Типы данных и их объявление

В языке программирования C51 любая переменная должна быть объявлена до первого использования этой переменной. Как уже говорилось ранее этот язык программирования предназначен для написания программ для микроконтроллеров семейства MCS-51, поэтому в составе языка должна отображаться внутренняя структура этого семейства микроконтроллеров. Эти особенности отражены во введении новых типов данных. В остальном язык программирования C-51 не отличается от стандарта ANSI.

Объявление переменной в языке программирования C51 представляется в следующем виде:

[спецификатор класса памяти] спецификатор типа описатель [=инициатор] [,описатель [= инициатор] ]...

Описатель - идентификатор простой переменной либо более сложная конструкция с квадратными скобками, круглыми скобками или звездочкой (набором звездочек).

Спецификатор типа - одно или несколько ключевых слов, определяющие тип объявляемой переменной. В языке СИ имеется стандартный набор типов данных, используя который можно сконструировать новые (уникальные) типы данных.

Инициатор - задает начальное значение или список начальных значений, которые (которое) присваивается переменной при объявлении.

Спецификатор класса памяти - определяется одним из четырех ключевых слов языка С: auto, extern, register, static, и указывает, каким образом будет распределяться память под объявляемую переменную, с одной стороны, а с другой, область видимости этой переменной, т.е., из каких частей программы можно к ней обратиться.

Используемые символы

Множество символов используемых в языке СИ можно разделить на пять групп.

1. Символы, используемые для образования ключевых слов и идентификаторов (табл.1). В эту группу входят прописные и строчные буквы английского алфавита, а также символ подчеркивания. Следует отметить, что одинаковые прописные и строчные буквы считаются различными символами, так как имеют различные коды.

Таблица 1

Прописные буквы латинского алфавита	A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Строчные буквы латинского алфавита	a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Символ подчеркивания	_

2. Прописные и строчные буквы русского алфавита и арабские цифры (табл.2).

Таблица 2

Прописные буквы русского алфавита	А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Ь Э Ю Я
Строчные буквы русского алфавита	а б в г д е ж з и к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
Арабские цифры	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3. Знаки нумерации и специальные символы (табл. 3). Эти символы используются для организации процесса вычислений, а также для передачи компилятору определенного набора инструкций.

Таблица 2

Символ Наименование Символ Наименование

,	запятая	)	круглая скобка правая
.	точка	(	круглая скобка левая
;	точка с запятой	}	фигурная скобка правая
:	двоеточие	{	фигурная скобка левая
?	вопросительный знак	<	меньше
'	апостроф	>	больше
!	восклицательный знак	[	квадратная скобка
|	вертикальная черта	]	квадратная скобка
/	дробная черта	#	номер
\	обратная черта	%	процент
~	тильда	&	амперсанд
*	звездочка	^	исключающее ИЛИ
+	плюс	=	равно
-	минус	"	кавычки

4. Управляющие и разделительные символы. К этой группе символов относятся: пробел, символы табуляции, перевода строки, возврата каретки, новая страница и новая строка. Эти символы отделяют друг от друга объекты, определяемые пользователем, к которым относятся константы и идентификаторы. Последовательность разделительных символов рассматривается компилятором как один символ (последовательность пробелов).

5. Управляющие последовательности, т.е. специальные символьные комбинации, используемые в функциях ввода и вывода информации. Управляющая последовательность строится на основе использования обратной дробной черты (\) (обязательный первый символ) и комбинацией латинских букв и цифр (табл.4).
Таблица 4
Управляющая последовательность Наименование Шестнадцатеричный код

\a	Звонок	007
\b	Возврат на шаг	008
\t	Горизонтальная табуляция	009
\n	Переход на новую строку	00A
\v	Вертикальная табуляция	00B
\r	Возврат каретки	00D
\f	Новая страница	00C
\"	Кавычки	022
\'	Апостроф	027
\0	Ноль-символ	000
\\	Обратная дробная черта	05C
\OOO	Восьмеричный код ASCII или ANSI символа
\xHHH	Шестнадцатеричный код ASCII или ANSI символа	HHH

Управляющие последовательности \OOO и \xHHH (здесь O обозначает восьмеричную цифру; H обозначает шестнадцатеричную цифру) позволяет представить символ из кодовой таблицы ASCII или ANSI как последовательность восьмеричных или шестнадцатеричных цифр соответственно. Например символ возврата каретки может быть представлен следующими способами:
\r - управляющая последовательность,
\015 - восьмеричный код символа возврата каретки,
\x00D - шестнадцатеричный код символа возврата каретки.
Следует отметить, что в строковых константах всегда обязательно задавать все три цифры в управляющей последовательности. Например отдельную управляющую последовательность \n (переход на новую строку) можно представить как \010 или \xA, но в строковых константах необходимо задавать все три цифры, в противном случае символ или символы следующие за управляющей последовательностью будут рассматриваться как ее недостающая часть. Например:
"ABCDE\x009FGH" данная строковая команда будет напечатана с использованием определенных функций языка СИ, как два отдельных слова ABCDE и FGH, разделенные табуляцией, в этом случае если указать неполную управляющую строку "ABCDE\x09FGH",то при печати появится строка ABCDEЯGH, так как компилятор воспримет последовательность \x09F как символ "Я".
Отметим тот факт, что, если обратная дробная черта предшествует символу не являющемуся управляющей последовательностью (т.е. не включенному в табл.4) и не являющемуся цифрой, то эта черта игнорируется, а сам символ представляется как литеральный. Например:
символ \h представляется символом h в строковой или символьной константе.
Кроме определения управляющей последовательности, символ обратной дробной черты (\) используется также как символ продолжения. Если за (\) следует (\n), то оба символа игнорируются, а следующая строка является продолжением предыдущей. Это свойство может быть использовано для записи длинных строк.

Константы

В языке программирования С разделяют четыре типа констант: целые и константы, константы с , и литеральные строки.

Константа может быть представлена в десятичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме.

Десятичная константа состоит из одной или нескольких десятичных цифр, причем первая цифра не может быть нулем (иначе число будет воспринято как восьмеричное).

Восьмеричная константа состоит из обязательного нуля и одной или нескольких восьмеричных цифр (среди цифр должны отсутствовать цифры восемь и девять, так как эти цифры не входят в восьмеричную систему счисления).

Шестнадцатеричная константа начинается с обязательной последовательности символов 0х или 0Х и содержит одну или несколько шестнадцатеричных цифр (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F)

Примеры целых констант: Десятичная Восьмеричная Шестнадцатеричная константа константа константа 16 020 0x10 127 0117 0x2B 240 0360 0XF0

Если требуется сформировать отрицательную целую константу, то используют знак "-" перед записью константы (который будет называться унарным минусом). Например: -0x2A, -088, -16 .

Каждой целой константе присваивается тип, определяющий преобразования, которые должны быть выполнены, если константа используется в выражениях. Тип константы определяется следующим образом:

- десятичные константы рассматриваются как , и им присваивается тип int (целая) или long (длинная целая) в соответствии со значением константы. Если константа меньше 32768, то ей присваивается тип int в противном случае long.

- восьмеричным и шестнадцатеричным константам присваивается тип int, unsigned int (беззнаковая целая), long или unsigned long в зависимости от значения константы согласно табл 5.

Таблица 5

Диапазон шестнадцатеричных константДиапазон восьмеричных константТип

0x0 - 0x7FFF	0 - 077777	int
0X8000 - 0XFFFF	0100000 - 0177777	unsigned int
0X10000 - 0X7FFFFFFF	0200000 - 017777777777	long
0X80000000 - 0XFFFFFFFF	020000000000 - 037777777777	unsigned long

Для того чтобы любую целую константу определить типом long, достаточно в конце константы поставить букву "l" или "L".
Пример:
5l, 6l, 128L, 0105L, OX2A11L.
Константа с плавающей запятой - десятичное число, представленное в виде действительного числа с десятичной запятой и порядком числа. Формат записи константы с плавающей запятой:
[ цифры ].[ цифры ] [ Е|e [+|-] цифры ] .
состоит из целой и дробные части и (или) порядка числа. Константы с плавающей запятой представляют собой положительные числа двойной точности (имеют тип double). Для определения отрицательной величины необходимо сформировать константное выражение, состоящее из знака минуса и положительной константы.
Примеры: 115.75, 1.5Е-2, -0.025, .075, -0.85Е2
- представляется символом заключенном в апострофы. Управляющая последовательность рассматривается как одиночный символ, ее допустимо использовать в символьных константах. Значением символьной константы является числовой код символа. Примеры:
' '- пробел ,
'Q'- буква Q ,
'\n' - символ новой строки ,
'\\' - обратная дробная черта ,
'\v' - вертикальная табуляция .
Символьные константы имеют тип int и при преобразовании типов дополняются знаком.
Строковая константа (литерал или литеральная строка) - последовательность символов (включая строковые и прописные буквы русского и латинского а также цифры) заключенные в кавычки ("). Например: "Школа N 35", "город Тамбов", "YZPT КОД".
Отметим, что все управляющие символы, кавычка ("), обратная дробная черта (\) и символ новой строки в строковом литерале и в символьной константе представляются соответствующими управляющими последовательностями. Каждая управляющая последовательность представляется как один символ. Например, при печати литерала "Школа \n N 35" его часть "Школа" будет напечатана на одной строке, а вторая часть "N 35" на следующей строке.
Символы литеральной строки сохраняются в оперативной памяти. В конец каждой литеральной строки компилятором добавляется нулевой символ, который можно записать как: "\0".
Литеральная строка рассматривается как массив символов (char[ ]).


Отметим важную особенность, число элементов массива равно числу символов в строке плюс 1, так как нулевой символ (символ конца строки) также является элементом массива. Все литеральные строки рассматриваются компилятором как различные объекты. Одна литеральная строка может выводиться на дисплей как несколько строк. Такие строки разделяются при помощи обратной дробной черты и символа возврата каретки \n. На одной строке исходного текста программы можно записать только одну литеральную строку. Если необходимо продолжить написание одной и той же литеральной строки на следующей строке исходного текста, то в конце строки исходного текста можно поставить обратную строку. Например исходный текст:
"строка неопределенной \
длины"
полностью идентичен литеральной строке:
"строка неопределенной длины".
Однако более удобно для объединения литеральных строк использовать символ (символы) пробела. Если в программе встречаются два или более литерала, разделенные только пробелами или символами табуляции, то они будут рассматриваться как одна литеральная строка. Этот принцип можно использовать для формирования литералов, занимающих более одной строки.

Идентификатор

В качестве может быть использована последовательность строчных или прописных букв латинского алфавита и цифр, а также символов подчёркивания '_'. Идентификатор может начинаться только с буквы или символа '_', но ни в коем случае с цифры. Строчные и прописные буквы в идентификаторе различаются. Например: идентификаторы abc и ABC, A128B и a128b воспринимаются как разные.

Важной особенностью является то, что компилятор допускает любое количество символов в идентификаторе, хотя значимыми являются первые 31 символ. Идентификатор создается на этапе объявления переменной, функции, структуры и т.п. после этого его можно использовать в последующих операторах разрабатываемой программы. Следует отметить важные особенности при определении идентификатора.

Во первых, идентификатор не должен совпадать с ключевыми словами, с зарезервированными словами и именами функций из библиотеки компилятора языка С.

Во вторых, следует обратить особое внимание на использование символа подчеркивание (_) в качестве первого символа идентификатора, поскольку идентификаторы, построенные таким образом, могут совпадать с именами системных функций или переменных, в результате чего они станут недоступными.

Ключевые слова

- это зарезервированные , которые используются для построения операторов языка.

Список ключевых слов:

alien _at_ auto bdata bit break case char code compact continue data default do double else enum extern far float for idata if int interrupt large long pdata _priority_ reentrant register return sbit sfr sfr16 signed sizeof short small struct switch typedef _task_ union unsigned void volatile while

Ключевые слова не могут быть использованы в качестве идентификаторов.

Запись комментариев в тексте программы

- это набор символов, которые игнорируются компилятором.

В языке программирования C51 возможно использование двух типов комментариев:

; .

Первый вид комментария начинается парой символов (/* ) и завершается парой символов (*/). Эта особенность позволяет использовать этот вид комментария внутри операторов языка программирования. Кроме того, комментарий может занимать несколько строк. :

/* комментарии к программе */ /* начало алгоритма */ или /* комментарии можно записать в следующем виде, однако надо быть осторожным, чтобы внутри последовательности, которая игнорируется компилятором, не попались операторы программы, которые также будут игнорироваться */

В тексте комментария не может быть символов, определяющих начало и конец комментариев (/* и */). Пример неправильного определения комментариев:

/* комментарии к алгоритму /* решение краевой задачи */ */ или /* комментарии к алгоритму решения */ краевой задачи */

Второй вид комментария начинается парой символов (// ) и завершается концом строки. Этот вид комментария похож на комментарий языка программирования низкого уровня, но иногда его использование более выгодно по сравнению с предыдущим вариантом. Особенно оправдано использование этого вида комментария при отладке программы, когда нужно временно исключать операторы из исходного текста программы. Пример записи этого вида комментария:

PrmDem(); //Получить, отфильтровать и демодулировать сигнал

[ | ]

Категории типов данных

Ключевые слова для определения основных типов данных

Целые типы : Плавающие типы: bit float sbit char int short long signed unsigned sfr sfr16

Переменная любого типа может быть объявлена как неизменяемая. Это достигается добавлением ключевого слова const к спецификатору типа. Объекты с типом const представляют собой данные, используемые только для чтения, т.е. этой переменной не может быть присвоено новое значение. Отметим, что если после слова const отсутствует спецификатор типа, то подразумевается спецификатор типа int. Если ключевое слово const стоит перед объявлением составных типов (массив, структура, смесь, перечисление), то это приводит к тому, что каждый элемент также должен являться немодифицируемым, т.е. значение ему может быть присвоено только один раз.

Примеры:

const float A=2.128E-2; const B=286; (подразумевается const int B=286)

Примеры объявления составных данных будут рассмотрены ниже.

Целый тип данных

Для определения данных целого типа используются различные ключевые слова, которые определяют диапазон значений и размер области памяти, выделяемой под переменные (табл. 6).

Таблица 6

Тип Размер памяти в битах Размер памяти в байтах Диапазон значений

bit	1		от 0 до 1
char	8	1	от -128 до 127
unsigned shar	8	1	oт 0 до 255
int, short	16	2	от -32768 до 32767
long	32	4	от -2 147 483 648 до 2 147 483 647
unsigned int, unsigned short	16	2	от 0 до 65535
unsigned long	32	4	от 0 до 4 294 967 295
sbit	1		0 или 1
sfr	8	1	oт 0 до 255
sfr16	16	2	от 0 до 65535

Отметим, что ключевые слова signed и unsigned необязательны. Они указывают, как интерпретируется нулевой бит объявляемой переменной, т.е., если указано ключевое слово unsigned, то нулевой бит интерпретируется как часть числа, в противном случае нулевой бит интерпретируется как знаковый. В случае отсутствия ключевого слова unsigned целая переменная считается знаковой. В том случае, если спецификатор типа состоит из ключевого типа signed или unsigned и далее следует идентификатор переменной, то она будет рассматриваться как переменная типа int. Например:

unsigned int n; //Беззнаковое шестнадцатиразрядное число n unsigned int b; int c; (подразумевается signed int c ); unsigned d; (подразумевается unsigned int d ); signed f; (подразумевается signed int f ).

