точка с запятой. Дело в том, что согласнограмматическим правилам за IF должен следовать оператор, авыражение типа Z=A, являющееся оператором, всегда заканчива-ется точкой с запятой.

ELSE - IF

Конструкция IF (выражение) оператор ELSE IF (выражение) оператор ELSE IF (выражение) оператор ELSE оператор встречается настолько часто, что заслуживает отдельногократкого рассмотрения. Такая последовательность операторовIF является наиболее распространенным способом программиро-вания выбора из нескольких возможных вариантов. выраженияпросматриваются последовательно; если какое-то выражениеоказывается истинным,то выполняется относящийся к нему опе-ратор, и этим вся цепочка заканчивается. Каждый оператор мо-жет быть либо отдельным оператором, либо группой операторовв фигурных скобках. Последняя часть с ELSE имеет дело со случаем, когда ниодно из проверяемых условий не выполняется. Иногда при этомне надо предпринимать никаких явных действий; в этом случаехвост ELSE оператор может быть опущен, или его можно использовать для контроля,чтобы засечь "невозможное" условие. Для иллюстрации выбора из трех возможных вариантов при-ведем программу функции, которая методом половинного деленияопределяет, находится ли данное значение х в отсортированноммассиве V. Элементы массива V должны быть расположены в по-рядке возрастания. Функция возвращает номер позиции (числомежду 0 и N-1), в которой значение х находится в V, и -1,если х не содержится в V. BINARY(X, V, N) /* FIND X IN V[0]...V[N-1] */INT X, V[], N;{ INT LOW, HIGH, MID; LOW = 0; HIGH = N - 1; WHILE (LOW <= HIGH) { MID = (LOW + HIGH) / 2; IF (X < V[MID]) HIGH = MID - 1; ELSE IF (X > V[MID]) LOW = MID + 1; ELSE /* FOUND MATCH */ RETURN(MID); } RETURN(-1);} Основной частью каждого шага алгоритма является провер-ка, будет ли х меньше, больше или равен среднему элементуV[MID]; использование конструкции ELSE - IF здесь вполне ес-тественно.

Переключатель

Оператор SWITCH дает специальный способ выбора одного измногих вариантов, который заключается в проверке совпадениязначения данного выражения с одной из заданных констант исоответствующем ветвлении. В главе 1 мы привели программуподсчета числа вхождений каждой цифры, символов пустых про-межутков и всех остальных символов, использующую последова-тельность IF...ELSE IF...ELSE. Вот та же самая программа спереключателем. MAIN() /* COUNT DIGITS,WHITE SPACE, OTHERS */{ INT C, I, NWHITE, NOTHER, NDIGIT[10]; NWHITE = NOTHER = 0; FOR (I = 0; I < 10; I++) NDIGIT[I] = 0; WHILE ((C = GETCHAR())!= EOF) SWITCH (C) { CASE '0': CASE '1': CASE '2': CASE '3': CASE '4': CASE '5': CASE '6': CASE '7': CASE '8': CASE '9': NDIGIT[C-'0']++; BREAK; CASE ' ': CASE '\N': CASE '\T': NWHITE++; BREAK; DEFAULT: NOTHER++; BREAK; } PRINTF("DIGITS ="); FOR (I = 0; I < 10; I++) PRINTF(" %D", NDIGIT[I]); PRINTF("\NWHITE SPACE = %D, OTHER = %D\N", NWHITE, NOTHER); Переключатель вычисляет целое выражение в круглых скоб-ках (в данной программе - значение символа с) и сравниваетего значение со всеми случаями (CASE). Каждый случай долженбыть помечен либо целым, либо символьной константой, либоконстантным выражением. Если значение константного выраже-ния, стоящего после вариантного префикса CASE, совпадает созначением целого выражения, то выполнение начинается с этогослучая. Если ни один из случаев не подходит, то выполняетсяоператор после префикса DEFAULT. Префикс DEFAULT являетсянеобязательным,если его нет, и ни один из случаев не подхо-дит, то вообще никакие действия не выполняются. Случаи и вы-бор по умолчанию могут располагаться в любом порядке. Всеслучаи должны быть различными. Оператор BREAK приводит к немедленному выходу из перек-лючателя. Поскольку случаи служат только в качестве меток,то если вы не предпримите явных действий после выполненияоператоров, соответствующих одному случаю, вы провалитесь наследующий случай. Операторы BREAK и RETURN являются самымобычным способом выхода из переключателя. Как мы обсудимпозже в этой главе, оператор BREAк можно использовать и длянемедленного выхода из операторов цикла WHILE, FOR и DO. Проваливание сквозь случаи имеет как свои достоинства,так и недостатки. К положительным качествам можно отнестито, что оно позволяет связать несколько случаев с одним дей-ствием, как было с пробелом, табуляцией и новой строкой внашем примере. Но в то же время оно обычно приводит к необ-ходимости заканчивать каждый случай оператором BREAK, чтобыизбежать перехода к следующему случаю. Проваливание с одногослучая на другой обычно бывает неустойчивым, так как оносклонно к расщеплению при модификации программы. За исключе-нием, когда одному вычислению соответствуют несколько меток,проваливание следует использовать умеренно. Заведите привычку ставить оператор BREAK после последне-го случая (в данном примере после DEFAULT), даже если это неявляется логически необходимым. В один прекрасный день, ког-да вы добавите в конец еще один случай, эта маленькая мерапредосторожности избавит вас от неприятностей. Упражнение 3-1 -------------- Напишите программу для функции EXPAND(S, T), которая ко-пирует строку S в т, заменяя при этом символы табуляции иновой строки на видимые условные последовательности, как \Nи \т. используйте переключатель.

