Любая программа, написанная на языке Си, состоит из одной или более "функций", являющихся основными модулями, из которых она собирается.
Пример структуры простой программы на языке Си:
|
Общий вид |
Пример |
|
директивы препроцессора |
#
include # define N 10 |
|
имя главной функции | |
|
начало тела главной функции | |
|
объявления переменных и массивов |
int x=1; char str[N]; |
|
операторы программы |
puts(" Введите имя "); gets(str); printf("\n %s, Вы %d мой гость!",str,x); |
|
Конец тела главной функции |
Составной частью компилятора является программа, называемая препроцессором . Препроцессор работает до трансляции программы с языка высокого уровня на машинный язык, выполняя её предварительное преобразование. Каждая директива препроцессора начинается с символа # (номер) и занимает всю строку. Директивы, которые не помещаются в одной строке, могут быть продолжены в следующей строке. Признаком продолжения строки является символ обратной косой черты (\) в продолжаемой строке.
Наиболее часто используется директива включения в программу файла
# include < name >
где name – имя файла, включаемого в текст программы.
Эту директиву называют директивой подстановки . Она предписывает компилятору поместить на её место файл name . Файл name называется заголовочным. Он содержит объявления данных и функций, используемых в программе. Например, включение в программу директивы
# include < math . h >
позволит использовать в программе стандартные математические функции, такие как sin x, cos x, ln x и т.д. Список стандартных математических функций будет приведён ниже.
Директива
# include < stdio . h >
даёт возможность использования в программе стандартных функций ввода-вывода.
Другой часто используемой директивой является директива определения
#define S1 S2
где S1, S2 – строки символов.
Препроцессор отыскивает в тексте программы строку символов S 1 и заменяет её строкой S 2 . Например, включение в программу директивы
# define P printf
позволит набирать на клавиатуре букву P вместо слова printf .
Эта замена не выполняется внутри текстовых строк (литералов), символьных констант и комментариев, т.е. действие директивы #define не распространяется на тексты, ограниченные кавычками, апострофами и находящимися внутри комментариев.
Каждая программа на языке Си должна содержать объявление функции main (), которая называется главной функцией. Как правило, эта функция не имеет параметров и не возвращает никакого значения. Для указания этого факта используется слово void . Таким образом, строка с именем главной функции обычно имеет вид:
void main(void)
void main()
Массивом называется группа переменных одного типа с общим именем. Именем переменной или массива является идентификатор – последовательность, составленная из символов:
a – z, A - Z , 0 – 9,_(подчеркивание),
причём первым символом не может быть цифра. Строчные и прописные символы латинского алфавита воспринимаются как разные символы. В качестве имени переменной или массива не могут использоваться служебные слова языка Си. Основные служебные слова языка Си приведены в Приложении.
Элементы массива различаются своими номерами (индексами). Индекс может принимать только целые неотрицательные значения. Индекс записывается после имени массива в квадратных скобках. Индексов может быть несколько. В этом случае каждый индекс записывается в своих квадратных скобках.
В языке Си могут использоваться переменные и массивы различных типов. Данные каждого типа занимают определённое количество байт памяти и могут принимать значения из определённого диапазона. Объём этой памяти и, соответственно, диапазон принимаемых значений в разных реализациях языка Си могут различаться. Количество байт памяти, занимаемой переменной определённого типа для конкретной реализация языка Си можно определить с помощью операции sizeof (тип). Например, определить объём памяти, отводимой под переменную целого типа, можно так:
|
k = sizeof(int); printf (“ Под переменную типа int отводится %d байт памяти”, k ); |
В данных методических указаниях рассматриваются три основных типа переменных и массивов, приведены типичные значения объёма занимаемой памяти и диапазона значений (табл. 1):
Таблица 1
|
Спецификатор типа (Ключевое слово) |
Значение |
Размер памяти (байт) |
Диапазон значений |
|
|
Число целого типа |
32768 . . . +32767 |
|||
|
2147483648 . . . +2147483647 |
||||
|
Действительный |
Число действительного типа |
3.4ּ10 -38 . . . 3.4ּ10 38 (по модулю) |
||
|
Символьный |
128 . . . +127 |
Несколько подробнее остановимся на переменной типа char . Как видно из табл. 1, переменная типа char занимает один байт памяти. В одном байте памяти можно записать либо целое число без знака из диапазона , либо целое число со знаком из диапазона [–128, 127]. Это число является кодом одного из 256 символов. Символ, соответствующий данному коду, определяется используемой кодовой таблицей. Таким образом, значение переменной типа char может рассматриваться либо как целое число, либо как символ, код которого равен этому числу.
В программах на языке си - существует некая последовательность:
Для начала мы добавляем нужные нам библиотеки #include Если файл находится в текущем каталоге проекта, он указывается в кавычках. Для файла, находящегося в другом каталоге необходимо в кавычках указать полный путь.
#include
#include «math.h»
После чего Мы можем добавить нужные нам константы #define A 3
После этого начинается функция, командой Main ()
После того как всё выполнено можно ввести getchar ()
2. Для чего в языке Си служит точка с запятой?
Для обозначения конца оператора в языке Си используется точка с запятой
3. Все ли компиляторы Си требуют использования в программе инструкции return?
Для возврата целочисленного значения перед завершением функции дописывается строка
Также в большенстве случаев return означает выход из фуннкции
Операторы тела функции выполняются до первого оператора return. Если в теле функции нет такого оператора (т.е. функция не возвращает никакого результата), то выполняются все операторы до закрывающейся операторной скобки.
Функция вывода элементов массива на печать не возвращает никакого результата, т.е. в теле функции оператор return отсутствует.
4. С какой целью в текст программы вводятся комментарии?