Отметим, что модификатор типа char используется для представления одиночного символа или для объявления строковых литералов. Значением объекта типа char является код (размером 1 байт), соответствующий представляемому символу.

Отметим также, что восьмеричные и шестнадцатеричные константы также могут иметь модификатор unsigned. Это достигается указанием префикса u или U после константы, константа без этого префикса считается знаковой.

Например:

0xA8C (int signed ); 01786l (long signed ); 0xF7u (int unsigned );

Числа с плавающей запятой

Для переменных, представляющих используется модификатор типа float. Модификатор double тоже допустим в языке программирования C51, но он не приводит к увеличению точности результата.

Величина с модификатором типа float занимает 4 байта. Из них 1 байт отводится для знака, 8 бит для избыточной экспоненты и 23 бита для мантиссы. Отметим, что старший бит мантиссы всегда равен 1, поэтому он не заполняется, в связи с этим диапазон значений переменной с плавающей точкой равен от ±1.175494E-38 до ±3.402823E+38.

Пример объявления переменной:

float f, a, b;

Указатели

Указатель - это переменная, которая может содержать адрес другой переменной. Указатель может быть использован для работы с переменной, адрес которой он содержит. Для инициализации указателя (записи начального адреса) можно использовать идентификатор переменной, при этом в качестве идентификатора может выступать имя переменной, массива, структуры, литеральной строки.

При объявлении переменной - указателя, необходимо определить тип объекта данных, адрес которых будет содержать переменная, и имя указателя с предшествующей звездочкой (или группой звездочек). Формат объявления указателя:

спецификатор-типа [ модификатор ] * описатель.

Спецификатор-типа задает тип объекта и может быть любого основного типа, структуры или смеси (об этих типах будет сказано ниже). Задавая вместо спецификатора-типа ключевое слово void, можно отсрочить определение типа, на который ссылается указатель. Переменная, объявляемая как указатель на тип void, может быть использована для ссылки на объект любого типа. Однако для того, чтобы можно было выполнить арифметические и логические операции над указателями или над объектами, на которые они указывают, необходимо при выполнении каждой операции явно определить тип объектов. Такие определения типов могут быть выполнены с помощью операции приведения типов.

В качестве модификаторов при объявлении указателя могут выступать ключевые слова const, data, idata, xdata, code. Ключевое слово const указывает, что указатель не может быть изменен в программе. Размер переменной, объявленной как указатель, зависит от модификатора и используемого вида памяти, для которой будет компилироваться программа. Указатели на различные типы данных не обязательно должны иметь одинаковую длину.

Для модификации размера указателя можно использовать ключевые слова data, idata, xdata, code.

Примеры:

unsigned int * a; /* переменная а представляет собой указатель на ) переменную*/ float * x; /* переменная х указывает на */ char * fuffer ; /*объявляется указатель с именем fuffer который указывает на */

Задавая вместо спецификатора типа, ключевое слово void, можно отсрочить определение типа, на который ссылается указатель.
Переменная, объявляемая как указатель на тип void, может быть использована для ссылки на объект любого типа. Однако для того, чтобы можно было выполнить арифметические и логические операции над указателями или над объектами, на которые они указывают, необходимо при выполнении каждой операции явно определить тип объектов. Такие определения типов могут быть выполнены с помощью операции приведения типов.
float nomer; void *addres; addres = &nomer; (float *)addres ++; /* Переменная addres объявлена как указатель на объект любого типа. Поэтому ей можно присвоить адрес любого объекта (& - операция вычисления адреса). Однако, как было отмечено выше, ни одна арифметическая операция не может быть выполнена над указателем, пока не будет явно определен тип данных, на которые он указывает. Это можно сделать, используя операцию приведения типа (float *) для преобразования типа указателя addres к типу float. Затем оператор ++ отдаёт приказ перейти к следующему адресу.*/ В качестве модификаторов при объявлении указателя могут выступать ключевые слова const, data, idata, xdata, code. Ключевое слово const указывает, что указатель не может быть изменен в программе.
Вследствие уникальности архитектуры контроллера 8051 и его производных компилятор С51 поддерживает 2 вида указателей: память-зависимые и нетипизированные.

Переменные перечислимого типа

Переменная, которая может принимать значение из некоторого списка значений, называется переменной перечислимого типа или перечислением.

Использование такого вида переменной эквивалентно применению целой знаковой переменной char или int. Это означает, что для переменной перечислимого вида будет выделен один или два байта в зависимости от максимального значения используемых этой переменной констант. В отличие от переменных целого типа, переменные перечислимого типа позволяют вместо безликих чисел использовать имена констант, которые более понятны и легче запоминаются человеком.

Например, вместо использования чисел 1,2,3,4,5,6,7 можно использовать названия дней недели: Poned, Vtorn, Sreda, Chetv, Pjatn, Subb, Voskr. При этом каждой константе будет соответствовать свое конкретное число. Однако использование имен констант приведет к более понятной программе.

Более того, транслятор сам позволяет отслеживать правильность использования констант и при попытке использования константы, не входящей в объявленный заранее список, выдает сообщение об ошибке.

Переменные enum типа могут использоваться в индексных выражениях и как операнды в арифметических операциях и в операциях отношения. Например:

If(rab_ned == SUB) dejstvie = rabota [rab_ned];

При объявлении перечисления определяется тип переменной перечисления и определяется список именованных констант, называемый списком перечисления. Значением каждого имени этого списка является целое число. Объявление перечислимой переменной начинается с ключевого слова enum и может быть представлено в двух форматах:

enum [имя типа перечисления] {список констант} имя1 [,имя2 …]; enum имя перечисления описатель [,описатель..];

В первом формате имена и значения констант задаются в списке констант. Необязательное имя типа объявляемой переменной - это идентификатор, который представляет собой тип переменной, соответствующий списку констант. За списком констант записывается имя одной или нескольких переменных.

Список констант содержит одну или несколько конструкций вида:

идентификатор [= константное выражение]
Каждый идентификатор - это имя константы. Все идентификаторы в списке enum должны быть уникальными. В случае если константе явным образом не задается число, то первому идентификатору присваивается значение 0, следующему идентификатору - значение 1 и т.д.
Пример объявления переменной rab_ned и типа переменных, совместимых с этой переменной, week выглядит следующим образом:
enum week {SUB = 0, /* константе SUB присвоено значение 0 */ VOS = 0, /* константе VOS присвоено значение 0 */ POND, /* константе POND присвоено значение 1 */ VTOR, /* константе VTOR присвоено значение 2 */ SRED, /* константе SRED присвоено значение 3 */ HETV, /* константе HETV присвоено значение 4 */ PJAT /* константе PJAT присвоено значение 5 */ } rab_ned; Идентификатор, связанный с константным выражением, принимает значение, задаваемое этим константным выражением. Результат вычисления константного выражения должен иметь тип int и может быть как положительным, так и отрицательным. Следующему идентификатору в списке, если этот идентификатор не имеет своего константного выражения, присваивается значение, равное константному выражению предыдущего идентификатора плюс 1. Использование констант должно подчиняться следующим правилам:
Объявляемая переменная может содержать повторяющиеся значения констант. Идентификаторы в списке констант должны быть отличны от всех других идентификаторов в той же области видимости, включая имена обычных переменных и идентификаторы из других списков констант. Имена типов перечислений должны быть отличны от других имен типов перечислений, структур и смесей в этой же области видимости. Значение может следовать за последним элементом списка перечисления. Во втором формате для объявления переменной перечислимого типа используется уже готовый тип переменной уже объявленный ранее. Например:
enum week rab1;
К переменной перечислимого типа можно обращаться при помощи указателей. При этом необходимо заранее определить тип переменной, на которую будет ссылаться указатель.Это может быть сделано, как описывалось выше или при помощи оператора typedef. Например:
Typedef enum {SUB = 0, /* константе SUB присвоено значение 0 */ VOS = 0, /* константе VOS присвоено значение 0 */ POND, /* константе POND присвоено значение 1 */ VTOR, /* константе VTOR присвоено значение 2 */ SRED, /* константе SRED присвоено значение 3 */ HETV, /* константе HETV присвоено значение 4 */ PJAT /* константе PJAT присвоено значение 5 */ } week; Этот оператор не объявляет переменную, а только определяет тип переменной, отличающийся от стандартного. В дальнейшем этот тип может быть использован для объявления переменных и указателей на переменные.

Массивы

Массивы - это группа элементов одинакового типа (double, float, int и т.п.). Из объявления массива компилятор должен получить информацию о типе элементов массива и их количестве. Объявление массива имеет два формата:

спецификатор-типа описатель [константное-выражение];
спецификатор-типа описатель [ ];

Описатель - это идентификатор массива.

Спецификатор-типа задает тип элементов объявляемого массива. Элементами массива не могут быть функции и элементы типа void.

Константное-выражение в квадратных скобках задает количество элементов массива. Константное- выражение при объявлении массива может быть опущено в следующих случаях:

при объявлении массив инициализируется, массив объявлен как формальный параметр функции, массив объявлен как ссылка на массив, явно определенный в другом файле.

В языке СИ определены только одномерные массивы, но поскольку элементом массива может быть массив, можно определить и многомерные массивы. Они формализуются списком константных-выражений следующих за идентификатором массива, причем каждое константное-выражение заключается в свои квадратные скобки.

Каждое константное-выражение в квадратных скобках определяет число элементов по данному измерению массива, так что объявление двухмерного массива содержит два константных-выражения, трехмерного - три и т.д. Отметим, что в языке СИ первый элемент массива имеет индекс равный 0.

Примеры:

int a[2][3]; /* представлено в виде матрицы a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[1][0] a[1][1] a[1][2] */ double b[10]; /* вектор из 10 элементов имеющих тип double */ int w[3][3] = { { 2, 3, 4 }, { 3, 4, 8 }, { 1, 0, 9 } };

В последнем примере объявлен массив w[3][3]. Списки, выделенные в фигурные скобки, соответствуют строкам массива, в случае отсутствия скобок инициализация будет выполнена неправильно.

В языке СИ можно использовать сечения массива, как и в других языках высокого уровня (PL1 и т.п. ), однако на использование сечений накладывается ряд ограничений. Сечения формируются вследствие опускания одной или нескольких пар квадратных скобок. Пары квадратных скобок можно отбрасывать только справа налево и строго последовательно. Сечения массивов используются при организации вычислительного процесса в функциях языка СИ, разрабатываемых пользователем.

Примеры:

int s[2][3];

Если при обращении к некоторой функции написать s[0], то будет передаваться нулевая строка массива s.

int b[2][3][4];

При обращении к массиву b можно написать, например, b[1][2] и будет передаваться вектор из четырех элементов, а обращение b[1] даст двухмерный массив размером 3 на 4. Нельзя написать b[2][4], подразумевая, что передаваться будет вектор, потому что это не соответствует ограничению наложенному на использование сечений массива.

Пример объявления массива символов.

char str[] = "объявление массива символов";

Следует учитывать, что в символьной строке находится на один элемент больше, так как последним элементом строки должен быть '\0'.

Нетипизированные указатели

Нетипизированные указатели объявляются точно так же, как указатели в стандартном языке программирования C. Для того, чтобы не зависеть от типа памяти, в которой может быть размещена переменная, для нетипизированных указателей выделяется 3 байта. В первом байте указывается вид памяти переменной, во втором байте – старший байт адреса, в третьем – младший байт адреса переменной. Нетипизированные указатели могут быть использованы для обращения к любым переменным независимо от типа памяти микроконтроллера. Именно поэтому многие библиотечные функции языка программирования C51 используют указатели этого типа, при этом им совершенно неважно, в какой именно области памяти размещаются переменные. Приведем листинг, в котором отображаются особенности трансляции нетипизированных указателей:

stmt level source 1 char *c_ptr; /* char ptr */ 2 int *i_ptr; /* int ptr */ 3 long *l_ptr; /* long ptr */ 4 5 void main (void) 6 { 7 1 char data dj; /*переменные во внутренней памяти данных data */ 8 1 int data dk; 9 1 long data dl; 10 1 11 1 char xdata xj; /*переменные во внешней памяти данных xdata */ 12 1 int xdata xk; 13 1 long xdata xl; 14 1 15 1 char code cj = 9; /*переменные в памяти программ code */ 16 1 int code ck = 357; 17 1 long code cl = 123456789; 18 1 19 1 /*настроим указатели на внутреннюю память данных data */ 20 1 c_ptr = &dj; 21 1 i_ptr = &dk; 22 1 l_ptr = &dl; 23 1 /*настроим указатели на внешнюю память данных xdata */ 24 1 c_ptr = &xj; 25 1 i_ptr = &xk; 26 1 l_ptr = &xl; 27 1 /*настроим указатели на память программ code */ 28 1 c_ptr = &cj; 29 1 i_ptr = &ck; 30 1 l_ptr = &cl; 31 1 } ASSEMBLY LISTING OF GENERATED OBJECT CODE ; FUNCTION main (BEGIN) ; SOURCE LINE # 5 ; SOURCE LINE # 6 ; SOURCE LINE # 20 0000 750000 R MOV c_ptr,#00H 0003 750000 R MOV c_ptr+01H,#HIGH dj 0006 750000 R MOV c_ptr+02H,#LOW dj ; SOURCE LINE # 21 0009 750000 R MOV i_ptr,#00H 000C 750000 R MOV i_ptr+01H,#HIGH dk 000F 750000 R MOV i_ptr+02H,#LOW dk ; SOURCE LINE # 22 0012 750000 R MOV l_ptr,#00H 0015 750000 R MOV l_ptr+01H,#HIGH dl 0018 750000 R MOV l_ptr+02H,#LOW dl ; SOURCE LINE # 24 001B 750001 R MOV c_ptr,#01H 001E 750000 R MOV c_ptr+01H,#HIGH xj 0021 750000 R MOV c_ptr+02H,#LOW xj ; SOURCE LINE # 25 0024 750001 R MOV i_ptr,#01H 0027 750000 R MOV i_ptr+01H,#HIGH xk 002A 750000 R MOV i_ptr+02H,#LOW xk ; SOURCE LINE # 26 002D 750001 R MOV l_ptr,#01H 0030 750000 R MOV l_ptr+01H,#HIGH xl 0033 750000 R MOV l_ptr+02H,#LOW xl ; SOURCE LINE # 28 0036 7500FF R MOV c_ptr,#0FFH 0039 750000 R MOV c_ptr+01H,#HIGH cj 003C 750000 R MOV c_ptr+02H,#LOW cj ; SOURCE LINE # 29 003F 7500FF R MOV i_ptr,#0FFH 0042 750000 R MOV i_ptr+01H,#HIGH ck 0045 750000 R MOV i_ptr+02H,#LOW ck ; SOURCE LINE # 30 0048 7500FF R MOV l_ptr,#0FFH 004B 750000 R MOV l_ptr+01H,#HIGH cl 004E 750000 R MOV l_ptr+02H,#LOW cl ; SOURCE LINE # 31 0051 22 RET ; FUNCTION main (END)

Память зависимые указатели

В объявления память-зависимых указателей всегда включается модификатор памяти. Обращение всегда происходит к указанной области памяти, например:

char data *str; /*указатель на строку во внутренней памяти данных data */ int xdata *numtab; /*указатель на целую во внешней памяти данных xdata */ long code *powtab; /*указатель на длинную целую в памяти программ code */

Поскольку модель памяти определяется во время компиляции, типизированным указателям не нужен байт, в котором указывается тип памяти микроконтроллера. Поэтому программа с использованием типизированных указателей будет короче и будет выполняться быстрее по сравнению с программой, использующей нетипизированные указатели. Типизированные указатели могут иметь размер в 1 байт (указатели на память idata, data, bdata, и pdata) или в 2 байта (указатели на память code и xdata).

