Введение в язык программирования Си

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА И ПРИМЕР ПРОГРАММЫ НА СИ

 

Язык программирования Си - это универсальный язык с богатым набором операторов и компактным способом записи выражений. Благодаря гибкости, выразительности и компактности своих конструкций Си завоевал наибольшую популярность в среде профессиональных программистов и широко используется при разработке системных и прикладных программ.

Язык Си представляет собой удачный компромисс между желанием располагать теми возможностями, которые обычно предоставляют программисту столь понятные и удобные языки высокого уровня, и стремлением эффективно использовать особенности компьютера. Кроме набора средств, присущих современным языкам программирования высокого уровня (структурность, модульность, определяемые типы данных) в него включены средства для программирования «почти» на уровне ассемблера (использование указателей, побитовые операции, операции сдвига). Большой набор операторов позволяет писать компактные и эффективные программы. Однако, такие мощные средства требуют от программиста осторожности, аккуратности и хорошего знания языка со всеми его преимуществами и недостатками. В отличие от языков программирования типа Паскаль, требующих жесткой дисциплины программирования, ограничивающих свободу программиста, содействующих устранению многих ошибок в программах еще на стадии их трансляции, язык Си предоставляет программисту наибольшую свободу. Однако, ответственность за корректность программ при этом полностью ложится на программиста.

Си был создан Денисом Ритчи как инструмент для разработки операционной системы UNIX и реализован в рамках этой операционной системы. Название языка имеет случайное происхождение: «С» - третья буква английского алфавита. Это наименование говорит о чувстве юмора у создателей языка - его предшественником был язык В («В» - вторая буква английского алфавита).

В настоящее время имеется большое количество систем программирования на Си для разных типов компьютеров. Разработано много библиотек модулей, инструментальных средств разработки и отладки, облегчающих создание новых программ. Программы на Си обладают высокой мобильностью, без каких-либо изменений они переносятся, транслируются и выполняются на машинах различных типов.

Язык Си - компилирующего типа. Текст программы на Си, подготовленный с помощью текстового редактора, для получения объектного модуля обрабатывается компилятором, причем компиляция выполняется в два прохода. При первом проходе (претрансляцни) обрабатываются строки-директивы, начинающиеся со знака #, при втором - транслируется текст программы и создается объектный (машинный) код. Для получения загрузочного (исполняемого) модуля теперь необходимо отредактировать внешние связи объектного модуля - подсоединить к нему соответствующие библиотечные модули.

Рассмотрим простую программу на языке Си. Такой пример позволит нам выявить некоторые основные черты любой программы, написанной на языке Си.

Программа 82

#include<stdio.h>

main() /* Простая программа */ <

int num;

num =1,'

printf ("Это моя 1-я программа на языке Си.\n",num);)

 

Результат выполнения программы:

Это моя 1-я программа на языке Си.

Поясним строки этой программы.

#include<stdio.h> - подключение файла stdio.h, который является частью пакета, имеющегося в любом компиляторе языка Си и описывающего функции ввода-вывода (например, средства взаимодействия программы с терминалом). В качестве имени файла используется аббревиатура английских слов: STandard Input/Output header - стандартный заголовок ввода-вывода. Данная строка не является оператором языка Си. Символ # оказывает, что она должна быть обработана «препроцессором» компилятора. Препроцессор осуществляет некоторую предварительную обработку текста программы перед началом компиляции.

Main() - имя функции (в переводе с английского main - «главная»). Любая программа, написанная на языке Си, состоит из одной или более «функций», являющихся модулями, из которых она собирается. Данная программа состоит из одной функции main. Круглые скобки указывают именно на то, что main() - имя функции. Программа, написанная на языке Си всегда начинает выполняться с функции, называемой main(). Программист имеет возможность выбирать имена для всех используемых им функций, кроме main. В круглых скобках в общем случае содержится информация (параметры), передаваемые этой функции. В нашем примере параметры не требуются и, следовательно, в скобках ничего не содержится.

/* Простая программа */-комментарий. Использование комментариев облегчает процесс понимания программы любым программистом. Большим удобством при написании комментариев является возможность располагать их в той же строке, что и операции, которые они объясняют. Длинный комментарий может помещаться в отдельной строке или даже занимать несколько строк. Все, что находится между символом, указывающим начало комментария /*, и символом, указывающим его

конец */, игнорируется компилятором, поскольку он не в состоянии интерпретировать язык, отличный от Си.

{ } - фигурные скобки отмечают начало и конец тела функции. Фигурные скобки применяются также для того, чтобы объединить несколько операторов программы в сегмент или «блок».

int num; - оператор описания. С помощью такого оператора мы объявляем, что будем использовать в программе переменную num, которая принимает целые (int) значения.

Точка с запятой в конце строки является частью оператора языка Си, а не разделителем операторов, как в Паскале.

