Справочник функций

Ваш аккаунт

Войти через: 
Забыли пароль?
Регистрация
Информацию о новых материалах можно получать и без регистрации:

Последние темы форума

Показать новые сообщения »

Почтовая рассылка

Подписчиков: 6310
Последний выпуск: 19.06.2015

ЯЗЫК С

     2. Типы, операции и выражения.
 
     Переменные и константы являются основными объектами, с
 которыми оперирует программа. Описания перечисляют перемен-
 ные, которые будут использоваться, указывают их тип и, воз-
 можно, их начальные значения. Операции определяют, что с ни-
 ми будет сделано. выражения объединяют переменные и констан-
 ты для получения новых значений. Все это - темы настоящей
 главы.
 
     2.1. Имена переменных.
 
     Хотя мы этого сразу прямо не сказали, существуют некото-
 рые ограничения на имена переменных и символических конс-
 тант. Имена составляются из букв и цифр; первый символ дол-
 жен быть буквой. Подчеркивание "_" тоже считается буквой;
 это полезно для удобочитаемости длинных имен переменных.
 Прописные и строчные буквы различаются; традиционная практи-
 ка в "с" - использовать строчные буквы для имен переменных,
 а прописные - для символических констант.
     Играют роль только первые восемь символов внутреннего
 имени, хотя использовать можно и больше. Для внешних имен,
 таких как имена функций и внешних переменных, это число мо-
 жет оказаться меньше восьми, так как внешние имена использу-
 ются различными ассемблерами и загрузчиками. Детали приво-
 дятся в приложении а. Кроме того, такие ключевые слова как
 IF, ELSE, INT, FLOAT и т.д., зарезервированы: вы не можете
 использовать их в качестве имен переменных. (Они пишутся
 строчными буквами).
     Конечно, разумно выбирать имена переменных таким обра-
 зом, чтобы они означали нечто, относящееся к назначению пе-
 ременных, и чтобы было менее вероятно спутать их при написа-
 нии.
 
     2.2. Типы и размеры данных.
 
     Языке "C" имеется только несколько основных типов дан-
 ных:
 CHAR один байт, в котором может находиться один символ из
 внутреннего набора символов.
 INT Целое, обычно соответствующее естественному размеру це-
 лых в используемой машине.
 FLOAT С плавающей точкой одинарной точности.
 DOUBLE С плавающей точкой двойной точности.
     Кроме того имеется ряд квалификаторов, которые можно ис-
 пользовать с типом INT: SHORT (короткое), LONG (длинное) и
 UNSIGNED (без знака). Квалификаторы SHORT и LONG указывают
 на различные размеры целых. Числа без знака подчиняются за-
 конам арифметики по модулю 2 в степени N, где N - число би-
 тов в INT; числа без знаков всегда положительны. Описания с
 квалификаторами имеют вид:
 
    SHORT INT X;
    LONG INT Y;
    UNSIGNED INT Z;
     
                           - 40 -
     
     Cлово INT в таких ситуациях может быть опущено, что
 обычно и делается.
     Количество битов, отводимых под эти объекты зависит от
 имеющейся машины; в таблице ниже приведены некоторые харак-
 терные значения.
 
            Таблица 1
   ---------------------------------------------------------
               !
    DEC PDP-11   HONEYWELL    IBM 370     INTERDATA  !
               6000          8/32     !
               !
        ASCII       ASCII       EBCDIC      ASCII    !
               !
     CHAR     8-BITS      9-BITS      8-BITS      8-BITS   !
     INT     16          36       32         32       !
     SHORT    16          36       16         16       !
     LONG     32          36       32         32       !
     FLOAT    32          36       32         32       !
     DOUBLE   64          72       64         64       !
               !
   ---------------------------------------------------------
 
     Цель состоит в том, чтобы SHORT и LONG давали возмож-
 ность в зависимости от практических нужд использовать раз-
 личные длины целых; тип INT отражает наиболее "естественный"
 размер конкретной машины. Как вы видите, каждый компилятор
 свободно интерпретирует SHORT и LONG в соответствии со свои-
 ми аппаратными средствами. Все, на что вы можете твердо по-
 лагаться, это то, что SHORT не длиннее, чем LONG.
 