Аддитивные операции

К аддитивным операциям относятся сложение (+) и вычитание (-). Операнды могут быть целого или плавающего типов. В некоторых случаях над операндами аддитивных операций выполняются общие арифметические преобразования. Однако преобразования, выполняемые при аддитивных операциях, не обеспечивают обработку ситуаций переполнения и потери значимости. Информация теряется, если результат аддитивной операции не может быть представлен типом операндов после преобразования. При этом сообщение об ошибке не выдается.

Пример:

int i=30000, j=30000, k; k=i+j;

В результате сложения k получит значение равное -5536.

Результатом выполнения операции сложения является сумма двух операндов. Операнды могут быть целого или плавающего типа или один операнд может быть указателем, а второй - целой величиной.

Когда целая величина складывается с указателем, то целая величина преобразуется путем умножения ее на размер памяти, занимаемой величиной, адресуемой указателем.

Когда преобразованная целая величина складывается с величиной указателя, то результатом является указатель, адресующий ячейку памяти, расположенную на целую величину дальше от исходного адреса. Новое значение указателя адресует тот же самый тип данных, что и исходный указатель.

Операция вычитания (-) вычитает второй операнд из первого. Возможна следующая комбинация операндов:

1. Оба операнда целого или плавающего типа.

2. Оба операнда являются указателями на один и тот же тип.

3. Первый операнд является указателем, а второй - целым.

Отметим, что операции сложения и вычитания над адресами в единицах, отличных от длины типа, могут привести к непредсказуемым результатам.

Пример:

double d[10],* u; int i; u = d+2; /* u указывает на третий элемент массива */ i = u-d; /* i принимает значение равное 2 */

Инициализация данных

При объявлении переменной ей можно присвоить начальное значение, присоединяя инициатор к описателю. Инициатор начинается со знака "=" и имеет следующие формы.

Формат 1: = инициатор;

Формат 2: = { список - инициаторов };

Формат 1 используется при инициализации переменных основных типов и указателей, а формат 2 - при инициализации составных объектов.

Примеры:

char tol = 'N';

Переменная tol инициализируется символом 'N'.

const long megabute = (1024 * 1024);

Немодифицируемая переменная megabute инициализируется константным выражением после чего она не может быть изменена.

static int b[2][2] = {1,2,3,4};

Инициализируется двухмерный массив b целых величин элементам массива присваиваются значения из списка. Эта же инициализация может быть выполнена следующим образом :

static int b[2][2] = { { 1,2 }, { 3,4 } };

При инициализации массива можно опустить одну или несколько размерностей

static int b[3[] = { { 1,2 }, { 3,4 } };

Если при инициализации указано меньше значений для строк, то оставшиеся элементы инициализируются 0, т.е. при описании

static int b[2][2] = { { 1,2 }, { 3 } };

элементы первой строки получат значения 1 и 2, а второй 3 и 0.

При инициализации составных объектов, нужно внимательно следить за использованием скобок и списков инициализаторов.

Примеры:

struct complex { double real; double imag; } comp [2][3] = { { {1,1}, {2,3}, {4,5} }, { {6,7}, {8,9}, {10,11} } };

В данном примере инициализируется массив структур comp из двух строк и трех столбцов, где каждая структура состоит из двух элементов real и imag.

struct complex comp2 [2][3] = { {1,1},{2,3},{4,5}, {6,7},{8,9},{10,11} };

В этом примере компилятор интерпретирует рассматриваемые фигурные скобки следующим образом:

- первая левая фигурная скобка - начало составного инициатора для массива comp2;

- вторая левая фигурная скобка - начало инициализации первой строки массива comp2[0]. Значения 1,1 присваиваются двум элементам первой структуры;

- первая правая скобка (после 1) указывает компилятору, что список инициаторов для строки массива окончен, и элементы оставшихся структур в строке comp[0] автоматически инициализируются нулем;

- аналогично список {2,3} инициализирует первую структуру в строке comp[1], а оставшиеся структуры массива обращаются в нули;

- на следующий список инициализаторов {4,5} компилятор будет сообщать о возможной ошибке так как строка 3 в массиве comp2 отсутствует.

При инициализации объединения задается значение первого элемента объединения в соответствии с его типом.

Пример:

union tab { unsigned char name[10]; int tab1; } pers = {'A','H','T','O','H'}; Инициализируется переменная pers.name, и так как это массив, для его инициализации требуется список значений в фигурных скобках. Первые пять элементов массива инициализируются значениями из списка, остальные нулями.

Инициализацию массива символов можно выполнить путем использования строкового литерала.

char stroka[ ] = "привет";

Инициализируется массив символов из 7 элементов, последним элементом (седьмым) будет символ '\0', которым завершаются все строковые литералы.

В том случае, если задается размер массива, а строковый литерал длиннее, чем размер массива, то лишние символы отбрасываются.

Следующее объявление инициализирует переменную stroka как массив, состоящий из семи элементов.

char stroka[5] = "привет";

Это объявление будет восприниматься как ошибка.

Если строка короче, чем размер массива, то оставшиеся элементы массива заполняются нулями.

Отметим, что инициализация переменной типа tab может иметь следующий вид:

union tab pers1 = "Антон";

и, таким образом, в символьный массив попадут символы:

'А','Н','Т','О','Н','\0',

а остальные элементы будут инициализированы нулем.

[ | | ]

Логические операции

К логическим операциям относятся операция логического И (&&) и операция логического ИЛИ (). Операнды логических операций могут быть целого типа, плавающего типа или типа указателя, при этом в каждой операции могут участвовать операнды различных типов.

Операнды логических выражений вычисляются слева направо. Если значения первого операнда достаточно, чтобы определить результат операции, то второй операнд не вычисляется.

Логические операции не вызывают стандартных арифметических преобразований. Они оценивают каждый операнд с точки зрения его эквивалентности нулю. Результатом логической операции является 0 или 1, тип результата int.

Операция логического И (&&) вырабатывает значение 1, если оба операнда имеют нулевые значения. Если один из операндов равен 0, то результат также равен 0. Если значение первого операнда равно 0, то второй операнд не вычисляется.

Операция логического ИЛИ () выполняет над операндами операцию включающего ИЛИ. Она вырабатывает значение 0, если оба операнда имеют значение 0, если какой-либо из операндов имеет ненулевое значение, то результат операции равен 1. Если первый операнд имеет ненулевое значение, то второй операнд не вычисляется.

Мультипликативные операции

К этому классу операций относятся операции умножения (*), деления (/) и получение остатка от деления (%). Операндами операции (%) должны быть целые числа. Отметим, что типы операндов операций умножения и деления могут отличаться, и для них справедливы правила преобразования типов. Типом результата является тип операндов после преобразования.

Операция умножения (*) выполняет умножение операндов.

int i=5; float f=0.2; double g,z; g=f*i;

Тип произведения i и f преобразуется к типу double, затем результат присваивается переменной g.

Операция деления (/) выполняет деление первого операнда на второй. Если две целые величины не делятся нацело, то результат округляется в сторону нуля.

При попытке деления на ноль выдается сообщение во время выполнения.

int i=49, j=10, n, m; n = i/j; /* результат 4 */ m = i/(-j); /* результат -4 */

Операция остаток от деления (%) дает остаток от деления первого операнда на второй.

Знак результата зависит от конкретной реализации. В данной реализации знак результата совпадает со знаком делимого. Если второй операнд равен нулю, то выдается сообщение.

int n = 49, m = 10, i, j, k, l; i = n % m; /* 9 */ j = n % (-m); /* 9 */ k = (-n) % m; /* -9 */ l = (-n) % (-m); /* -9 */

Объединения (смеси)

Объединение подобно структуре, однако в каждый момент времени может использоваться (или другими словами быть ответным) только один из элементов объединения. Тип объединения может задаваться в следующем виде:

union { описание элемента 1; ... описание элемента n; };

Главной особенностью объединения является то, что для каждого из объявленных элементов выделяется одна и та же область памяти, т.е. они перекрываются. Хотя доступ к этой области памяти возможен с использованием любого из элементов, элемент для этой цели должен выбираться так, чтобы полученный результат не был бессмысленным.

Доступ к элементам объединения осуществляется тем же способом, что и к структурам. Тег объединения может быть формализован точно так же, как и тег структуры.

Объединение применяется для следующих целей:

- инициализации используемого объекта памяти, если в каждый момент времени только один объект из многих является активным;

- интерпретации основного представления объекта одного типа, как если бы этому объекту был присвоен другой тип.

Память, которая соответствует переменной типа объединения, определяется величиной, необходимой для размещения наиболее длинного элемента объединения. Когда используется элемент меньшей длины, то переменная типа объединения может содержать неиспользуемую память. Все элементы объединения хранятся в одной и той же области памяти, начиная с одного адреса.

Пример:

union { char fio[30]; char adres[80]; int vozrast; int telefon; } inform; union { int ax; char al[2]; } ua;

При использовании объекта infor типа union можно обрабатывать только тот элемент который получил значение, т.е. после присвоения значения элементу inform.fio, не имеет смысла обращаться к другим элементам. Объединение ua позволяет получить отдельный доступ к младшему ua.al[0] и к старшему ua.al[1] байтам двухбайтного числа ua.ax .

Операции отрицания и дополнения

Операция арифметического отрицания (-) вырабатывает отрицание своего операнда. Операнд должен быть целой или плавающей величиной. При выполнении осуществляются обычные арифметические преобразования.

Пример:

double u = 5; u = -u; /* переменной u присваивается ее отрицание, т.е. u принимает значение -5 */

Операция логического отрицания "НЕ" (!) вырабатывает значение 0, если операнд есть истина (не нуль), и значение 1, если операнд равен нулю (0). Результат имеет тип int. Операнд должен быть целого или плавающего типа или типа указатель.

Пример:

int t, z=0; t=!z;

Переменная t получит значение равное 1, так как переменная z имела значение равное 0 (ложно).

Операция двоичного дополнения (~) вырабатывает двоичное дополнение своего операнда. Операнд должен быть целого типа. Осуществляется обычное арифметическое преобразование, результат имеет тип операнда после преобразования.

Пример:

char b = '9'; unsigned char f; b = ~f;

Шестнадцатеричное значение символа '9' равно 39. В результате операции ~f будет получено шестнадцатеричное значение С6, что соответствует символу 'ц'.

Операции разадресации и адреса

Эти операции используются для работы с переменными типа указатель.

Операция разадресации (*) осуществляет косвенный доступ к адресуемой величине через указатель. Операнд должен быть указателем. Результатом операции является величина, на которую указывает операнд. Типом результата является тип величины, адресуемой указателем. Результат не определен, если указатель содержит недопустимый адрес.

Рассмотрим типичные ситуации, когда указатель содержит недопустимый адрес:

- указатель является нулевым;

- указатель определяет адрес такого объекта, который не является активным в момент ссылки;

- указатель определяет адрес, который не выровнен до типа объекта, на который он указывает;

- указатель определяет адрес, не используемый выполняющейся программой.

Операция адрес (&) дает адрес своего операнда. Операндом может быть любое именуемое выражение. Имя функции или массива также может быть операндом операции "адрес", хотя в этом случае знак операции является лишним, так как имена массивов и функций являются адресами. Результатом операции адрес является указатель на операнд. Тип, адресуемый указателем, является типом операнда.

Операция адрес не может применятся к элементам структуры, являющимися полями битов, и к объектам с классом памяти register.

Примеры:

int t, f=0, * adress; adress = &t /* переменной adress, объявляемой как указатель, присваивается адрес переменной t */ * adress =f; /* переменной находящейся по адресу, содержащемуся в переменной adress, присваивается значение переменной f, т.е. 0 , что эквивалентно t=f; т.е. t=0; */

Операции сдвига

Операции сдвига осуществляют смещение операнда влево (>) на число битов, задаваемое вторым операндом. Оба операнда должны быть целыми величинами. Выполняются обычные арифметические преобразования. При сдвиге влево правые освобождающиеся биты устанавливаются в нуль. При сдвиге вправо метод заполнения освобождающихся левых битов зависит от типа первого операнда. Если тип unsigned, то свободные левые биты устанавливаются в нуль. В противном случае они заполняются копией знакового бита. Результат операции сдвига не определен, если второй операнд отрицательный.

Преобразования, выполненные операциями сдвига, не обеспечивают обработку ситуаций переполнения и потери значимости. Информация теряется, если результат операции сдвига не может быть представлен типом первого операнда, после преобразования.

Отметим, что сдвиг влево соответствует умножению первого операнда на степень числа 2, равную второму операнду, а сдвиг вправо соответствует делению первого операнда на 2 в степени, равной второму операнду.

Примеры:

int i=0x1234, j, k ; k = i<<4 ; /* k="0x0234" */ j="i<<8" ; /* j="0x3400" */ i="j">>8 ; /* i = 0x0034 */

Операции увеличения и уменьшения

Операции увеличения (++) и уменьшения (--) являются унарными операциями присваивания. Они соответственно увеличивают или уменьшают значения операнда на единицу. Операнд может быть целого или плавающего типа или типа указатель и должен быть модифицируемым. Операнд целого или плавающего типа увеличиваются (уменьшаются) на единицу. Тип результата соответствует типу операнда. Операнд адресного типа увеличивается или уменьшается на размер объекта, который он адресует. В языке допускается префиксная или постфиксная формы операций увеличения (уменьшения), поэтому значения выражения, использующего операции увеличения (уменьшения) зависит от того, какая из форм указанных операций используется.

Если знак операции стоит перед операндом (префиксная форма записи), то изменение операнда происходит до его использования в выражении и результатом операции является увеличенное или уменьшенное значение операнда.

В том случае если знак операции стоит после операнда (постфиксная форма записи), то операнд вначале используется для вычисления выражения, а затем происходит изменение операнда.

Примеры:

int t=1, s=2, z, f; z=(t++)*5;

Вначале происходит умножение t*5, а затем увеличение t. В результате получится z=5, t=2.

f=(++s)/3;

Вначале значение s увеличивается, а затем используется в операции деления. В результате получим s=3, f=1.