Слово int служит «ключевым словом», определяющим один из основных типов данных языка Си. Ключевыми словами называются специальные зарезервированные слова, используемые для построения фраз языка.

В языке Си все переменные должны быть объявлены. Это означает, что, во-первых, в начале программы необходимо привести список всех используемых переменных, а во-вторых, необходимо указать тип каждой из них. Вообще, объявление переменных считается «хорошим стилем» программирования.

num=l; - оператор присваивания. Служит для присваивания переменной num значения 1.

printf("этo моя %d-я программа на языке Си.\n",num); - вызов функции printf() форматного вывода на печать. Этот оператор выводит на печать значение переменной num в формате, содержащемся в строке в кавычках (в данном случае печатается приведенная в кавычках фраза. Символы %d указывают компилятору, где в выводимой строке и в какой форме необходимо вставить значение переменной num. Символ % сигнализирует программе, что, начиная с этой позиции, необходимо вывести значение переменной, a d указывает, что число надо печатать в десятичном формате.

Символы \n не появляются на экране. Эти символы служат директивой начать новую строку на устройстве вывода. Комбинация символов \n на самом деле представляет собой один символ, называемый «новая строка». Для этого символам (\n) не существует соответствующей клавиши на клавиатуре. Символ «новая строка» служит примером «управляющей последовательности», которую невозможно ввести с клавиатуры.

В общем случае обращение к этой функции имеет вид:

printf(<фopмaт>,<выpaжeниel>,<выpaжeниe2>,...,<выpaжeниeN>);

где <выражение1>, <выражение2>,..., <выражение№» - произвольные выражения, результаты которых надо вывести.

Управляющая строка «формат» содержит объекты двух типов: обычные символы, которые просто копируются в выходной поток (печатаются), и спецификации преобразования значений из внутреннего машинного представления в текстовое для вывода на печатающем устройстве.

Каждая спецификация преобразования начинается с символа % и заканчивается символом преобразования. Между % и символом преобразования могут (не обязательно) находиться

1) знак минус, указывающий, что преобразуемый параметр должен быть выровнен влево в своем поле;

2) целое число, задающее минимальный размер поля: преобразованный параметр будет напечатан в поле-минимум оказанного размера; если в преобразованном параметре символов меньше, чем размещается в указанном поле, то слева будут добавлены пробелы (или справа, если указано выравнивание влево);

3) строка цифр с начальным нулем - лишние позиции поля заполняются нулями, а не пробелами:

4) точка, отделяющая размер поля от последующей строки цифр (только для преобразования строк %s) - строка цифр указывает максимальное число символов, выводимых в одной строке.

Символы преобразования:

d - десятичное число со знаком;

u - десятичное число без знака;

О - восьмеричное число без знака (и без ведущего 0);

х - шестнадцатеричное число без знака (и без ведущего 0);

s - символьная строка;

с - одиночный символ;

f- действительное число в представлении с фиксированной точкой;

е-действительное число в экспоненциальном представлении;

g - наиболее короткое представление действительного числа; и др.

Функцией ввода, аналогичной функции вывода printf(), является scanf() - стандартная функция форматного ввода.

Обращение к этой функции имеет вид

sсаnf(<формат>,<&имя1>,<&имя2>,...,<&имяN>);

где <имя1>, <имя2>,..., <имяN> - имена переменных, значения которых надо ввести. Наличие символа "&" перед каждым именем обязательно (кроме переменных строкового типа), его смысл будет пояснен ниже.

При обращении к функции scanf выполнение программы приостанавливается, ожидается ввод значений указанных переменных, после чего работа программы продолжается.

В качестве спецификаций в формате можно использовать те же символы, что и в функции printf(). Спецификации формата должны соответствовать количеству и типу вводимых переменных. В управляющей строке функции scanf нет промежуточных управляющих символов между % и символом преобразования, за исключением "*". Если присутствует символ *, входное поле просто пропускается и никакого присваивания не производится. Обычные символы (кроме °о) сопоставляются с очередными (отличными от символов промежутков) символами входного потока, и в случае отличия дальнейший ввод игнорируется.

Программа 83

#include<stdio.h>

main()

(

int data,month,year; char name[15],town[15];

printf("Kaк вас зовут? "); scanf("%s",name); printf("Укажите дату, месяц и год вашего рождения.\пДата:");

scanf("%d",%data);

printf ("Месяц (числом):"); scanf ("%d", Sinonth);

printf("Год:"); scant("%d",&year);

printf("А в каком городе? "); scanf("%s",town);

printf("Вот мы и познакомились...\n");

printf("Вас зовут %s ",name); printf("Вы родились в городе %s (%d.%d.%d)",town,data, month,year);)

Результат работы программы:

Как вас зовут? Иван

Укажите дату, месяц и год вашего рождения.

Дата: 23

Месяц (номером): 02

Год: 1054

А в каком городе? Новгород

Вот мы н познакомились...

Вас зовут Иван

Вы родились в городе Новгород

(23.02.1054)