      2.3. Константы.
 
     Константы типа INT и FLOAT мы уже рассмотрели. Отметим
 еще только, что как обычная
 
  123.456е-7,
 
 так и "научная" запись
 
  0.12е3
 
 для FLOAT является законной.
     Каждая константа с плавающей точкой считается имеющей
 тип DOUBLE, так что обозначение "E" служит как для FLOAT,
 так и для DOUBLE.
     Длинные константы записываются в виде 123L. Обычная це-
 лая константа, которая слишком длинна для типа INT, рассмат-
 ривается как LONG.
     
                           - 41 -
     
     Существует система обозначений для восьмеричных и шест-
 надцатеричных констант: лидирующий 0(нуль) в константе типа
 INT указывает на восьмеричную константу, а стоящие впереди
 0X соответствуют шестнадцатеричной константе. Например, де-
 сятичное число 31 можно записать как 037 в восьмеричной фор-
 ме и как 0X1F в шестнадцатеричной. Шестнадцатеричные и вось-
 меричные константы могут также заканчиваться буквой L, что
 делает их относящимися к типу LONG.
 
      2.3.1. Символьная константа.
 
     Символьная константа - это один символ, заключенный в
 одинарные кавычки, как, например, 'х'. Значением символьной
 константы является численное значение этого символа во внут-
 реннем машинном наборе символов. Например, в наборе символов
 ASCII символьный нуль, или '0', имеет значение 48, а в коде
 EBCDIC - 240, и оба эти значения совершенно отличны от числа
 0. Написание '0' вместо численного значения, такого как 48
 или 240, делает программу не зависящей от конкретного чис-
 ленного представления этого символа в данной машине. Сим-
 вольные константы точно так же участвуют в численных опера-
 циях, как и любые другие числа, хотя наиболее часто они ис-
 пользуются в сравнении с другими символами. Правила преобра-
 зования будут изложены позднее.
     Некоторые неграфические символы могут быть представлены
 как символьные константы с помощью условных последователь-
 ностей, как, например, \N (новая строка), \T (табуляция), \0
 (нулевой символ), \\ (обратная косая черта), \' (одинарная
 кавычка) и т.д. Хотя они выглядят как два символа, на самом
 деле являются одним. Кроме того, можно сгенерировать произ-
 вольную последовательность двоичных знаков размером в байт,
 если написать
 
    '\DDD'
 
 где DDD - от одной до трех восьмеричных цифр, как в
 
    #DEFINE  FORMFEED  '\014'  /* FORM FEED */
 
     Символьная константа '\0', изображающая символ со значе-
 нием 0, часто записывается вместо целой константы 0 , чтобы
 подчеркнуть символьную природу некоторого выражения.
 
    2.3.2. Константное выражение
 
     Константное выражение - это выражение, состоящее из од-
 них констант. Такие выражения обрабатываются во время компи-
 ляции, а не при прогоне программы, и соответственно могут
 быть использованы в любом месте, где можно использовать кон-
 станту, как, например в
           
     
                           - 42 -
     
   #DEFINE MAXLINE 1000
   CHAR LINE[MAXLINE+1];
 
 или
 
  SECONDS = 60 * 60 * HOURS;
 
     2.3.3. Строчная константа
 
     Строчная константа - это последовательность, состоящая
 из нуля или более символов, заключенных в двойные кавычки,
 как, например,
 
   "I AM A STRING"    /* я - строка */
 или
   ""    /* NULL STRING */     /* нуль-строка */
 
     Кавычки не являются частью строки, а служат только для
 ее ограничения. те же самые условные последовательности, ко-
 торые использовались в символьных константах, применяются и
 в строках; символ двойной кавычки изображается как \".
     С технической точки зрения строка представляет собой
 массив, элементами которого являются отдельные символы. Что-
 бы программам было удобно определять конец строки, компиля-
 тор автоматически помещает в конец каждой строки нуль-символ
 \0. Такое представление означает, что не накладывается конк-
 ретного ограничения на то, какую длину может иметь строка, и
 чтобы определить эту длину, программы должны просматривать
 строку полностью. При этом для физического хранения строки
 требуется на одну ячейку памяти больше, чем число заключен-
 ных в кавычки символов. Следующая функция STRLEN(S) вычисля-
 ет длину символьной строки S не считая конечный символ \0.
 