В случае, если операции увеличения и уменьшения используются как самостоятельные операторы, префиксная и постфиксная формы записи становятся эквивалентными.

z++; /* эквивалентно */ ++z;

Операция последовательного вычисления

Операция последовательного вычисления обозначается запятой (,) и используется для вычисления двух и более выражений там, где по синтаксису допустимо только одно выражение. Эта операция вычисляет два операнда слева направо. При выполнении операции последовательного вычисления, преобразование типов не производится. Операнды могут быть любых типов. Результат операции имеет значения и тип второго операнда. Отметим, что запятая может использоваться также как символ разделитель, поэтому необходимо по контексту различать, запятую, используемую в качестве разделителя или знака операции.

Операция sizeof

С помощью операции sizeof можно определить размер памяти которая соответствует идентификатору или типу. Операция sizeof имеет следующий формат:

sizeof(выражение) .

В качестве выражения может быть использован любой идентификатор, либо имя типа, заключенное в скобки. Отметим, что не может быть использовано имя типа void, а идентификатор не может относится к полю битов или быть именем функции.

Если в качестве выражения указанно имя массива, то результатом является размер всего массива (т.е. произведение числа элементов на длину типа), а не размер указателя, соответствующего идентификатору массива.

Когда sizeof применяются к имени типа структуры или объединения или к идентификатору имеющему тип структуры или объединения, то результатом является фактический размер структуры или объединения, который может включать участки памяти, используемые для выравнивания элементов структуры или объединения. Таким образом, этот результат может не соответствовать размеру, получаемому путем сложения размеров элементов структуры.

Пример:

struct { char h; int b; double f; } str; int a1; a1 = sizeof(str);

Переменная а1 получит значение, равное 12, в то же время если сложить длины всех используемых в структуре типов, то получим, что длина структуры str равна 7.

Несоответствие имеет место в виду того, что после размещения в памяти первой переменной h длинной 1 байт, добавляется 1 байт для выравнивания адреса переменной b на границу слова (слово имеет длину 2 байта для машин серии IBM PC AT /286/287), далее осуществляется выравнивание адреса переменной f на границу двойного слова (4 байта), таким образом в результате операций выравнивания для размещения структуры в оперативной памяти требуется на 5 байт больше.

В связи с этим целесообразно рекомендовать при объявлении структур и объединения располагать их элементы в порядке убывания длины типов, т.е. приведенную выше структуру следует записать в следующем виде:

struct { double f; int b; char h; } str;

Операнды и операции

Выражением называется комбинация знаков операций и операндов, результатом которой является определенное значение. Знаки операций определяют действия, которые должны быть выполнены над операндами. Каждый операнд в выражении в свою очередь может быть выражением. Значение выражения зависит от расположения знаков операций и круглых скобок в выражении, а также от приоритета выполнения операций.

В языке СИ присваивание также является выражением, и значением такого выражения является величина, которая присваивается.

При вычислении выражений тип каждого операнда может быть преобразован к другому типу. Преобразования типов могут быть неявными, при выполнении операций и вызовов функций, или явными, при выполнении операций приведения типов. Из за того, что неявные преобразования типов могут различаться для трансляторов разных фирм, то лучше использовать явное преобразование типов переменных.

Операнд - это константа, литеральная строка, идентификатор, вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента или более сложное выражение, сформированное комбинацией операндов, знаков операций и круглых скобок. Любой операнд, который имеет константное значение, называется константным выражением. Каждый операнд имеет тип.

Если в качестве операнда используется константа, то ему соответствует значение и тип представляющей его константы. Целая константа может быть типа int, long, unsigned int, unsigned long, в зависимости от ее значения и от формы записи. Символьная константа имеет тип int. Константа с плавающей точкой всегда имеет тип double.

Литеральная строка состоит из последовательности символов, заключенных в кавычки, и представляется в памяти как массив элементов типа char, инициализируемый указанной последовательностью символов. Значением литеральной строки является адрес первого элемента строки и синтаксически литеральная строка является немодифицируемым указателем на тип char. Литеральные строки могут быть использованы в качестве операндов в выражениях, допускающих величины типа указателей.
Однако так как строки не являются переменными, их нельзя использовать в левой части операции присваивания.

Следует помнить, что последним символом строки всегда является нулевой символ, который автоматически добавляется при хранении строки в памяти.

Идентификаторы переменных и функций. Каждый идентификатор имеет тип, который устанавливается при его объявлении. Значение идентификатора зависит от типа следующим образом:

идентификаторы объектов целых и плавающих типов представляют значения соответствующего типа; идентификатор объекта типа enum представлен значением одной константы из множества значений констант, указанных в перечислении. Значением идентификатора является константное значение. Тип значения - int, что следует из определения перечисления; идентификатор объекта типа struct или union представляет значение, определенное структурой или объединением; идентификатор, объявляемый как указатель, представляет указатель на значение, заданное в объявлении типа; идентификатор, объявляемый как массив, представляет указатель, значение которого является адресом первого элемента массива. Тип адресуемых указателем величин - это тип элементов массива. Отметим, что адрес массива не может быть изменен во время выполнения программы, хотя значение отдельных элементов может изменяться. Значение указателя, представляемое идентификатором массива, не является переменной и поэтому идентификатор массива не может появляться в левой части оператора присваивания. идентификатор, объявляемый как функция, представляет указатель, значение которого является адресом функции, возвращающей значения определенного типа. Адрес функции не изменяется во время выполнения программы, меняется только возвращаемое значение. Таким образом, идентификаторы функций не могут появляться в левой части операции присваивания. Вызов функций состоит из выражения, за которым следует необязательный список выражений в круглых скобках:

выражение-1 ([ список выражений ])

Значением выражения-1 должен быть адрес функции (например, идентификатор функции).


Значения каждого выражения из списка выражений передается в функцию в качестве фактического аргумента. Операнд, являющийся вызовом функции, имеет тип и значение возвращаемого функцией значения.

Индексное выражение задает элемент массива и имеет вид:

выражение-1 [ выражение-2 ]

Тип индексного выражения является типом элементов массива, а значение представляет величину, адрес которой вычисляется с помощью значений выражение-1 и выражение-2.

Обычно выражение-1 - это указатель, например, идентификатор массива, а выражение-2 - это целая величина. Однако требуется только, чтобы одно из выражений было указателем, а второе целочисленной величиной. Поэтому выражение-1 может быть целочисленной величиной, а выражение-2 указателем. В любом случае выражение-2 должно быть заключено в квадратные скобки. Хотя индексное выражение обычно используется для ссылок на элементы массива, тем не менее индекс может появляться с любым указателем.

Индексные выражения для ссылки на элементы одномерного массива вычисляются путем сложения целой величины со значениями указателя с последующим применением к результату операции разадресации (*).

Так как одно из выражений, указанных в индексном выражении, является указателем, то при сложении используются правила адресной арифметики, согласно которым целая величина преобразуется к адресному представлению, путем умножения ее на размер типа, адресуемого указателем. Пусть, например, идентификатор arr объявлен как массив элементов типа double.

double arr[10];

Таким образом, чтобы получить доступ к i-тому элементу массива arr можно написать аrr[i], что, в силу сказанного выше, эквивалентно i[a]. При этом величина i умножается на размер типа double и представляет собой адрес i-го элемента массива arr от его начала. Затем это значение складывается со значением указателя arr, что в свою очередь дает адрес i-го элемента массива. К полученному адресу применяется операция разадресации, т.е. осуществляется выборка элемента массива arr по сформированному адресу.



Таким образом, результатом индексного выражения arr[i] (или i[arr]) является значение i-го элемента массива.

Выражение с несколькими индексами ссылается на элементы многомерных массивов. Многомерный массив - это массив, элементами которого являются массивы. Например, первым элементом трехмерного массива является массив с двумя измерениями.

Для ссылки на элемент многомерного массива индексное выражение должно иметь несколько индексов заключенных к квадратные скобки:

выражение-1 [ выражение-2 ][ выражение-3 ] ...

Такое индексное выражение интерпретируется слева направо, т.е. вначале рассматривается первое индексное выражение:

выражение-1 [ выражение-2 ]

Результат этого выражения есть адресное выражение, с которым складывается выражение-3 и т.д. Операция разадресации осуществляется после вычисления последнего индексного выражения. Отметим, что операция разадресации не применяется, если значение последнего указателя адресует величину типа массива.

Пример:

int mass [2][5][3];

Рассмотрим процесс вычисления индексного выражения mass[1][2][2].

Вычисляется выражения mass[1]. Ссылка индекс 1 умножается на размер элемента этого массива, элементом же этого массива является двухмерный массив содержащий 5х3 элементов, имеющих тип int. Получаемое значение складывается со значением указателя mass. Результатом является указатель на второй двухмерный массив размером (5х3) в трехмерном массиве mass. Второй индекс 2 указывает на размер массива из трех элементов типа int, и складывается с адресом, соответствующим mass [1]. Так как каждый элемент трехмерного массива - это величина типа int, то индекс 2 увеличивается на размер типа int перед сложением с адресом mass [1][2]. Наконец, выполняется разадресация полученного указателя. Результирующим выражением будет элемент типа int. Если было бы указано mass [1][2], то результатом был бы указатель на массив из трех элементов типа int. Соответственно значением индексного выражения mass [1] является указатель на двухмерный массив.



Выражение выбора элемента применяется, если в качестве операнда надо использовать элемент структуры или объединения. Такое выражение имеет значение и тип выбранного элемента. Рассмотрим две формы выражения выбора элемента:

выражение.идентификатор,

выражение->идентификатор.

В первой форме выражение представляет величину типа struct или union, а идентификатор - это имя элемента структуры или объединения. Во второй форме выражение должно иметь значение адреса структуры или объединения, а идентификатор - именем выбираемого элемента структуры или объединения.

Обе формы выражения выбора элемента дают одинаковый результат. Действительно, запись, включающая знак операции выбора (->), является сокращенной версией записи с точкой для случая, когда выражению стоящему перед точкой предшествует операция разадресации (*), примененная к указателю, т.е. запись

выражение -> идентификатор

эквивалентна записи

(* выражение).идентификатор

в случае, если выражение является указателем.

Пример:

struct tree {float num; int spisoc[5]; struct tree *left; } tr[5], elem; elem.left = & elem; В приведенном примере используется операция выбора (.) для доступа к элементу left структурной переменной elem. Таким образом элементу left структурной переменной elem присваивается адрес самой переменной elem, т.е. переменная elem хранит ссылку на себя саму.

Приведение типов это изменение (преобразование) типа объекта. Для выполнения преобразования необходимо перед объектом записать в скобках нужный тип:

( имя-типа ) операнд.

Приведение типов используются для преобразования объектов одного скалярного типа в другой скалярный тип. Однако выражению с приведением типа не может быть присвоено другое значение.

Пример:

int i; double x; b = (double)i+2.0; В этом примере целая переменная i с помощью операции приведения типов приводится к плавающему типу, а затем уже участвует в вычислении выражения.

Константное выражение - это выражение, результатом которого является константа. Операндом константного выражения могут быть целые константы, символьные константы, константы с плавающей точкой, константы перечисления, выражения приведения типов, выражения с операцией sizeof и другие константные выражения.


Однако на использование знаков операций в константных выражениях налагаются следующие ограничения:

В константных выражениях нельзя использовать операции присваивания и последовательного вычисления (,) . Операция "адрес" (&) может быть использована только при некоторых инициализациях. Выражения со знаками операций могут участвовать в выражениях как операнды. Выражения со знаками операций могут быть унарными (с одним операндом), бинарными (с двумя операндами) и тернарными (с тремя операндами).

Унарное выражение состоит из операнда и предшествующего ему знаку унарной операции и имеет следующий формат:

знак-унарной-операции операнд .

Бинарное выражения состоит из двух операндов, разделенных знаком бинарной операции:

операнд1 знак-бинарной-операции операнд2 .

Тернарное выражение состоит из трех операндов, разделенных знаками тернарной операции (?) и (:), и имеет формат:

операнд1 ? операнд2 : операнд3 .

Операции. По количеству операндов, участвующих в операции, операции подразделяются на унарные, бинарные и тернарные.

В языке Си имеются следующие унарные операции:

- арифметическое отрицание (отрицание и дополнение);

~ побитовое логическое отрицание (дополнение);

! логическое отрицание;

* разадресация (косвенная адресация);

& вычисление адреса;

+ унарный плюс;

++ увеличение (инкремент);

-- уменьшение (декремент);

sizeof размер .

Унарные операции выполняются справа налево.

Операции увеличения и уменьшения увеличивают или уменьшают значение операнда на единицу и могут быть записаны как справа так и слева от операнда. Если знак операции записан перед операндом (префиксная форма), то изменение операнда происходит до его использования в выражении. Если знак операции записан после операнда (постфиксная форма), то операнд вначале используется в выражении, а затем происходит его изменение.

В отличие от унарных, бинарные операции, список которых приведен в табл.7, выполняются слева направо.

Таблица 7

Знак операции Операция Группа операций

*	Умножение	Мультипликативные
/	Деление
%	Остаток от деления
+	Сложение	Аддитивные
-	Вычитание
<<	Сдвиг влево	Операции сдвига
>>	Сдвиг вправо
<	Меньше	Операции отношения
<=	Меньше или равно
>=	Больше или равно
==	Равно
!=	Не равно
&	Поразрядное И	Поразрядные операции
|	Поразрядное ИЛИ
^	Поразрядное исключающее ИЛИ
&&	Логическое И	Логические операции
	Логическое ИЛИ
,	Последовательное вычисление	Последовательного вычисления
=	Присваивание	Операции присваивания
*=	Умножение с присваиванием
/=	Деление с присваиванием
%=	Остаток от деления с присваиванием
-=	Вычитание с присваиванием
+=	Сложение с присваиванием
<<=	Сдвиг влево с присваиванием
>>=	Сдвиг вправо присваиванием
&=	Поразрядное И с присваиванием
|=	Поразрядное ИЛИ с присваиванием
^=	Поразрядное исключающее ИЛИ с присваиванием

Левый операнд операции присваивания должен быть выражением, ссылающимся на область памяти (но не объектом объявленным с ключевым словом const), такие выражения называются леводопустимыми к ним относятся:

- идентификаторы данных целого и плавающего типов, типов указателя, структуры, объединения;

- индексные выражения, исключая выражения имеющие тип массива или функции;

- выражения выбора элемента (->) и (.), если выбранный элемент является леводопустимым;

- выражения унарной операции разадресации (*), за исключением выражений, ссылающихся на массив или функцию;

- выражение приведения типа если результирующий тип не превышает размера первоначального типа.

При записи выражений следует помнить, что символы (*), (&), (!), (+) могут\ обозначать унарную или бинарную операцию.

Оператор break

Оператор break обеспечивает прекращение выполнения самого внутреннего из объединяющих его операторов switch, do, for, while. После выполнения оператора break управление передается оператору, следующему за прерванным.

Оператор continue

Оператор continue, как и оператор break, используется только внутри операторов цикла, но в отличие от него выполнение программы продолжается не с оператора, следующего за прерванным оператором, а с начала прерванного оператора. Формат оператора следующий:

continue;

Пример:

int main() { int a,b; for (a=1,b=0; a

Когда сумма чисел от 1 до а становится нечетной, оператор continue передает управление на очередную итерацию цикла for, не выполняя операторы обработки четных сумм.