Циклы - WHILE и FOR

Мы уже сталкивались с операторами цикла WHILE и FOR. Вконструкции WHILE (выражение) оператор вычисляется выражение. Если его значение отлично от нуля, товыполняется оператор и выражение вычисляется снова. Этотцикл продолжается до тех пор, пока значение выражения нестанет нулем, после чего выполнение программы продолжается сместа после оператора. Оператор FOR (выражение 1; выражение 2; выражение 3) оператор эквивалентен последовательности выражение 1;WHILE (выражение 2) { оператор выражение 3;} Грамматически все три компонента в FOR являются выражениями.наиболее распространенным является случай, когда выражение 1и выражение 3 являются присваиваниями или обращениями к фун-кциям, а выражение 2 - условным выражением. любая из трехчастей может быть опущена, хотя точки с запятой при этомдолжны оставаться. Если отсутствует выражение 1 или выраже-ние 3, то оно просто выпадает из расширения. Если же отсутс-твует проверка, выражение 2, то считается, как будто оновсегда истинно, так что FOR (;;) {... } является бесконечным циклом, о котором предполагается, чтоон будет прерван другими средствами (такими как BREAK илиRETURN). Использовать ли WHILE или FOR - это, в основном деловкуса. Например в WHILE ((C = GETCHAR()) == ' ' \!\! C == '\N' \!\! C == '\T'); /* SKIP WHITE SPACE CHARACTERS */ нет ни инициализации, ни реинициализации, так что цикл WHILевыглядит самым естественным. Цикл FOR, очевидно, предпочтительнее там, где имеетсяпростая инициализация и реинициализация, поскольку при этомуправляющие циклом операторы наглядным образом оказываютсявместе в начале цикла. Это наиболее очевидно в конструкции FOR (I = 0; I < N; I++) которая является идиомой языка "C" для обработки первых Nэлементов массива, аналогичной оператору цикла DO в фортранеи PL/1. Аналогия, однако, не полная, так как границы цикламогут быть изменены внутри цикла, а управляющая переменнаясохраняет свое значение после выхода из цикла, какова бы нибыла причина этого выхода. Поскольку компонентами FOR могутбыть произвольные выражения, они не ограничиваются толькоарифметическими прогрессиями. Тем не менее является плохимстилем включать в FOR вычисления, которые не относятся к уп-равлению циклом, лучше поместить их в управляемые цикломоператоры. В качестве большего по размеру примера приведем другойвариант функции ATOI, преобразующей строку в ее численныйэквивалент. Этот вариант является более общим; он допускаетприсутствие в начале символов пустых промежутков и знака +или -. (В главе 4 приведена функция ATOF, которая выполняетто же самое преобразование для чисел с плавающей точкой). Общая схема программы отражает форму поступающих данных: - пропустить пустой промежуток, если он имеется - извлечь знак, если он имеется - извлечь целую часть и преобразовать ее Каждый шаг выполняет свою часть работы и оставляет все вподготовленном состоянии для следующей части. Весь процессзаканчивается на первом символе, который не может бытьчастью числа. ATOI(S) /* CONVERT S TO INTEGER */CHAR S[];{INT I, N, SIGN;FOR(I=0;S[I]==' ' \!