  STRLEN(S)       /* RETURN LENGTH OF S */
  CHAR  S[];
  {
     INT I;
 
     I = 0;
     WHILE (S[I] != '\0')
             ++I;
     RETURN(I);
  }
 
     Будьте внимательны и не путайте символьную константу со
 строкой, содержащей один символ: 'X' - это не то же самое,
 что "X". Первое - это отдельный символ, использованный с
 целью получения численного значения, соответствующего букве
 х в машинном наборе символов. Второе - символьная строка,
 состоящая из одного символа (буква х) и \0.
           
                           - 43 -
      2.4. Описания
 
     Все переменные должны быть описаны до их использования,
 хотя некоторые описания делаются неявно, по контексту. Опи-
 сание состоит из спецификатора типа и следующего за ним
 списка переменных, имеющих этот тип, как, например,
 
 INT LOWER, UPPER, STEP;
 CHAR C, LINE[1000];
 
     Переменные можно распределять по описаниям любым обра-
 зом; приведенные выше списки можно с тем же успехом записать
 в виде
 
 INT LOWER;
 INT UPPER;
 INT STEP;
 CHAR C;
 CHAR LINE[1000];
 
     Такая форма занимает больше места, но она удобна для до-
 бавления комментария к каждому описанию и для последующих
 модификаций.
     Переменным могут быть присвоены начальные значения внут-
 ри их описания, хотя здесь имеются некоторые ограничения.
 Если за именем переменной следуют знак равенства и констан-
 та, то эта константа служит в качестве инициализатора, как,
 например, в
 
 CHAR BACKSLASH = '\\';
 INT I = 0;
 FLOAT EPS = 1.0E-5;
 
     Если рассматриваемая переменная является внешней или
 статической, то инициализация проводится только один раз,
 согласно концепции до начала выполнения программы. Инициали-
 зируемым явно автоматическим переменным начальные значения
 присваиваются при каждом обращении к функции, в которой они
 описаны. Автоматические переменные, не инициализируемые яв-
 но, имеют неопределенные значения, (т.е. мусор). Внешние и
 статические переменные по умолчанию инициализируются нулем,
 но, тем не менее, их явная инициализация является признаком
 хорошего стиля.
     Мы продолжим обсуждение вопросов инициализации, когда
 будем описывать новые типы данных.
     
      2.5. Арифметические операции.
 
     Бинарными арифметическими операциями являются +, -, *, /
 и операция деления по модулю %. Имеется унарная операция -,
 но не существует унарной операции +.
     
                           - 44 -
     
     При делении целых дробная часть отбрасывается. Выражение
 
  X % Y
 
 дает остаток от деления X на Y и, следовательно, равно нулю,
 когда х делится на Y точно. Например, год является високос-
 ным, если он делится на 4, но не делится на 100, исключая
 то, что делящиеся на 400 годы тоже являются високосными. По-
 этому
 
 IF(YEAR % 4 == 0 && YEAR % 100 != 0 \!\! YEAR % 400 == 0)
     год високосный
 ELSE
     год невисокосный
 
 
     Операцию % нельзя использовать с типами FLOAT или
 DOUBLE.
     Операции + и - имеют одинаковое старшинство, которое
 младше одинакового уровня старшинства операций *, / и %, ко-
 торые в свою очередь младше унарного минуса. Арифметические
 операции группируются слева направо. (Сведения о старшинстве
 и ассоциативности всех операций собраны в таблице в конце
 этой главы). Порядок выполнения ассоциативных и коммутатив-
 ных операций типа + и - не фиксируется; компилятор может пе-
 регруппировывать даже заключенные в круглые скобки выраже-
 ния, связанные такими операциями. таким образом, а+(B+C) мо-
 жет быть вычислено как (A+B)+C. Это редко приводит к како-
 му-либо расхождению, но если необходимо обеспечить строго
 определенный порядок, то нужно использовать явные промежу-
 точные переменные.
     Действия, предпринимаемые при переполнении и антипере-
 полнении (т.е. При получении слишком маленького по абсолют-
 ной величине числа), зависят от используемой машины.
 