Оператор continue, как и оператор break, прерывает самый внутренний из объемлющих его циклов.

Оператор do while

Оператор цикла do while называется оператором цикла с постусловием и используется в тех случаях, когда необходимо выполнить тело цикла хотя бы один раз. Формат оператора имеет следующий вид:

do тело while (выражение);

Схема выполнения оператора do while :

1. Выполняется тело цикла (которое может быть составным оператором).

2. Вычисляется выражение.

3. Если выражение ложно, то выполнение оператора do while заканчивается и выполняется следующий по порядку оператор. Если выражение истинно, то выполнение оператора продолжается с пункта 1.

Чтобы прервать выполнение цикла до того, как условие станет ложным, можно использовать оператор break.

Операторы while и do while могут быть вложенными.

Пример:

int i,j,k; ... i=0; j=0; k=0; do { i++; j--; while (a[k] < i) k++; } while (i

Оператор for

Оператор for - это наиболее общий способ организации цикла. Он имеет следующий формат:

for ( выражение 1 ; выражение 2 ; выражение 3 ) тело

Выражение 1 обычно используется для установления начального значения переменных, управляющих циклом. Выражение 2 - это выражение, определяющее условие, при котором тело цикла будет выполняться. Выражение 3 определяет изменение переменных, управляющих циклом после каждого выполнения тела цикла.

Схема выполнения оператора for:

1. Вычисляется выражение 1.

2. Вычисляется выражение 2.

3. Если значения выражения 2 отлично от нуля (истина), выполняется тело цикла, вычисляется выражение 3 и осуществляется переход к пункту 2, если выражение 2 равно нулю (ложь), то управление передается на оператор, следующий за оператором for.

Существенно то, что проверка условия всегда выполняется в начале цикла. Это значит, что тело цикла может ни разу не выполниться, если условие выполнения сразу будет ложным.

Пример:

int main() { int i,b; for (i=1; i

В этом примере вычисляются квадраты чисел от 1 до 9.

Некоторые варианты использования оператора for повышают его гибкость за счет возможности использования нескольких переменных, управляющих циклом.

Пример:

int main() { int top, bot; char string[100], temp; for ( top=0, bot=100 ; top < bot ; top++, bot--) { temp=string[top]; string[bot]=temp; } return 0; }

В этом примере, реализующем запись строки символов в обратном порядке, для управления циклом используются две переменные top и bot. Отметим, что на месте выражение 1 и выражение 3 здесь используются несколько выражений, записанных через запятую, и выполняемых последовательно.

Другим вариантом использования оператора for является бесконечный цикл. Для организации такого цикла можно использовать пустое условное выражение, а для выхода из цикла обычно используют дополнительное условие и оператор break.

Пример:

for (;;) { ... ... break; ... }

Так как согласно синтаксису языка Си оператор может быть пустым, тело оператора for также может быть пустым. Такая форма оператора может быть использована для организации поиска.

Пример:

for (i=0; t[i]В данном примере переменная цикла i принимает значение номера первого элемента массива t, значение которого больше 10.

Оператор goto

Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования на языке СИ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программ и возможность их модификаций.

Формат этого оператора следующий:

goto имя-метки; ... имя-метки: оператор;

Оператор goto передает управление на оператор, помеченный меткой имя-метки. Помеченный оператор должен находиться в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя-метки не может быть использовано для разных операторов программы. Имя-метки - это идентификатор.

Любой оператор в составном операторе может иметь свою метку. Используя оператор goto, можно передавать управление внутрь составного оператора. Но нужно быть осторожным при входе в составной оператор, содержащий объявления переменных с инициализацией, так как объявления располагаются перед выполняемыми операторами и значения объявленных переменных при таком переходе будут не определены.

[ | | Вперед ]

Оператор if

Формат оператора:

if (выражение) оператор-1; [else оператор-2;]

Выполнение оператора if начинается с вычисления выражения.

Далее выполнение осуществляется по следующей схеме:

- если выражение истинно (т.е. отлично от 0), то выполняется оператор-1.

- если выражение ложно (т.е. равно 0),то выполняется оператор-2.

- если выражение ложно и отсутствует оператор-2 (в квадратные скобки заключена необязательная конструкция), то выполняется следующий за if оператор.

После выполнения оператора if значение передается на следующий оператор программы, если последовательность выполнения операторов программы не будет принудительно нарушена использованием операторов перехода.

Пример:

if (i < j) i++: else { j = i-3; i++; }

Этот пример иллюстрирует также и тот факт, что на месте оператор-1, так же как и на месте оператор-2 могут находиться сложные конструкции.

Допускается использование вложенных операторов if. Оператор if может быть включен в конструкцию if или в конструкцию else другого оператора if. Чтобы сделать программу более читабельной, рекомендуется группировать операторы и конструкции во вложенных операторах if, используя фигурные скобки. Если же фигурные скобки опущены, то компилятор связывает каждое ключевое слово else с наиболее близким if, для которого нет else.

Примеры:

int main ( ) { int t=2, b=7, r=3; if (t>b) { if (b < r) r=b; } else r=t; return (0); }

В результате выполнения этой программы r станет равным 2.

Если же в программе опустить фигурные скобки, стоящие после оператора if, то программа будет иметь следующий вид:

int main ( ) { int t=2,b=7,r=3; if ( a>b ) if ( b < c ) t=b; else r=t; return (0); }

В этом случае r получит значение равное 3, так как ключевое слово else относится ко второму оператору if, который не выполняется, поскольку не выполняется условие, проверяемое в первом операторе if.

Следующий фрагмент иллюстрирует вложенные операторы if:

char ZNAC; int x,y,z; : if (ZNAC == '-') x = y - z; else if (ZNAC == '+') x = y + z; else if (ZNAC == '*') x = y * z; else if (ZNAC == '/') x = y / z; else ...

Из рассмотрения этого примера можно сделать вывод, что конструкции использующие вложенные операторы if, являются довольно громоздкими и не всегда достаточно надежными. Другим способом организации выбора из множества различных вариантов является использование специального оператора выбора switch.

Оператор return

Оператор return завершает выполнение функции, в которой он задан, и возвращает управление в вызывающую функцию, в точку, непосредственно следующую за вызовом. Функция main передает управление операционной системе. Формат оператора:

return [выражение] ;

Значение выражения, если оно задано, возвращается в вызывающую функцию в качестве значения вызываемой функции. Если выражение опущено, то возвращаемое значение не определено. Выражение может быть заключено в круглые скобки, хотя их наличие не обязательно.

Если в какой-либо функции отсутствует оператор return, то передача управления в вызывающую функцию происходит после выполнения последнего оператора вызываемой функции. При этом возвращаемое значение не определено. Если функция не должна иметь возвращаемого значения, то ее нужно объявлять с типом void.

Таким образом, использование оператора return необходимо либо для немедленного выхода из функции, либо для передачи возвращаемого значения.

Пример:

int sum (int a, int b) { renurn (a+b); }

Функция sum имеет два формальных параметра a и b типа int, и возвращает значение типа int, о чем говорит описатель, стоящий перед именем функции. Возвращаемое оператором return значение равно сумме фактических параметров.

Пример:

void prov (int a, double b) { double c; if (a10) return; else { c=a+b; if ((2*c-b)==11) return; } }

В этом примере оператор return используется для выхода из функции в случае выполнения одного из проверяемых условий.

Оператор switch

Оператор switch предназначен для организации выбора из множества различных вариантов. Формат оператора следующий:

switch ( выражение ) { [объявление] : [ case константное-выражение1]: [ список-операторов1] [ case константное-выражение2]: [ список-операторов2] : : [ default: [ список операторов ]] }

Выражение, следующее за ключевым словом switch в круглых скобках, может быть любым выражением, допустимыми в языке СИ, значение которого должно быть целым. Отметим, что можно использовать явное приведение к целому типу, однако необходимо помнить о тех ограничениях и рекомендациях, о которых говорилось выше.

Значение этого выражения является ключевым для выбора из нескольких вариантов. Тело оператора smitch состоит из нескольких операторов, помеченных ключевым словом case с последующим константным-выражением. Следует отметить, что использование целого константного выражения является существенным недостатком, присущим рассмотренному оператору.

Так как константное выражение вычисляется во время трансляции, оно не может содержать переменные или вызовы функций. Обычно в качестве константного выражения используются целые или символьные константы.

Все константные выражения в операторе switch должны быть уникальны. Кроме операторов, помеченных ключевым словом case, может быть, но обязательно один, фрагмент помеченный ключевым словом default.

Список операторов может быть пустым, либо содержать один или более операторов. Причем в операторе switch не требуется заключать последовательность операторов в фигурные скобки.

Отметим также, что в операторе switch можно использовать свои локальные переменные, объявления которых находятся перед первым ключевым словом case, однако в объявлениях не должна использоваться инициализация.

Схема выполнения оператора switch следующая:

- вычисляется выражение в круглых скобках;

- вычисленные значения последовательно сравниваются с константными выражениями, следующими за ключевыми словами case;

- если одно из константных выражений совпадает со значением выражения, то управление передается на оператор, помеченный соответствующим ключевым словом case;

- если ни одно из константных выражений не равно выражению, то управление передается на оператор, помеченный ключевым словом default, а в случае его отсутствия управление передается на следующий после switch оператор.

Отметим интересную особенность использования оператора switch: конструкция со словом default может быть не последней в теле оператора switch. Ключевые слова case и default в теле оператора switch существенны только при начальной проверке, когда определяется начальная точка выполнения тела оператора switch. Все операторы, между начальным оператором и концом тела, выполняются вне зависимости от ключевых слов, если только какой-то из операторов не передаст управления из тела оператора switch. Таким образом, программист должен сам позаботится о выходе из case, если это необходимо. Чаще всего для этого используется оператор break.

Для того, чтобы выполнить одни и те же действия для различных значений выражения, можно пометить один и тот же оператор несколькими ключевыми словами case.

Пример:

int i=2; switch (i) { case 1: i += 2; case 2: i *= 3; case 0: i /= 2; case 4: i -= 5; default: ; } Выполнение оператора switch начинается с оператора, помеченного case 2. Таким образом, переменная i получает значение, равное 6, далее выполняется оператор, помеченный ключевым словом case 0, а затем case 4, переменная i примет значение 3, а затем значение -2. Оператор, помеченный ключевым словом default, не изменяет значения переменной.

Рассмотрим ранее приведенный пример, в котором иллюстрировалось использование вложенных операторов if, переписанной теперь с использованием оператора switch.

char ZNAC; int x,y,z; switch (ZNAC) { case '+': x = y + z; break; case '-': x = y - z; break; case '*': x = y * z; break; case '/': x = u / z; break; default : ; } Использование оператора break позволяет в необходимый момент прервать последовательность выполняемых операторов в теле оператора switch, путем передачи управления оператору, следующему за switch.

Отметим, что в теле оператора switch можно использовать вложенные операторы switch, при этом в ключевых словах case можно использовать одинаковые константные выражения.

Пример:

: switch (a) { case 1: b=c; break; case 2: switch (d) { case 0: f=s; break; case 1: f=9; break; case 2: f-=9; break; } case 3: b-=c; break; : }

Оператор выражение

Любое выражение, которое заканчивается точкой с запятой, является оператором.

Выполнение оператора выражение заключается в вычислении выражения. Полученное значение выражения никак не используется, поэтому, как правило, такие выражения вызывают побочные эффекты. Заметим, что вызвать функцию, невозвращающую значения можно только при помощи оператора выражения. Правила вычисления выражений были сформулированы выше.

Примеры:

++ i;

Этот оператор представляет выражение, которое увеличивает значение переменной i на единицу.

a=cos(b * 5);

Этот оператор представляет выражение, включающее в себя операции присваивания и вызова функции.

a(x,y);

Этот оператор представляет выражение состоящее из вызова функции.

Оператор while

Оператор цикла while называется циклом с предусловием и имеет следующий формат:

while (выражение) тело ;

В качестве выражения допускается использовать любое выражение языка Си, а в качестве тела любой оператор, в том числе пустой или составной. Схема выполнения оператора while следующая:

1. Вычисляется выражение.

2. Если выражение ложно, то выполнение оператора while заканчивается и выполняется следующий по порядку оператор. Если выражение истинно, то выполняется тело оператора while.

3. Процесс повторяется с пункта 1.

Оператор цикла вида

for (выражение-1; выражение-2; выражение-3) тело ;

может быть заменен оператором while следующим образом:

выражение-1; while (выражение-2) { тело выражение-3; }

Так же как и при выполнении оператора for, в операторе while вначале происходит проверка условия. Поэтому оператор while удобно использовать в ситуациях, когда тело оператора не всегда нужно выполнять.

Внутри операторов for и while можно использовать локальные переменные, которые должны быть объявлены с определением соответствующих типов.

Операторы

Все операторы языка СИ могут быть условно разделены на следующие категории:

- условные операторы, к которым относятся оператор условия if и оператор выбора switch;

- операторы цикла (for,while,do while);

- операторы перехода (break, continue, return, goto);

- другие операторы (оператор "выражение", пустой оператор).

Операторы в программе могут объединяться в составные операторы с помощью фигурных скобок. Любой оператор в программе может быть помечен меткой, состоящей из имени и следующего за ним двоеточия.

Все операторы языка СИ, кроме составных операторов, заканчиваются точкой с запятой ";".

Определение и вызов функций

Мощность языка СИ во многом определяется легкостью и гибкостью в определении и использовании функций в СИ-программах. В отличие от других языков программирования высокого уровня в языке СИ нет деления на процедуры, подпрограммы и функции, здесь вся программа строится только из функций.

Функция - это совокупность объявлений и операторов, обычно предназначенная для решения определенной задачи. Каждая функция должна иметь имя, которое используется для ее объявления, определения и вызова. В любой программе на СИ должна быть функция с именем main (главная функция), именно с этой функции, в каком бы месте программы она не находилась, начинается выполнение программы.

При вызове функции ей при помощи аргументов (формальных параметров) могут быть переданы некоторые значения (фактические параметры), используемые во время выполнения функции. Функция может возвращать некоторое (одно !) значение. Это возвращаемое значение и есть результат выполнения функции, который при выполнении программы подставляется в точку вызова функции, где бы этот вызов ни встретился. Допускается также использовать функции не имеющие аргументов и функции не возвращающие никаких значений. Действие таких функций может состоять, например, в изменении значений некоторых переменных, выводе на печать некоторых текстов и т.п..

С использованием функций в языке СИ связаны три понятия - определение функции (описание действий, выполняемых функцией), объявление функции (задание формы обращения к функции) и вызов функции.

Определение функции задает тип возвращаемого значения, имя функции, типы и число формальных параметров, а также объявления переменных и операторы, называемые телом функции, и определяющие действие функции. В определении функции также может быть задан класс памяти.

Пример:

int rus (unsigned char r) { if (r>='А' && c<=' ') return 1; else return 0; }

В данном примере определена функция с именем rus, имеющая один параметр с именем r и типом unsigned char. Функция возвращает целое значение, равное 1, если параметр функции является буквой русского алфавита, или 0 в противном случае.

В языке СИ нет требования, чтобы определение функции обязательно предшествовало ее вызову. Определения используемых функций могут следовать за определением функции main, перед ним, или находится в другом файле.