\! S[I]=='\N' \!\! S[I]=='\T';I++); /* SKIP WHITE SPACE */SIGN = 1;IF(S[I] == '+' \!\! S[I] == '-') /* SIGN */ SIGN = (S[I++]=='+')? 1: - 1;FOR(N = 0; S[I] >= '0' && S[I] <= '9'; I++) N = 10 * N + S[I] - '0';RETURN(SIGN * N);} Преимущества централизации управления циклом становятсяеще более очевидными, когда имеется несколько вложенных цик-лов. Следующая функция сортирует массив целых чисел по мето-ду шелла. основная идея сортировки по шеллу заключается втом, что сначала сравниваются удаленные элементы, а не смеж-ные, как в обычном методе сортировки. Это приводит к быстро-му устранению большой части неупорядоченности и сокращаетпоследующую работу. Интервал между элементами постепенносокращается до единицы, когда сортировка фактически превра-щается в метод перестановки соседних элементов.SHELL(V, N) /* SORT V[0]...V[N-1] INTO INCREASING ORDER */INT V[], N;{ INT GAP, I, J, TEMP; FOR (GAP = N/2; GAP > 0; GAP /= 2) FOR (I = GAP; I < N; I++) FOR (J=I-GAP; J>=0 && V[J]>V[J+GAP]; J-=GAP) { TEMP = V[J]; V[J] = V[J+GAP]; V[J+GAP] = TEMP; }} Здесь имеются три вложенных цикла. Самый внешний цикл управ-ляет интервалом между сравниваемыми элементами, уменьшая егоот N/2 вдвое при каждом проходе, пока он не станет равнымнулю. Средний цикл сравнивает каждую пару элементов, разде-ленных на величину интервала; самый внутренний цикл перес-тавляет любую неупорядоченную пару. Так как интервал в концеконцов сводится к единице, все элементы в результате упоря-дочиваются правильно. Отметим, что в силу общности конструк-ции FOR внешний цикл укладывается в ту же самую форму, что иостальные, хотя он и не является арифметической прогрессией. Последней операцией языка "C" является запятая ",", ко-торая чаще всего используется в операторе FOR. Два выраже-ния, разделенные запятой, вычисляются слева направо, причемтипом и значением результата являются тип и значение правогооперанда. Таким образом, в различные части оператора FORможно включить несколько выражений, например, для параллель-ного изменения двух индексов. Это иллюстрируется функциейREVERSE(S), которая располагает строку S в обратном порядкена том же месте. REVERSE(S) /* REVERSE STRING S IN PLACE */ CHAR S[]; { INT C, I, J; FOR(I = 0, J = STRLEN(S) - 1; I < J; I++, J--) { C = S[I]; S[I] = S[J]; S[J] = C; } } Запятые, которые разделяют аргументы функций, переменные вописаниях и т.д., не имеют отношения к операции запятая и необеспечивают вычислений слева направо. Упражнение 3-2 --------------- Составьте программу для функции EXPAND(S1,S2), котораярасширяет сокращенные обозначения вида а-Z из строки S1 вэквивалентный полный список авс...XYZ в S2. Допускаются сок-ращения для строчных и прописных букв и цифр. Будьте готовыиметь дело со случаями типа а-в-с, а-Z0-9 и -а-Z. (Полезноесоглашение состоит в том, что символ -, стоящий в начале иликонце, воспринимается буквально).