      2.6. Операции отношения и логические операции
 
     Операциями отношения являются
 
  =>   >       =='0' && S[I]= 'A' && C J, и
 логические выражения, связанные операциями && и \!\!, по оп-
 ределению имеют значение 1, если они истинны, и 0, если они
 ложны. Таким образом, присваивание
 
  ISDIGIT = C >= '0' && C >    сдвиг вправо
  \^    дополнение (унарная операция)
 
 "\" иммитирует вертикальную черту.
 
 Побитовая операция AND часто используется для маскирования
 некоторого множества битов; например, оператор
 
    C = N & 0177
           
     
                           - 52 -
     
 передает в 'с' семь младших битов N , полагая остальные рав-
 ными нулю. Операция 'э' побитового OR используется для вклю-
 чения битов:
 
    C = X э MASK
 
 устанавливает на единицу те биты в х , которые равны единице
 в MASK.
     Следует быть внимательным и отличать побитовые операции
 & и 'э' от логических связок && и \!\! , Которые подразуме-
 вают вычисление значения истинности слева направо. Например,
 если х=1, а Y=2, то значение х&Y равно нулю , в то время как
 значение X&&Y равно единице./почему?/
     Операции сдвига > осуществляют соответственно
 сдвиг влево и вправо своего левого операнда на число битовых
 позиций, задаваемых правым операндом. Таким образом , х> (P+1-N)) & \^(\^0 > (P+1-N) сдвигает желаемое поле в правый конец
 слова. Описание аргумента X как UNSIGNED гарантирует, что
 при сдвиге вправо освобождающиеся биты будут заполняться ну-
 лями, а не содержимым знакового бита, независимо от того, на
 какой машине пропускается программа. Все биты константного
 выражения \^0 равны 1; сдвиг его на N позиций влево с по-
 мощью операции \^0>  &  \^  \!
 
 Если е1 и е2 - выражения, то
           
     
                           - 54 -
     
 е1 оп= е2
     
 эквивалентно
 
 е1 = (е1) оп (е2)
 
 за исключением того, что выражение е1 вычисляется только
 один раз. Обратите внимание на круглые скобки вокруг е2:
 
 X *= Y + 1
 
 то
 
 X = X * (Y + 1)
 
 не
 
 X = X * Y + 1
 
     В качестве примера приведем функцию BITCOUNT, которая
 подсчитывает число равных 1 битов у целого аргумента.
 
 
 BITCOUNT(N)   /* COUNT 1 BITS IN N */
 UNSIGNED N;
 (
 INT B;
 FOR (B = 0; N != 0; N >>= 1)
    IF (N & 01)
            B++;
 RETURN(B);
)
 
     Не говоря уже о краткости, такие операторы приваивания
 имеют то преимущество, что они лучше соответствуют образу
 человеческого мышления. Мы говорим: "прибавить 2 к I" или
 "увеличить I на 2", но не "взять I, прибавить 2 и поместить
 результат опять в I". Итак, I += 2. Кроме того, в громоздких
 выражениях, подобных
 
  YYVAL[YYPV[P3+P4] + YYPV[P1+P2]] += 2
 
 Tакая операция присваивания облегчает понимание программы,
 так как читатель не должен скрупулезно проверять, являются
 ли два длинных выражения действительно одинаковыми, или за-
 думываться, почему они не совпадают. Такая операция присваи-
 вания может даже помочь компилятору получить более эффектив-
 ную программу.
     Мы уже использовали тот факт, что операция присваивания
 имеет некоторое значение и может входить в выражения; самый
 типичный пример
         
     
                           - 55 -
     
  WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
 
 присваивания, использующие другие операции присваивания (+=,
 -= и т.д.) также могут входить в выражения, хотя это случа-
 ется реже.
      Типом выражения присваивания является тип его левого
 операнда.
     Упражнение 2-9.
     ---------------
      В двоичной системе счисления операция X&(X-1) обнуляет
 самый правый равный 1 бит переменной X.(почему?) используйте
 это замечание для написания более быстрой версии функции
 BITCOUNT.
 
      2.11. Условные выражения.
 