Однако для того, чтобы компилятор мог осуществить проверку соответствия типов передаваемых фактических параметров типам формальных параметров до вызова функции нужно поместить объявление (прототип) функции.

Объявление функции имеет такой же вид, что и определение функции, с той лишь разницей, что тело функции отсутствует, и имена формальных параметров тоже могут быть опущены. Для функции, определенной в последнем примере, прототип может иметь вид

int rus (unsigned char r); или rus (unsigned char);

В программах на языке СИ широко используются, так называемые, библиотечные функции, т.е. функции предварительно разработанные и записанные в библиотеки. Прототипы библиотечных функций находятся в специальных заголовочных файлах, поставляемых вместе с библиотеками в составе систем программирования, и включаются в программу с помощью директивы #include.

Если объявление функции не задано, то по умолчанию строится прототип функции на основе анализа первой ссылки на функцию, будь то вызов функции или определение. Однако такой прототип не всегда согласуется с последующим определением или вызовом функции. Рекомендуется всегда задавать прототип функции. Это позволит компилятору либо выдавать диагностические сообщения, при неправильном использовании функции, либо корректным образом регулировать несоответствие аргументов устанавливаемое при выполнении программы.

Объявление параметров функции при ее определении может быть выполнено в так называемом "старом стиле", при котором в скобках после имени функции следуют только имена параметров, а после скобок объявления типов параметров. Например, функция rus из предыдущего примера может быть определена следующим образом:

int rus (r) unsigned char r; { ... /* тело функции */ ... } В соответствии с синтаксисом языка СИ определение функции имеет следующую форму:



[спецификатор-класса-памяти] [спецификатор-типа] имя-функции ([список-формальных-параметров]) { тело-функции } Необязательный спецификатор-класса- памяти задает класс памяти функции, который может быть static или extern. Подробно классы памяти будут рассмотрены в следующем разделе.

Спецификатор-типа функции задает тип возвращаемого значения и может задавать любой тип. Если спецификатор-типа не задан, то предполагается, что функция возвращает значение типа int.

Функция не может возвращать массив или функцию, но может возвращать указатель на любой тип, в том числе и на массив и на функцию. Тип возвращаемого значения, задаваемый в определении функции, должен соответствовать типу в объявлении этой функции.

Функция возвращает значение если ее выполнение заканчивается оператором return, содержащим некоторое выражение. Указанное выражение вычисляется, преобразуется, если необходимо, к типу возвращаемого значения и возвращается в точку вызова функции в качестве результата. Если оператор return не содержит выражения или выполнение функции завершается после выполнения последнего ее оператора (без выполнения оператора return), то возвращаемое значение не определено. Для функций, не использующих возвращаемое значение, должен быть использован тип void, указывающий на отсутствие возвращаемого значения. Если функция определена как функция, возвращающая некоторое значение, а в операторе return при выходе из нее отсутствует выражение, то поведение вызывающей функции после передачи ей управления может быть непредсказуемым.

Список-формальных-параметров - это последовательность объявлений формальных параметров, разделенная запятыми. Формальные параметры - это переменные, используемые внутри тела функции и получающие значение при вызове функции путем копирования в них значений соответствующих фактических параметров. Список-формальных-параметров может заканчиваться запятой (,) или запятой с многоточием (,...), это означает, что число аргументов функции переменно. Однако предполагается, что функция имеет, по крайней мере, столько обязательных аргументов, сколько формальных параметров задано перед последней запятой в списке параметров.


Такой функции может быть передано большее число аргументов, но над дополнительными аргументами не проводится контроль типов.

Если функция не использует параметров, то наличие круглых скобок обязательно, а вместо списка параметров рекомендуется указать слово void.

Порядок и типы формальных параметров должны быть одинаковыми в определении функции и во всех ее объявлениях. Типы фактических параметров при вызове функции должны быть совместимы с типами соответствующих формальных параметров. Тип формального параметра может быть любым основным типом, структурой, объединением, перечислением, указателем или массивом. Если тип формального параметра не указан, то этому параметру присваивается тип int.

Для формального параметра можно задавать класс памяти register, при этом для величин типа int спецификатор типа можно опустить.

Идентификаторы формальных параметров используются в теле функции в качестве ссылок на переданные значения. Эти идентификаторы не могут быть переопределены в блоке, образующем тело функции, но могут быть переопределены во внутреннем блоке внутри тела функции.

При передаче параметров в функцию, если необходимо, выполняются обычные арифметические преобразования для каждого формального параметра и каждого фактического параметра независимо. После преобразования формальный параметр не может быть короче чем int, т.е. объявление формального параметра с типом char равносильно его объявлению с типом int. А параметры, представляющие собой действительные числа, имеют тип double.

Преобразованный тип каждого формального параметра определяет, как интерпретируются аргументы, помещаемые при вызове функции в стек. Несоответствие типов фактических аргументов и формальных параметров может быть причиной неверной интерпретации.

Тело функции - это составной оператор, содержащий операторы, определяющие действие функции.

Все переменные, объявленные в теле функции без указания класса памяти, имеют класс памяти auto, т.е. они являются локальными. При вызове функции локальным переменным отводится память в стеке и производится их инициализация.


Управление передается первому оператору тела функции и начинается выполнение функции, которое продолжается до тех пор, пока не встретится оператор return или последний оператор тела функции. Управление при этом возвращается в точку, следующую за точкой вызова, а локальные переменные становятся недоступными. При новом вызове функции для локальных переменных память распределяется вновь, и поэтому старые значения локальных переменных теряются.

Параметры функции передаются по значению и могут рассматриваться как локальные переменные, для которых выделяется память при вызове функции и производится инициализация значениями фактических параметров. При выходе из функции значения этих переменных теряются. Поскольку передача параметров происходит по значению, в теле функции нельзя изменить значения переменных в вызывающей функции, являющихся фактическими параметрами. Однако, если в качестве параметра передать указатель на некоторую переменную, то используя операцию разадресации можно изменить значение этой переменной.

Пример:

/* Неправильное использование параметров */ void change (int x, int y) { int k=x; x=y; y=k; } В данной функции значения переменных x и y, являющихся формальными параметрами, меняются местами, но поскольку эти переменные существуют только внутри функции change, значения фактических параметров, используемых при вызове функции, останутся неизменными. Для того чтобы менялись местами значения фактических аргументов можно использовать функцию приведенную в следующем примере.

Пример:

/* Правильное использование параметров */ void change (int *x, int *y) { int k=*x; *x=*y; *y=k; } При вызове такой функции в качестве фактических параметров должны быть использованы не значения переменных, а их адреса

change (&a,&b);

Если требуется вызвать функцию до ее определения в рассматриваемом файле, или определение функции находится в другом исходном файле, то вызов функции следует предварять объявлением этой функции. Объявление (прототип) функции имеет следующий формат:



[спецификатор-класса-памяти] [спецификатор-типа] имя-функции ([список-формальных-параметров]) [,список-имен-функций];

В отличие от определения функции, в прототипе за заголовком сразу же следует точка с запятой, а тело функции отсутствует. Если несколько разных функций возвращают значения одинакового типа и имеют одинаковые списки формальных параметров, то эти функции можно объявить в одном прототипе, указав имя одной из функций в качестве имени-функции, а все другие поместить в список-имен-функций, причем каждая функция должна сопровождаться списком формальных параметров. Правила использования остальных элементов формата такие же, как при определении функции. Имена формальных параметров при объявлении функции можно не указывать, а если они указаны, то их область действия распространяется только до конца объявления.

Прототип - это явное объявление функции, которое предшествует определению функции. Тип возвращаемого значения при объявлении функции должен соответствовать типу возвращаемого значения в определении функции.

Если прототип функции не задан, а встретился вызов функции, то строится неявный прототип из анализа формы вызова функции. Тип возвращаемого значения создаваемого прототипа int, а список типов и числа параметров функции формируется на основании типов и числа фактических параметров используемых при данном вызове.

Таким образом, прототип функции необходимо задавать в следующих случаях:

1. Функция возвращает значение типа, отличного от int.

2. Требуется проинициализировать некоторый указатель на функцию до того, как эта функция будет определена.

Наличие в прототипе полного списка типов аргументов параметров позволяет выполнить проверку соответствия типов фактических параметров при вызове функции типам формальных параметров, и, если необходимо, выполнить соответствующие преобразования.

В прототипе можно указать, что число параметров функции переменно, или что функция не имеет параметров.

Если прототип задан с классом памяти static, то и определение функции должно иметь класс памяти static.


Если спецификатор класса памяти не указан, то подразумевается класс памяти extern.

Вызов функции имеет следующий формат:

адресное-выражение ([список-выражений])

Поскольку синтаксически имя функции является адресом начала тела функции, в качестве обращения к функции может быть использовано адресное-выражение (в том числе и имя функции или разадресация указателя на функцию), имеющее значение адреса функции.

Список-выражений представляет собой список фактических параметров, передаваемых в функцию. Этот список может быть и пустым, но наличие круглых скобок обязательно.

Фактический параметр может быть величиной любого основного типа, структурой, объединением, перечислением или указателем на объект любого типа. Массив и функция не могут быть использованы в качестве фактических параметров, но можно использовать указатели на эти объекты.

Выполнение вызова функции происходит следующим образом:

1. Вычисляются выражения в списке выражений и подвергаются обычным арифметическим преобразованиям. Затем, если известен прототип функции, тип полученного фактического аргумента сравнивается с типом соответствующего формального параметра. Если они не совпадают, то либо производится преобразование типов, либо формируется сообщение об ошибке. Число выражений в списке выражений должно совпадать с числом формальных параметров, если только функция не имеет переменного числа параметров. В последнем случае проверке подлежат только обязательные параметры. Если в прототипе функции указано, что ей не требуются параметры, а при вызове они указаны, формируется сообщение об ошибке.

2. Происходит присваивание значений фактических параметров соответствующим формальным параметрам.

3. Управление передается на первый оператор функции.

4. Выполнение оператора return в теле функции возвращает управление и возможно, значение в вызывающую функцию. При отсутствии оператора return управление возвращается после выполнения последнего оператора тела функции, а возвращаемое значение не определено.

Адресное выражение, стоящее перед скобками определяет адрес вызываемой функции.


Это значит что функция может быть вызвана через указатель на функцию.

Пример:

int (*fun)(int x, int *y);

Здесь объявлена переменная fun как указатель на функцию с двумя параметрами: типа int и указателем на int. Сама функция должна возвращать значение типа int. Круглые скобки, содержащие имя указателя fun и признак указателя *, обязательны, иначе запись

int *fun (intx,int *y);

будет интерпретироваться как объявление функции fun возвращающей указатель на int.

Вызов функции возможен только после инициализации значения указателя fun и имеет вид:

(*fun)(i,&j);

В этом выражении для получения адреса функции, на которую ссылается указатель fun используется операция разадресации * .

Указатель на функцию может быть передан в качестве параметра функции. При этом разадресация происходит во время вызова функции, на которую ссылается указатель на функцию. Присвоить значение указателю на функцию можно в операторе присваивания, употребив имя функции без списка параметров.

Пример:

double (*fun1)(int x, int y); double fun2(int k, int l); fun1=fun2; /* инициализация указателя на функцию */ (*fun1)(2,7); /* обращение к функции */ В рассмотренном примере указатель на функцию fun1 описан как указатель на функцию с двумя параметрами, возвращающую значение типа double, и также описана функция fun2. В противном случае, т.е. когда указателю на функцию присваивается функция описанная иначе чем указатель, произойдет ошибка.

Рассмотрим пример использования указателя на функцию в качестве параметра функции вычисляющей производную от функции cos(x).

Пример:

double proiz(double x, double dx, double (*f)(double x) ); double fun(double z); int main() { double x; /* точка вычисления производной */ double dx; /* приращение */ double z; /* значение производной */ scanf("%f,%f",&x,&dx); /* ввод значений x и dx */ z=proiz(x,dx,fun); /* вызов функции */ printf("%f",z); /* печать значения производной */ return 0; } double proiz(double x,double dx, double (*f)(double z) ) { /* функция вычисляющая производную */ double xk,xk1,pr; xk=fun(x); xk1=fun(x+dx); pr=(xk1/xk-1e0)*xk/dx; return pr; } double fun( double z) { /* функция от которой вычисляется производная */ return (cos(z)); } Для вычисления производной от какой-либо другой функции можно изменить тело функции fun или использовать при вызове функции proiz имя другой функции.


В частности, для вычисления производной от функции cos(x) можно вызвать функцию proiz в форме

z=proiz(x,dx,cos);

а для вычисления производной от функции sin(x) в форме

z=proiz(x,dx,sin);

Любая функция в программе на языке СИ может быть вызвана рекурсивно, т.е. она может вызывать саму себя. Компилятор допускает любое число рекурсивных вызовов. При каждом вызове для формальных параметров и переменных с классом памяти auto и register выделяется новая область памяти, так что их значения из предыдущих вызовов не теряются, но в каждый момент времени доступны только значения текущего вызова.

Переменные, объявленные с классом памяти static, не требуют выделения новой области памяти при каждом рекурсивном вызове функции и их значения доступны в течение всего времени выполнения программы.

Классический пример рекурсии - это математическое определение факториала n! :

n! = 1 при n=0; n*(n-1)! при n>1 . Функция, вычисляющая факториал, будет иметь следующий вид:

long fakt(int n) { return ( (n==1) ? 1 : n*fakt(n-1) ); } Хотя компилятор языка СИ не ограничивает число рекурсивных вызовов функций, это число ограничивается ресурсом памяти компьютера и при слишком большом числе рекурсивных вызовов может произойти переполнение стека.

Определение объектов и типов

Как уже говорилось выше, все переменные используемые в программах на языке СИ, должны быть объявлены. Тип объявляемой переменной зависит от того, какое ключевое слово используется в качестве спецификатора типа и является ли описатель простым идентификатором или же комбинацией идентификатора с модификатором указателя (звездочка), массива (квадратные скобки) или функции (круглые скобки).

При объявлении простой переменной, структуры, смеси или объединения, а также перечисления, описатель - это простой идентификатор. Для объявления указателя, массива или функции идентификатор модифицируется соответствующим образом: звездочкой слева, квадратными или круглыми скобками справа.

Отметим важную особенность языка СИ, при объявлении можно использовать одновременно более одного модификатора, что дает возможность создавать множество различных сложных описателей типов.

Однако надо помнить, что некоторые комбинации модификаторов недопустимы:

- элементами массивов не могут быть функции,

- функции не могут возвращать массивы или функции.

При инициализации сложных описателей квадратные и круглые скобки (справа от идентификатора) имеют приоритет перед звездочкой (слева от идентификатора). Квадратные или круглые скобки имеют один и тот же приоритет и раскрываются слева направо. Спецификатор типа рассматривается на последнем шаге, когда описатель уже полностью проинтерпретирован. Можно использовать круглые скобки, чтобы поменять порядок интерпретации на необходимый.

Для интерпретации сложных описаний предлагается простое правило, которое звучит как "изнутри наружу", и состоит из четырех шагов.