Цикл DO - WHILE

Как уже отмечалось в главе 1, циклы WHILE и FOR обладаюттем приятным свойством, что в них проверка окончания осущес-твляется в начале, а не в конце цикла. Третий оператор циклаязыка "C", DO-WHILE, проверяет условие окончания в конце,после каждого прохода через тело цикла; тело цикла всегдавыполняется по крайней мере один раз. Синтаксис этого опера-тора имеет вид: DO операторWHILE (выражение) Сначала выполняется оператор, затем вычисляется выражение.Если оно истинно, то оператор выполняется снова и т.д. Есливыражение становится ложным, цикл заканчивается. Как и можно было ожидать, цикл DO-WHILE используетсязначительно реже, чем WHILE и FOR, составляя примерно пятьпроцентов от всех циклов. Тем не менее, иногда он оказывает-ся полезным, как, например, в следующей функции ITOA, кото-рая преобразует число в символьную строку (обратная функцииATOI). Эта задача оказывается несколько более сложной, чемможет показаться сначала. Дело в том, что простые методы вы-деления цифр генерируют их в неправильном порядке. Мы пред-почли получить строку в обратном порядке, а затем обратитьее.ITOA(N,S) /*CONVERT N TO CHARACTERS IN S */CHAR S[];INT N;{INT I, SIGN; IF ((SIGN = N) < 0) /* RECORD SIGN */ N = -N; /* MAKE N POSITIVE */I = 0;DO { /* GENERATE DIGITS IN REVERSE ORDER */ S[I++] = N % 10 + '0';/* GET NEXT DIGIT */} WHILE ((N /=10) > 0); /* DELETE IT */IF (SIGN < 0) S[I++] = '-'S[I] = '\0';REVERSE(S);} Цикл DO-WHILE здесь необходим, или по крайней мере удобен,поскольку, каково бы ни было значение N, массив S должен со-держать хотя бы один символ. Мы заключили в фигурные скобкиодин оператор, составляющий тело DO-WHILе, хотя это и необязательно, для того, чтобы торопливый читатель не принялчасть WHILE за начало оператора цикла WHILE. Упражнение 3-3 -------------- При представлении чисел в двоичном дополнительном коденаш вариант ITOA не справляется с наибольшим отрицательнымчислом, т.е. Со значением N рAвным -2 в степени м-1, где м -размер слова. объясните почему. Измените программу так, что-бы она правильно печатала это значение на любой машине. Упражнение 3-4 -------------- Напишите аналогичную функцию ITOB(N,S), которая преобра-зует целое без знака N в его двоичное символьное представле-ние в S. Запрограммируйте функцию ITOH, которая преобразуетцелое в шестнадцатеричное представление. Упражнение 3-5 --------------- Напишите вариант Iтоа, который имеет три, а не два аргу-мента. Третий аргумент - минимальная ширина поля; преобразо-ванное число должно, если это необходимо, дополняться слевапробелами, так чтобы оно имело достаточную ширину.