      Операторы
 
  IF (A > B)
     Z = A;
  ELSE
     Z = B;
 
 конечно вычисляют в Z максимум из а и в. Условное выражение,
 записанное с помощью тернарной операции "?:", предоставляет
 другую возможность для записи этой и аналогичных конструк-
 ций. В выражении
 
 е1 ? Е2 : е3
 
 сначала вычисляется выражение е1. Если оно отлично от нуля
 (истинно), то вычисляется выражение е2, которое и становится
 значением условного выражения. В противном случае вычисляет-
 ся е3, и оно становится значением условного выражения. Каж-
 дый раз вычисляется только одно из выражения е2 и е3. Таким
 образом, чтобы положить Z равным максимуму из а и в, можно
 написать
 
 Z = (A > B) ? A : B;   /* Z = MAX(A,B) */
 
     Следует подчеркнуть, что условное выражение действитель-
 но является выражением и может использоваться точно так же,
 как любое другое выражение. Если е2 и е3 имеют разные типы,
 то тип результата определяется по правилам преобразования,
 рассмотренным ранее в этой главе. например, если F имеет тип
 FLOAT, а N - тип INT, то выражение
 
 (N > 0) ? F : N
 
 Имеет тип DOUBLE независимо от того, положительно ли N или
 нет.
     
                           - 56 -
     
     Так как уровень старшинства операции ?: очень низок,
 прямо над присваиванием, то первое выражение в условном вы-
 ражении можно не заключать в круглые скобки. Однако, мы все
 же рекомендуем это делать, так как скобки делают условную
 часть выражения более заметной.
     Использование условных выражений часто приводит к корот-
 ким программам. Например, следующий ниже оператор цикла пе-
 чатает N элементов массива, по 10 в строке, разделяя каждый
 столбец одним пробелом и заканчивая каждую строку (включая
 последнюю) одним символом перевода строки.
 
OR (I = 0; I  .        LEFT TO RIGHT
 
   !  \^ ++  --  -  (TYPE)  * &  SIZEOF      RIGHT TO LEFT
 
   *  /  %        LEFT TO RIGHT
 
   +  -         LEFT TO RIGHT
 
   >         LEFT TO RIGHT
 
     >=        LEFT TO RIGHT
           
     
                           - 57 -
     
   ==  !=         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 (размер
 объекта). 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 к
 тому, что осуществляющие побитовую проверку выражения, по-
 добные
 
 IF ((X & MASK) == 0) ...
 
 Для получения правильных результатов должны заключаться в
 круглые скобки.
     Как уже отмечалось ранее, выражения, в которые входит
 одна из ассоциативных и коммутативных операций (*, +, &, ^,
 э), могут перегруппировываться, даже если они заключены в
 круглые 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 порядка
 вычислений можно использовать явные промежуточные перемен-
 ные.
     В языке "C", как и в большинстве языков, не фиксируется
 порядок 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, от
 которой зависит другой операнд, то значение X может зависеть
 от порядка вычислений. Для обеспечения нужной последователь-
 ности промежуточные результаты можно опять запоминать во
 временных переменных.
     Подобным же образом не фиксируется порядок вычисления
 аргументов функции, так что оператор
 
 PRINTF("%D %D\N",++N,POWER(2,N));
     
                           - 58 -
     
 может давать (и действительно дает) на разных машинах разные
 результаты в зависимости от того, увеличивается ли N до или
 после 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 как
 побочный результат вычисления выражений. В любом выражении,
 в котором возникают побочные эффекты, могут существовать
 очень тонкие зависимости от порядка, в котором определяются
 входящие 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 способами
 и 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: написание
 программ, зависящих от порядка вычислений, является плохим
 методом программирования на любом языке. Конечно, необходимо
 знать, чего следует избегать, но если вы не в курсе, как не-
 которые вещи реализованы на разных машинах, это неведение
 может предохранить вас от неприятностей. (Отладочная прог-
 рамма LINT укажет большинство мест, зависящих от порядка вы-
 числений.

[ Назад ] [ Далее ]

Оставить комментарий

Комментарий:
можно использовать BB-коды
Максимальная длина комментария - 4000 символов.
 
Реклама на сайте | Обмен ссылками | Ссылки | Экспорт (RSS) | Контакты
Добавить статью | Добавить исходник | Добавить хостинг-провайдера | Добавить сайт в каталог