1. Начать с идентификатора и посмотреть вправо, есть ли квадратные или круглые скобки.

2. Если они есть, то проинтерпретировать эту часть описателя и затем посмотреть налево в поиске звездочки.

3. Если на любой стадии справа встретится закрывающая круглая скобка, то вначале необходимо применить все эти правила внутри круглых скобок, а затем продолжить интерпретацию.

4. Интерпретировать спецификатор типа.

Примеры:

int * ( * comp [10]) (); 6 5 3 1 2 4 В данном примере объявляется переменная comp (1), как массив из десяти (2) указателей (3) на функции (4), возвращающие указатели (5) на целые значения (6).

char * ( * ( * var ) () ) [10]; 7 6 4 2 1 3 5 Переменная var (1) объявлена как указатель (2) на функцию (3) возвращающую указатель (4) на массив (5) из 10 элементов, которые являются указателями (6) на значения типа char.

Кроме объявлений переменных различных типов, имеется возможность объявить типы. Это можно сделать двумя способами. Первый способ - указать имя тега при объявлении структуры, объединения или перечисления, а затем использовать это имя в объявлении переменных и функций в качестве ссылки на этот тег. Второй - использовать для объявления типа ключевое слово typedef.

При объявлении с ключевым словом typedef, идентификатор стоящий на месте описываемого объекта, является именем вводимого в рассмотрение типа данных, и далее этот тип может быть использован для объявления переменных.

Отметим, что любой тип может быть объявлен с использованием ключевого слова typedef, включая типы указателя, функции или массива. Имя с ключевым словом typedef для типов указателя, структуры, объединения может быть объявлено прежде чем эти типы будут определенны, но в пределах видимости объявителя.

Примеры:

typedef double (* MATH)( ); /* MATH - новое имя типа, представляющее указатель на функцию, возвращающую значения типа double */ MATH cos; /* cos указатель на функцию, возвращающую значения типа double */ /* Можно провести эквивалентное объявление */ double (* cos)( ); typedef char FIO[40] /* FIO - массив из сорока символов */ FIO person; /* Переменная person - массив из сорока символов */ /* Это эквивалентно объявлению */ char person[40]; При объявлении переменных и типов здесь были использованы имена типов (MATH FIO). Помимо этого, имена типов могут еще использоваться в трех случаях: в списке формальных параметров, в объявлении функций, в операциях приведения типов и в операции sizeof (операция приведения типа).

Именами типов для основных типов, типов перечисления, структуры и смеси являются спецификаторы типов для этих типов. Имена типов для типов указателя массива и функции задаются при помощи абстрактных описателей следующим образом:

спецификатор-типа абстрактный-описатель;

Абстрактный-описатель - это описатель без идентификатора, состоящий из одного или более модификаторов указателя, массива или функции. Модификатор указателя (*) всегда задается перед идентификатором в описателе, а модификаторы массива [] и функции () - после него. Таким образом, чтобы правильно интерпретировать абстрактный описатель, нужно начать интерпретацию с подразумеваемого идентификатора.

Абстрактные описатели могут быть сложными. Скобки в сложных абстрактных описателе задают порядок интерпретации подобно тому, как это делалось при интерпретации сложных описателей в объявлениях.

Передача параметров функции main

Функция main, с которой начинается выполнение СИ-программы, может быть определена с параметрами, которые передаются из внешнего окружения, например, из командной строки. Во внешнем окружении действуют свои правила представления данных, а точнее, все данные представляются в виде строк символов. Для передачи этих строк в функцию main используются два параметра, первый параметр служит для передачи числа передаваемых строк, второй для передачи самих строк. Общепринятые (но не обязательные) имена этих параметров argc и argv. Параметр argc имеет тип int, его значение формируется из анализа командной строки и равно количеству слов в командной строке, включая и имя вызываемой программы (под словом понимается любой текст не содержащий символа пробел). Параметр argv это массив указателей на строки, каждая из которых содержит одно слово из командной строки. Если слово должно содержать символ пробел, то при записи его в командную строку оно должно быть заключено в кавычки.

Функция main может иметь и третий параметр, который принято называть argp, и который служит для передачи в функцию main параметров операционной системы (среды) в которой выполняется СИ-программа.

Заголовок функции main имеет вид:

int main (int argc, char *argv[], char *argp[])

Если, например, командная строка СИ-программы имеет вид:

A:\>cprog working 'C program' 1

то аргументы argc, argv, argp представляются в памяти как показано в схеме на рис.1.

argc [ 4 ] argv [ ]--> [ ]--> [A:\cprog.exe\0] [ ]--> [working\0] [ ]--> [C program\0] [ ]--> [1\0] [NULL] argp [ ]--> [ ]--> [path=A:\;C:\\0] [ ]--> [lib=D:\LIB\0] [ ]--> [include=D:\INCLUDE\0] [ ]--> [conspec=C:\COMMAND.COM\] [NULL] Рис.1. Схема размещения параметров командной строки

Операционная система поддерживает передачу значений для параметров argc, argv, argp, а на пользователе лежит ответственность за передачу и использование фактических аргументов функции main.

Следующий пример представляет программу печати фактических аргументов, передаваемых в функцию main из операционной системы и параметров операционной системы.

Пример: int main ( int argc, char *argv[], char *argp[]) { int i=0; printf ("\n Имя программы %s", argv[0]); for (i=1; i>=argc; i++) printf ("\n аргумент %d равен %s", argv[i]); printf ("\n Параметры операционной системы:"); while (*argp) { printf ("\n %s",*argp); argp++; } return (0); } Доступ к параметрам операционной системы можно также получить при помощи библиотечной функции geteuv, ее прототип имеет следующий вид:

char *geteuv (const char *varname);

Аргумент этой функции задает имя параметра среды, указатель на значение которой выдаст функция geteuv. Если указанный параметр не определен в среде в данный момент, то возвращаемое значение NULL.

Используя указатель, полученный функцией geteuv, можно только прочитать значение параметра операционной системы, но нельзя его изменить. Для изменения значения параметра системы предназначена функция puteuv.

Компилятор языка СИ строит СИ-программу таким образом, что вначале работы программы выполняется некоторая инициализация, включающая, кроме всего прочего, обработку аргументов, передаваемых функции main, и передачу ей значений параметров среды. Эти действия выполняются библиотечными функциями _setargv и _seteuv, которые всегда помещаются компилятором перед функцией main.

Если СИ-программа не использует передачу аргументов и значений параметров операционной системы, то целесообразно запретить использование библиотечных функций _setargv и _seteuv поместив в СИ-программу перед функцией main функции с такими же именами, но не выполняющие никаких действий (заглушки). Начало программы в этом случае будет иметь вид:

_setargv() { return ; /* пустая функция */ } -seteuv() { return ; /* пустая функция */ } int main() { /* главная функция без аргументов */ ... ... renurn (0); } В приведенной программе при вызове библиотечных функций _setargv и _seteuv будут использованы функции помещенные в программу пользователем и не выполняющие никаких действий. Это заметно снизит размер получаемого exe-файла.

[ | | Вперед ]

Переменные с изменяемой структурой

Очень часто некоторые объекты программы относятся к одному и тому же классу, отличаясь лишь некоторыми деталями. Рассмотрим, например, представление геометрических фигур. Общая информация о фигурах может включать такие элементы, как площадь, периметр. Однако соответствующая информация о геометрических размерах может оказаться различной в зависимости от их формы.

Рассмотрим пример, в котором информация о геометрических фигурах представляется на основе комбинированного использования структуры и объединения.

struct figure { double area,perimetr; /* общие компоненты */ int type; /* признак компонента */ union /* перечисление компонент */ { double radius; /* окружность */ double a[2]; /* прямоугольник */ double b[3]; /* треугольник */ } geom_fig; } fig1, fig2 ;

В общем случае каждый объект типа figure будет состоять из трех компонентов: area, perimetr, type. Компонент type называется меткой активного компонента, так как он используется для указания, какой из компонентов объединения geom_fig является активным в данный момент. Такая структура называется переменной структурой, потому что ее компоненты меняются в зависимости от значения метки активного компонента (значение type).

Отметим, что вместо компоненты type типа int, целесообразно было бы использовать перечисляемый тип. Например, такой

enum figure_chess { CIRCLE, BOX, TRIANGLE } ;

Константы CIRCLE, BOX, TRIANGLE получат значения соответственно равные 0, 1, 2. Переменная type может быть объявлена как имеющая перечислимый тип :

enum figure_chess type;

В этом случае компилятор СИ предупредит программиста о потенциально ошибочных присвоениях, таких, например, как

figure.type = 40;

В общем случае переменная структуры будет состоять из трех частей: набор общих компонент, метки активного компонента и части с меняющимися компонентами. Общая форма переменной структуры, имеет следующий вид:

struct { общие компоненты; метка активного компонента; union { описание компоненты 1 ; описание компоненты 2 ; ::: описание компоненты n ; } идентификатор-объединения ; } идентификатор-структуры ;

Пример определения переменной структуры с именем helth_record

struct { /* общая информация */ char name [25]; /* имя */ int age; /* возраст */ char sex; /* пол */ /* метка активного компонента */ /* (семейное положение) */ enum merital_status ins; /* переменная часть */ union { /* холост */ /* нет компонент */ struct { /* состоит в браке */ char marripge_date[8]; char spouse_name[25]; int no_children; } marriage_info; /* разведен */ char date_divorced[8]; } marital_info; } health_record; enum marital_status { SINGLE, /* холост */ MARRIGO, /* женат */ DIVOREED /* разведен */ } ; Обращаться к компонентам структуры можно при помощи ссылок:

helth_record.neme, helth_record.ins, helth_record.marriage_info.marriage_date .

Побочные эффекты

Операции присваивания в сложных выражениях могут вызывать побочные эффекты, так как они изменяют значение переменной. Побочный эффект может возникать и при вызове функции, если он содержит прямое или косвенное присваивание (через указатель). Это связано с тем, что аргументы функции могут вычисляться в любом порядке. Например, побочный эффект имеет место в следующем вызове функции:

prog (a,a=k*2);

В зависимости от того, какой аргумент вычисляется первым, в функцию могут быть переданы различные значения.

Порядок вычисления операндов некоторых операций зависит от реализации и поэтому могут возникать разные побочные эффекты, если в одном из операндов используется операции увеличения или уменьшения, а также другие операции присваивания.

Например, выражение i*j+(j++)+(--i) может принимать различные значения при обработке разными компиляторами. Чтобы избежать недоразумений при выполнении побочных эффектов необходимо придерживаться следующих правил.

1. Не использовать операции присваивания переменной в вызове функции, если эта переменная участвует в формировании других аргументов функции.

2. Не использовать операции присваивания переменной в выражении, если эта переменная используется в выражении более одного раза.

Поля битов

Элементом структуры может быть битовое поле, обеспечивающее доступ к отдельным битам памяти. Вне структур битовые поля объявлять нельзя. Нельзя также организовывать массивы битовых полей и нельзя применять к полям операцию определения адреса. В общем случае тип структуры с битовым полем задается в следующем виде:

struct { unsigned идентификатор 1 : длина-поля 1; unsigned идентификатор 2 : длина-поля 2; }

длинна - поля задается целым выражением или константой. Эта константа определяет число битов, отведенное соответствующему полю. Поле нулевой длинны обозначает выравнивание на границу следующего слова.

Пример:

struct { unsigned a1 : 1; unsigned a2 : 2; unsigned a3 : 5; unsigned a4 : 2; } prim;

Структуры битовых полей могут содержать и знаковые компоненты. Такие компоненты автоматически размещаются на соответствующих границах слов, при этом некоторые биты слов могут оставаться неиспользованными.

Ссылки на поле битов выполняются точно так же, как и компоненты общих структур. Само же битовое поле рассматривается как целое число, максимальное значение которого определяется длиной поля.

Поразрядные операции

К поразрядным операциям относятся: операция поразрядного логического "И" (&), операция поразрядного логического "ИЛИ" (|), операция поразрядного "исключающего ИЛИ" (^).

Операнды поразрядных операций могут быть любого целого типа. При необходимости над операндами выполняются преобразования по умолчанию, тип результата - это тип операндов после преобразования.

Операция поразрядного логического И (&) сравнивает каждый бит первого операнда с соответствующим битом второго операнда. Если оба сравниваемых бита единицы, то соответствующий бит результата устанавливается в 1, в противном случае в 0.

Операция поразрядного логического ИЛИ (|) сравнивает каждый бит первого операнда с соответствующим битом второго операнда. Если любой (или оба) из сравниваемых битов равен 1, то соответствующий бит результата устанавливается в 1, в противном случае результирующий бит равен 0.

Операция поразрядного исключающего ИЛИ (^) сравнивает каждый бит первого операнда с соответствующими битами второго операнда. Если один из сравниваемых битов равен 0, а второй бит равен 1, то соответствующий бит результата устанавливается в 1, в противном случае, т.е. когда оба бита равны 1 или 0, бит результата устанавливается в 0.

Пример.

int i=0x45FF, /* i= 0100 0101 1111 1111 */ j=0x00FF; j= 0000 0000 1111 1111 */ char r; r = i^j; /* r=0x4500 = 0100 0101 0000 0000 */ r = i|j; /* r=0x45FF = 0100 0101 0000 0000 */ r = i&j /* r=0x00FF = 0000 0000 1111 1111 */

Преобразование типов

При выполнении операций происходят неявные преобразования типов в следующих случаях:

- при выполнении операций осуществляются обычные арифметические преобразования (которые были рассмотрены выше);

- при выполнении операций присваивания, если значение одного типа присваивается переменной другого типа;

- при передаче аргументов функции.

Кроме того, в Си есть возможность явного приведения значения одного типа к другому.

В операциях присваивания тип значения, которое присваивается, преобразуется к типу переменной, получающей это значение. Допускается преобразования целых и плавающих типов, даже если такое преобразование ведет к потере информации.

Преобразование целых типов со знаком. Целое со знаком преобразуется к более короткому целому со знаком, посредством усечения старших битов. Целая со знаком преобразуется к более длинному целому со знаком, путем размножения знака. При преобразовании целого со знаком к целому без знака, целое со знаком преобразуется к размеру целого без знака и результат рассматривается как значение без знака.

Преобразование целого со знаком к плавающему типу происходит без потери] информации, за исключением случая преобразования значения типа long int или unsigned long int к типу float, когда точность часто может быть потеряна.

Преобразование целых типов без знака. Целое без знака преобразуется к более короткому целому без знака или со знаком путем усечения старших битов. Целое без знака преобразуется к более длинному целому без знака или со знаком путем дополнения нулей слева.

Когда целое без знака преобразуется к целому со знаком того же размера, битовое представление не изменяется. Поэтому значение, которое оно представляет, изменяется, если знаковый бит установлен (равен 1), т.е. когда исходное целое без знака больше чем максимальное положительное целое со знаком, такой же длины.

Целые значения без знака преобразуются к плавающему типу, путем преобразования целого без знака к значению типа signed long, а затем значение signed long преобразуется в плавающий тип.
Преобразования из unsigned long к типу float, double или long double производятся с потерей информации, если преобразуемое значение больше, чем максимальное положительное значение, которое может быть представлено для типа long.