Оператор BREAK

Иногда бывает удобным иметь возможность управлять выхо-дом из цикла иначе, чем проверкой условия в начале или вконце. Оператор BRеак позволяет выйти из операторов FOR,WHILE и DO до окончания цикла точно так же, как и из перек-лючателя. Оператор BRеак приводит к немедленному выходу изсамого внутреннего охватывающего его цикла (или переключате-ля). Следующая программа удаляет хвостовые пробелы и табуля-ции из конца каждой строки файла ввода. Она использует опе-ратор BRеак для выхода из цикла, когда найден крайний правыйотличный от пробела и табуляции символ. #DEFINE MAXLINE 1000 MAIN() /* REMOVE TRAILING BLANKS AND TABS */ { INT N; CHAR LINE[MAXLINE]; WHILE ((N = GETLINE(LINE,MAXLINE)) > 0) { WHILE (--N >= 0) IF (LINE[N]!= ' ' && LINE[N]!= '\T' && LINE[N]!= '\N') BREAK; LINE[N+1] = '\0'; PRINTF("%S\N",LINE); } } Функция GETLINE возвращает длину строки. Внутренний циклначинается с последнего символа LINE (напомним, что --Nуменьшает N до использования его значения) и движется в об-ратном направлении в поиске первого символа, который отли-чен от пробела, табуляции или новой строки. Цикл прерывает-ся, когда либо найден такой символ, либо N становится отри-цательным (т.е., когда просмотрена вся строка). Советуем вамубедиться, что такое поведение правильно и в том случае,когда строка состоит только из символов пустых промежутков. В качестве альтернативы к BRеак можно ввести проверку всам цикл: WHILE ((N = GETLINE(LINE,MAXLINE)) > 0) { WHILE (--N >= 0 && (LINE[N] == ' ' \!\! LINE[N] == '\T' \!\! LINE[N] == '\N'));...} Это уступает предыдущему варианту, так как проверка стано-вится труднее для понимания. Проверок, которые требуют пе-реплетения &&, \!\!,! И круглых скобок, по возможности сле-дует избегать.

Оператор CONTINUE

Оператор CONTINUE родственен оператору BRеак, но исполь-зуется реже; он приводит к началу следующей итерации охваты-вающего цикла (FOR, WHILE, DO). В циклах WHILE и DO это оз-начает непосредственный переход к выполнению проверочнойчасти; в цикле FOR управление передается на шаг реинициали-зации. (Оператор CONTINUE применяется только в циклах, но нев переключателях. Оператор CONTINUE внутри переключателявнутри цикла вызывает выполнение следующей итерации цикла). В качестве примера приведем фрагмент, который обрабаты-вает только положительные элементы массива а; отрицательныезначения пропускаются. FOR (I = 0; I < N; I++) { IF (A[I] < 0) /* SKIP NEGATIVE ELEMENTS */ CONTINUE;... /* DO POSITIVE ELEMENTS */} Оператор CONTINUE часто используется, когда последующаячасть цикла оказывается слишком сложной, так что рассмотре-ние условия, обратного проверяемому, приводит к слишком глу-бокому уровню вложенности программы. Упражнение 3-6 Напишите программу копирования ввода на вывод, с тем ис-ключением, что из каждой группы последовательных одинаковыхстрок выводится только одна. (Это простой вариант утилитыUNIQ систем UNIX).

Оператор GOTO и метки

В языке "C" предусмотрен и оператор GOTO, которым беско-нечно злоупотребляют, и метки для ветвления. С формальнойточки зрения оператор GOTO никогда не является необходимым,и на практике почти всегда можно обойтись без него. Мы неиспользовали GOTO в этой книге. Тем не менее, мы укажем несколько ситуаций, где операторGOTO может найти свое место. Наиболее характерным являетсяего использование тогда, когда нужно прервать выполнение внекоторой глубоко вложенной структуре, например, выйти сразуиз двух циклов. Здесь нельзя непосредственно использоватьоператор BRеак, так как он прерывает только самый внутреннийцикл. Поэтому: FOR (...) FOR (...) {... IF (DISASTER) GOTO ERROR; }... ERROR: CLEAN UP THE MESS Если программа обработки ошибок нетривиальна и ошибки могутвозникать в нескольких местах, то такая организация оказыва-ется удобной. Метка имеет такую же форму, что и имя перемен-ной, и за ней всегда следует двоеточие. Метка может бытьприписана к любому оператору той же функции, в которой нахо-дится оператор GOTO. В качестве другого примера рассмотрим задачу нахожденияпервого отрицательного элемента в двумерном массиве. (Много-мерные массивы рассматриваются в главе 5). Вот одна из воз-можностей: FOR (I = 0; I < N; I++) FOR (J = 0; J < M; J++) IF (V[I][J] < 0) GOTO FOUND; /* DIDN'T FIND */...FOUND: /* FOUND ONE AT POSITION I, J */... Программа, использующая оператор GOTO, всегда может бытьнаписана без него, хотя, возможно, за счет повторения неко-торых проверок и введения дополнительных переменных. Напри-мер, программа поиска в массиве примет вид: FOUND = 0;FOR (I = 0; I < N &&!FOUND; I++) FOR (J = 0; J < M &&!FOUND; J++) FOUND = V[I][J] < 0;IF (FOUND) /* IT WAS AT I-1, J-1 */...ELSE /* NOT FOUND */... Хотя мы не являемся в этом вопросе догматиками, нам всеже кажется, что если и нужно использовать оператор GOTO, товесьма умеренно.