Преобразования плавающих типов. Величины типа float преобразуются к типу double без изменения значения. Величины double и long double преобразуются к float c некоторой потерей точности. Если значение слишком велико для float, то происходит потеря значимости, о чем сообщается во время выполнения.

При преобразовании величины с плавающей точкой к целым типам она сначала преобразуется к типу long (дробная часть плавающей величины при этом отбрасывается), а затем величина типа long преобразуется к требуемому целому типу. Если значение слишком велико для long, то результат преобразования не определен.

Преобразования из float, double или long double к типу unsigned long производится с потерей точности, если преобразуемое значение больше, чем максимально возможное положительное значение, представленное типом long.

Преобразование типов указателя. Указатель на величину одного типа может быть преобразован к указателю на величину другого типа. Однако результат может быть не определен из-за отличий в требованиях к выравниванию и размерах для различных типов.

Указатель на тип void может быть преобразован к указателю на любой тип, и указатель на любой тип может быть преобразован к указателю на тип void без ограничений. Значение указателя может быть преобразовано к целой величине. Метод преобразования зависит от размера указателя и размера целого типа следующим образом:

- если размер указателя меньше размера целого типа или равен ему, то указатель преобразуется точно так же, как целое без знака;

- если указатель больше, чем размер целого типа, то указатель сначала преобразуется к указателю с тем же размером, что и целый тип, и затем преобразуется к целому типу.

Целый тип может быть преобразован к адресному типу по следующим правилам:

- если целый тип того же размера, что и указатель, то целая величина просто рассматривается как указатель (целое без знака);



- если размер целого типа отличен от размера указателя, то целый тип сначала преобразуется к размеру указателя (используются способы преобразования, описанные выше), а затем полученное значение трактуется как указатель.

Преобразования при вызове функции. Преобразования, выполняемые над аргументами при вызове функции, зависят от того, был ли задан прототип функции (объявление "вперед") со списком объявлений типов аргументов.

Если задан прототип функции и он включает объявление типов аргументов, то над аргументами в вызове функции выполняются только обычные арифметические преобразования.

Эти преобразования выполняются независимо для каждого аргумента. Величины типа float преобразуются к double, величины типа char и short преобразуются к int, величины типов unsigned char и unsigned short преобразуются к unsigned int. Могут быть также выполнены неявные преобразования переменных типа указатель. Задавая прототипы функций, можно переопределить эти неявные преобразования и позволить компилятору выполнить контроль типов.

Преобразования при приведении типов. Явное преобразование типов может быть осуществлено посредством операции приведения типов, которая имеет формат:

( имя-типа ) операнд .

В приведенной записи имя-типа задает тип, к которому должен быть преобразован операнд.

Пример:

int i=2; long l=2; double d; float f; d=(double)i * (double)l; f=(float)d; В данном примере величины i,l,d будут явно преобразовываться к указанным в круглых скобках типам.

[ | Оглавление | ]

Преобразования при вычислении выражений

При выполнении операций производится автоматическое преобразование типов, чтобы привести операнды выражений к общему типу или чтобы расширить короткие величины до размера целых величин, используемых в машинных командах. Выполнение преобразования зависит от специфики операций и от типа операнда или операндов.

Рассмотрим общие арифметические преобразования.

1. Операнды типа float преобразуются к типу double.

2. Если один операнд long double, то второй преобразуется к этому же типу.

3. Если один операнд double, то второй также преобразуется к типу double.

4. Любые операнды типа char и short преобразуются к типу int.

5. Любые операнды unsigned char или unsigned short преобразуются к типу unsigned int.

6. Если один операнд типа unsigned long, то второй преобразуется к типу unsigned long.

7. Если один операнд типа long, то второй преобразуется к типу long.

8. Если один операнд типа unsigned int, то второй операнд преобразуется к этому же типу.

Таким образом, можно отметить, что при вычислении выражений операнды преобразуются к типу того операнда, который имеет наибольший размер.

Пример:

double ft,sd; unsigned char ch; unsigned long in; int i; .... sd=ft*(i+ch/in);

При выполнении оператора присваивания правила преобразования будут использоваться следующим образом. Операнд ch преобразуется к unsigned int (правило 5). Затем он преобразуется к типу unsigned long (правило 6). По этому же правилу i преобразуется к unsigned long и результат операции, заключенной в круглые скобки будет иметь тип unsigned long. Затем он преобразуется к типу double (правило 3) и результат всего выражения будет иметь тип double.

Приоритеты операций и порядок вычислений

В языке СИ операции с высшими приоритетами вычисляются первыми. Наивысшим приоритетом является приоритет равный 1. Приоритеты и порядок операций приведены в табл. 8.

Таблица 8

Приоритет Знак операции Типы операции Порядок выполнения

2	() [] . ->	Выражение	Слева направо
1	- ~ ! * & ++ -- sizeof приведение типов	Унарные	Справа налево
3	* / %	Мультипликативные	Слева направо
4	+ -	Аддитивные
5	<< >>	Сдвиг
6	< > <= >=	Отношение
7	== !=	Отношение (равенство)
8	&	Поразрядное И
9	^	Поразрядное исключающее ИЛИ
10	|	Поразрядное ИЛИ
11	&&	Логическое И
12		Логическое ИЛИ
13	? :	Условная
14	= *= /= %= += -= &= |= >>= <<= ^=	Простое и составное присваивание	Справа налево
15	,	Последовательное вычисление	Слева направо

Простое присваивание

Операция простого присваивания используется для замены значения левого операнда, значением правого операнда. При присваивании производится преобразование типа правого операнда к типу левого операнда по правилам, упомянутым раньше. Левый операнд должен быть модифицируемым.

Пример:

int t; char f; long z; t=f+z;

Значение переменной f преобразуется к типу long, вычисляется f+z ,результат преобразуется к типу int и затем присваивается переменной t.

Пустой оператор

Пустой оператор состоит только из точки с запятой. При выполнении этого оператора ничего не происходит. Он обычно используется в следующих случаях:

- в операторах do, for, while, if в строках, когда место оператора не требуется, но по синтаксису требуется хотя бы один оператор;

- при необходимости пометить фигурную скобку.

Синтаксис языка СИ требует, чтобы после метки обязательно следовал оператор. Фигурная же скобка оператором не является. Поэтому, если надо передать управление на фигурную скобку, необходимо использовать пустой оператор.

Пример:

int main ( ) { : { if (...) goto a; /* переход на скобку */ { ... } a:; } return 0; }

Составное присваивание

Кроме простого присваивания, имеется целая группа операций присваивания, которые объединяют простое присваивание с одной из бинарных операций. Такие операции называются составными операциями присваивания и имеют вид:

(операнд-1) (бинарная операция) = (операнд-2) .

Составное присваивание по результату эквивалентно следующему простому присваиванию:

(операнд-1) = (операнд-1) (бинарное операция) (операнд-2) .

Отметим, что выражение составного присваивания с точки зрения реализации не эквивалентно простому присваиванию, так как в последнем операнд-1 вычисляется дважды.

Каждая операция составного присваивания выполняет преобразования, которые осуществляются соответствующей бинарной операцией. Левым операндом операций (+=) (-=) может быть указатель, в то время как правый операнд должен быть целым числом.

Примеры:

double arr[4]={ 2.0, 3.3, 5.2, 7.5 } ; double b=3.0; b+=arr[2]; /* эквивалентно b=b+arr[2] */ arr[3]/=b+1; /* эквивалентно arr[3]=arr[3]/(b+1) */

Заметим, что при втором присваивании использование составного присваивания дает более заметный выигрыш во времени выполнения, так как левый операнд является индексным выражением.

Составной оператор

Составной оператор представляет собой несколько операторов и объявлений, заключенных в фигурные скобки:

{ [oбъявление] : оператор; [оператор]; : }

Заметим, что в конце составного оператора точка с запятой не ставится.

Выполнение составного оператора заключается в последовательном выполнении составляющих его операторов.

Пример:

int main () { int q,b; double t,d; : if (...) { int e,g; double f,q; : } : return (0); }

Переменные e,g,f,q будут уничтожены после выполнения составного оператора. Отметим, что переменная q является локальной в составном операторе, т.е. она никоим образом не связана с переменной q объявленной в начале функции main с типом int. Отметим также, что выражение стоящее после return может быть заключено в круглые скобки, хотя наличие последних необязательно.

Структуры

Cтруктуры - это составной объект, в который входят элементы любых типов, за исключением функций. В отличие от массива, который является однородным объектом, структура может быть неоднородной. Тип структуры определяется записью вида:

struct { список определений }

В структуре обязательно должен быть указан хотя бы один компонент. Определение структур имеет следующий вид:

тип-данных описатель;

где тип-данных указывает тип структуры для объектов, определяемых в описателях. В простейшей форме описатели представляют собой идентификаторы или массивы.

Пример:

struct { double x,y; } s1, s2, sm[9]; struct { int year; char moth, day; } date1, date2;

Переменные s1, s2 определяются как структуры, каждая из которых состоит из двух компонент х и у. Переменная sm определяется как массив из девяти структур. Каждая из двух переменных date1, date2 состоит из трех компонентов year, moth, day. >p>Существует и другой способ связывания имени с типом структуры, он основан на использовании тега структуры. Тег структуры аналогичен тегу перечислимого типа. Тег структуры определяется следующим образом:

struct тег { список описаний; };

где тег является идентификатором.

В приведенном ниже примере идентификатор student описывается как тег структуры:

struct student { char name[25]; int id, age; char prp; };

Тег структуры используется для последующего объявления структур данного вида в форме:

struct тег список-идентификаторов;

Пример:

struct studeut st1,st2;

Использование тегов структуры необходимо для описания рекурсивных структур. Ниже рассматривается использование рекурсивных тегов структуры.

struct node { int data; struct node * next; } st1_node;

Тег структуры node действительно является рекурсивным, так как он используется в своем собственном описании, т.е. в формализации указателя next. Структуры не могут быть прямо рекурсивными, т.е. структура node не может содержать компоненту, являющуюся структурой node, но любая структура может иметь компоненту, являющуюся указателем на свой тип, как и сделано в приведенном примере.

Доступ к компонентам структуры осуществляется с помощью указания имени структуры и следующего через точку имени выделенного компонента, например:

st1.name="Иванов"; st2.id=st1.id; st1_node.data=st1.age;

Условная операция

В языке СИ имеется одна тернарная операция - условная операция, которая имеет следующий формат:

операнд-1 ? операнд-2 : операнд-3

Операнд-1 должен быть целого или плавающего типа или быть указателем. Он оценивается с точки зрения его эквивалентности 0. Если операнд-1 не равен 0, то вычисляется операнд-2 и его значение является результатом операции. Если операнд-1 равен 0, то вычисляется операнд-3 и его значение является результатом операции. Следует отметить, что вычисляется либо операнд-2, либо операнд-3, но не оба. Тип результата зависит от типов операнда-2 и операнда-3, следующим образом.

1. Если операнд-2 или операнд-3 имеет целый или плавающий тип (отметим, что их типы могут отличаться), то выполняются обычные арифметические преобразования. Типом результата является тип операнда после преобразования.

2. Если операнд-2 и операнд-3 имеют один и тот же тип структуры, объединения или указателя, то тип результата будет тем же самым типом структуры, объединения или указателя.

3. Если оба операнда имеют тип void, то результат имеет тип void.

4. Если один операнд является указателем на объект любого типа, а другой операнд является указателем на vold, то указатель на объект преобразуется к указателю на vold, который и будет типом результата.

5. Если один из операндов является указателем, а другой константным выражением со значением 0, то типом результата будет тип указателя.

Пример:

max = (dПеременной max присваивается максимальное значение переменных d и b.

Вызов функции с переменным числом параметров

При вызове функции с переменным числом параметров в вызове этой функции задается любое требуемое число аргументов. В объявлении и определении такой функции переменное число аргументов задается многоточием в конце списка формальных параметров или списка типов аргументов.

Все аргументы, заданные в вызове функции, размещаются в стеке. Количество формальных параметров, объявленных для функции, определяется числом аргументов, которые берутся из стека и присваиваются формальным параметрам. Программист отвечает за правильность выбора дополнительных аргументов из стека и определение числа аргументов, находящихся в стеке.

Примерами функций с переменным числом параметров являются функции из библиотеки функций языка СИ, осуществляющие операции ввода-вывода информации (printf,scanf и т.п.). Подробно эти функции рассмотрены во третьей части книги.

Программист может разрабатывать свои функции с переменным числом параметров. Для обеспечения удобного способа доступа к аргументам функции с переменным числом параметров имеются три макроопределения (макросы) va_start, va_arg, va_end, находящиеся в заголовочном файле stdarg.h. Эти макросы указывают на то, что функция, разработанная пользователем, имеет некоторое число обязательных аргументов, за которыми следует переменное число необязательных аргументов. Обязательные аргументы доступны через свои имена как при вызове обычной функции. Для извлечения необязательных аргументов используются макросы va_start, va_arg, va_end в следующем порядке.

Макрос va_start предназначен для установки аргумента arg_ptr на начало списка необязательных параметров и имеет вид функции с двумя параметрами:

void va_start(arg_ptr,prav_param);

Параметр prav_param должен быть последним обязательным параметром вызываемой функции, а указатель arg_prt должен быть объявлен с предопределением в списке переменных типа va_list в виде:

va_list arg_ptr;

Макрос va_start должен быть использован до первого использования макроса va_arg.

Макрокоманда va_arg обеспечивает доступ к текущему параметру вызываемой функции и тоже имеет вид функции с двумя параметрами

type_arg va_arg(arg_ptr,type);

Эта макрокоманда извлекает значение типа type по адресу, заданному указателем arg_ptr, увеличивает значение указателя arg_ptr на длину использованного параметра (длина type) и таким образом параметр arg_ptr будет указывать на следующий параметр вызываемой функции. Макрокоманда va_arg используется столько раз, сколько необходимо для извлечения всех параметров вызываемой функции.

Макрос va_end используется по окончании обработки всех параметров функции и устанавливает указатель списка необязательных параметров на ноль (NULL).

Рассмотрим применение этих макросов для обработки параметров функции вычисляющей среднее значение произвольной последовательности целых чисел. Поскольку функция имеет переменное число параметров будем считать концом списка значение равное -1. Поскольку в списке должен быть хотя бы один элемент, у функции будет один обязательный параметр.

Пример:

#include int main() { int n; int sred_znach(int,...); n=sred_znach(2,3,4,-1); /* вызов с четырьмя параметрами */ printf("n=%d",n); n=sred_znach(5,6,7,8,9,-1); /* вызов с шестью параметрами */ printf("n=%d",n); return (0); } int sred_znach(int x,...); { int i=0, j=0, sum=0; va_list uk_arg; va_start(uk_arg,x); /* установка указателя uk_arg на */ /* первый необязятельный параметр */ if (x!=-1) sum=x; /* проверка на пустоту списка */ else return (0); j++; while ( (i=va_arg(uk_arg,int))!=-1) /* выборка очередного */ { /* параметра и проверка */ sum+=i; /* на конец списка */ j++; } va_end(uk_arg); /* закрытие списка параметров */ return (sum/j); }

---

---