* 4. Функции и структура программ *

Функции разбивают большие вычислительные задачи на ма-ленькие подзадачи и позволяют использовать в работе то, чтоуже сделано другими, а не начинать каждый раз с пустого мес-та. Соответствующие функции часто могут скрывать в себе де-тали проводимых в разных частях программы операций, знатькоторые нет необходимости, проясняя тем самым всю программу,как целое, и облегчая мучения при внесении изменений. Язык "C" разрабатывался со стремлением сделать функцииэффективными и удобными для использования; "C"-программыобычно состоят из большого числа маленьких функций, а не изнескольких больших. Программа может размещаться в одном илинескольких исходных файлах любым удобным образом; исходныефайлы могут компилироваться отдельно и загружаться вместенаряду со скомпилированными ранее функциями из библиотек. Мыздесь не будем вдаваться в детали этого процесса, посколькуони зависят от используемой системы. Большинство программистов хорошо знакомы с "библиотечны-ми" функциями для ввода и вывода /GETCHAR, PUTCHAR/ и длячисленных расчетов /SIN, COS, SQRT/. В этой главе мы сообщимбольше о написании новых функций.

Основные сведения

Для начала давайте разработаем и составим программу пе-чати каждой строки ввода, которая содержит определенную ком-бинацию символов. /Это - специальный случай утилиты GREPсистемы "UNIX"/. Например, при поиске комбинации "THE" в на-боре строк NOW IS THE TIME FOR ALL GOOD MEN TO COME TO THE AID OF THEIR PARTYв качестве выхода получим NOW IS THE TIME MEN TO COME TO THE AID OF THEIR PARTY основная схема выполнения задания четко разделяется на тричасти: WHILE (имеется еще строка) IF (строка содержит нужную комбинацию) вывод этой строки Конечно, возможно запрограммировать все действия в видеодной основной процедуры, но лучше использовать естественнуюструктуру задачи и представить каждую часть в виде отдельнойфункции. С тремя маленькими кусками легче иметь дело, чем содним большим, потому что отдельные не относящиеся к сущест-ву дела детали можно включить в функции и уменьшить возмож-ность нежелательных взаимодействий. Кроме того, эти кускимогут оказаться полезными сами по себе. "Пока имеется еще строка" - это GETLINE, функция, кото-рую мы запрограммировали в главе 1, а "вывод этой строки" -это функция PRINTF, которую уже кто-то подготовил для нас.Это значит, что нам осталось только написать процедуру дляопределения, содержит ли строка данную комбинацию символовили нет. Мы можем решить эту проблему, позаимствовав разра-ботку из PL/1: функция INDEX(S,т) возвращает позицию, илииндекс, строки S, где начинается строка T, и -1, если S несодержит т. В качестве начальной позиции мы используем 0, ане 1, потому что в языке "C" массивы начинаются с позициинуль. Когда нам в дальнейшем понадобится проверять на совпа-дение более сложные конструкции, нам придется заменить толь-ко функцию INDEX; остальная часть программы останется той жесамой. После того, как мы потратили столько усилий на разработ-ку, написание программы в деталях не представляет затрудне-ний. ниже приводится целиком вся программа, так что вы може-те видеть, как соединяются вместе отдельные части. Комбина-ция символов, по которой производится поиск, выступает покав качестве символьной строки в аргументе функции INDEX, чтоне является самым общим механизмом. Мы скоро вернемся к об-суждению вопроса об инициализации символьных массивов и вглаве 5 покажем, как сделать комбинацию символов параметром,которому присваивается значение в ходе выполнения программы.Программа также содержит новый вариант функции GETLINE; вамможет оказаться полезным сравнить его с вариантом из главы1. #DEFINE MAXLINE 1000MAIN() /* FIND ALL LINES MATCHING A PATTERN */{ CHAR LINE[MAXLINE]; WHILE (GETLINE(LINE, MAXLINE) > 0) IF (INDEX(LINE, "THE") >= 0) PRINTF("%S", LINE); }GETLINE(S, LIM) /* GET LINE INTO S, RETURN LENGTH * CHAR S[]; INT LIM; { INT C, I; I = 0;WHILE(--LIM>0 && (C=GETCHAR())!= EOF && C!= '\N') S[I++] = C; IF (C == '\N') S[I++] = C; S[I] = '\0'; RETURN(I); } INDEX(S,T) /* RETURN INDEX OF T IN S,-1 IF NONE */ CHAR S[], T[]; { INT I, J, K; FOR (I = 0; S[I]!= '\0'; I++) { FOR(J=I, K=0; T[K]!='\0' && S[J] == T[K]; J++; K++); IF (T[K] == '\0') RETURN(I); } RETURN(-1); } Каждая функция имеет вид имя (список аргументов, если ониимеются) описания аргументов, если они имеются { описания и операторы, если они имеются } Как и указывается, некоторые части могут отсутство-вать; минимальной функцией является DUMMY () { } которая не совершает никаких действий. /Такая ничего не делающая функция иногда оказываетсяудобной для сохранения места для дальнейшего развития прог-раммы/. если функция возвращает что-либо отличное от целогозначения, то перед ее именем может стоять указатель типа;этот вопрос обсуждается в следующем разделе. Программой является просто набор определений отдельныхфункций. Связь между функциями осуществляется через аргумен-ты и возвращаемые функциями значения /в этом случае/; ееможно также осуществлять через внешние переменные. Функциимогут располагаться в исходном файле в любом порядке, а самаисходная программа может размещаться на нескольких файлах,но так, чтобы ни одна функция не расщеплялась. Оператор RETURN служит механизмом для возвращения зна-чения из вызванной функции в функцию, которая к ней обрати-лась. За RETURN может следовать любое выражение: RETURN (выражение) Вызывающая функция может игнорировать возвращаемоезначение, если она этого пожелает. Более того, после RETURNможет не быть вообще никакого выражения; в этом случае в вы-зывающую программу не передается никакого значения. Управле-ние также возвращется в вызывающую программу без передачикакого-либо значения и в том случае, когда при выполнении мы"проваливаемся" на конец функции, достигая закрывающейсяправой фигурной скобки. EСли функция возвращает значение изодного места и не возвращает никакого значения из другогоместа, это не является незаконным, но может быть признакомкаких-то неприятностей. В любом случае "значением" функции,которая не возвращает значения, несомненно будет мусор. От-ладочная программа LINT проверяет такие ошибки. Механика компиляции и загрузки "C"-программ, располо-женных в нескольких исходных файлах, меняется от системы ксистеме. В системе "UNIX", например, эту работу выполняеткоманда 'CC', упомянутая в главе 1. Предположим, что трифункции находятся в трех различных файлах с именами MAIN.с,GETLINE.C и INDEX.с. Тогда команда CC MAIN.C GETLINE.C INDEX.C компилирует эти три файла, помещает полученный настраиваемыйобъектный код в файлы MAIN.O, GETLINE.O и INDEX.O и загружа-ет их всех в выполняемый файл, называемый A.OUT. Если имеется какая-то ошибка, скажем в MAIN.C, то этотфайл можно перекомпилировать отдельно и загрузить вместе спредыдущими объектными файлами по команде CC MAIN.C GETLIN.O INDEX.O Команда 'CC' использует соглашение о наименовании с ".с"и ".о" для того, чтобы отличить исходные файлы от объектных. Упражнение 4-1 ---------------- Составьте программу для функции RINDEX(S,T), котораявозвращает позицию самого правого вхождения т в S и -1, еслиS не содержит T.