Коментарии вводятся для пояснения того или иного действия
например Printf (‘’Hello World’’) ; // выведем на экран надпись Hello World
Так же коментарии можно ввести символами /* - в начале */ - в конце коментария
5. Для чего при вызове функции используются параметры?
Ссылка - это по сути второе имя того же самого объекта. Когда в функцию передаётся объект по ссылке, то передаётся фактически этот объект. Когда же мы передаём объект по значению, то в функцию передаётся его копия.
void func_1(int a) // передача по значению
6. Все ли функции требуют передачи параметров при вызове?
На мой взгляд совершенно не все, ведь мы можем с лёгкостью записать функцию типа main() без передчи параметров по значению
1. Что такое тип данных char?
Тип данных char - это целочисленный тип данных, который используется для представления символов. То есть, каждому символу соответствует определённое число из диапазона . Тип данных char также ещё называют символьным типом данных, так как графическое представление символов в С++ возможно благодаря char. Для представления символов в C++ типу данных char отводится один байт, в одном байте - 8 бит, тогда возведем двойку в степень 8 и получим значение 256 - количество символов, которое можно закодировать. Таким образом, используя тип данных char можно отобразить любой из 256 символов. Все закодированные символы представлены в таблице ASCII.
2. Чем символ "3" отличается от числа 3?
символ 3 отличается от целого числа 3 тем, что символ не может быть использован в арифметических операциях
3. В чем заключается различие между константой и переменной?
Различие между переменной и константой довольно очевидно: во время выполнения программы значение переменной может быть изменено (например, с помощью присваивания), а значение константы - нет
4. Как определить константу?
Константы в С++ аналогичны константам в Си. Для представления константы в Си использовалась только директива препроцессора #define:
const тип ИмяПеременной = НачальноеЗначение;
Область видимости константы такая же, как у обычной переменной. С помощью ключевого слова const можно объявить указатель на константу
5. Поддерживает ли Си строковый тип данных?
Язык Си не поддерживает отдельный строковый тип данных, но он позволяет определить строки двумя различными способами. В первом используется массив символов, а во втором - указатель на первый символ массива.
6. Сохраняет ли переменная свое значение в ходе выполнения всей программы?
во время выполнения программы значение переменной может быть изменено (например, с помощью присваивания), а значение константы - нет
7. Как изменить значение константы?
1. В чем заключаются различия между escape-последовательностями \n и \r?
Грубо говоря, предполагалось, что \r обнулит номер символа. оставляя неизменным номер строки (т.е. сдвинет каретку пишущей машинки к началу строки, не трогая бумагу), а \n - наоборот, сделает переход к следующей строке, оставляя текущую позицию печати неизменной (прокрутит бумагу, не трогая каретку).
2. Как вывести на экран символ «кавычка»?
printf("My text is: \"my text\"\n");
3. Из каких двух частей состоит список параметров функции printf()?
При печати какого либо числа или выражения сначала пишется Printf ()
В скобках, в начале в кавычках пишем нужные нам данные, а именно
%с – одиночный символ
%d – десятичное целое число со знаком
%f – число с плавающей точкой (десятичное представление)
%s – строка символов (для строковых переменных)
%u – десятичное целое без знака
%% - печать знака процента
Например:
printf ("x=%5i\ty=%f\tz=%7.3f\n",x, y, z);
4. Какие преимущества имеет функция printf() по сравнению с puts()?
5. Что такое указатель формата?
Читает значение с плавающей точкой (только C99)
Аналогично коду %a (только C99)
Читает один символ
Читает десятичное целое
Читает целое в любом формате (десятичное, восьмеричное или шестнадцатеричное)
Аналогично коду %e
Читает число с плавающей точкой
Аналогично коду %f (только С99)
Читает число с плавающей точкой
Аналогично коду %g
Читает восьмеричное число
Читает строку
Читает шестнадцатеричное число
Аналогично коду %x
Читает указатель
Принимает целое значение, равное количеству прочитанных до сих пор символов
Читает десятичное целое без знака
Просматривает набор символов
Читает знак процента
6. Как вывести на экран значение числовой переменной?
Вывести её значение можно с помощью функции Printf()
printf("%7.3f\t%7.3f\n",x,y);
%<количество_позиций_под_значение>.<количество_позиций_под_дробную_часть>f
%<количество_позиций_под_значение>i
Рис.1 Структура программы на языке Си.
Внутренняя структура программы
Исполняемая программа на Си состоит из 4 частей: область команд, область статических данных, область динамических данных, область стека. см. Рис.2.
1. Область команд содержит машинные команды; инструкции, которые должен выполнить микропроцессор.
2. Область статических данных для хранения переменных, с которыми работает программа;
3. Область динамических данных для размещения дополнительных данных, которые появляются в процессе работы программы (например, временных переменных).
4. Стек используется для временного хранения данных и адресов возврата из функций.
тело функции /*тело функции*/
printf("Hello World!");
1-я строка – директива, подключающая заголовочный файл стандартного ввода-вывода. Операторов в Си мало, но есть библиотека функций. Чтобы их использовать надо их подключить, что и делает директива – 1-я строка программы. Символ # указывает, что строка должна быть обработана препроцессором языка Си.
2-я строка – имя главной функции main () , эта функция не возвращает никаких параметров (об этом буду говорить немного позже). Программа Си всегда имеет функцию main(). С нее начинается выполнение программы.
3-я строка – начало тела функции. {} определяют тело функции (в Паскале - это begin и end)
4-я строка – комментарий, он не компилируется, а только поясняет что делается.
5-я строка – библиотечная функция – печатать на экране, выражение в скобках на этой строке – параметр функции, он всегда берётся в кавычки.
; - это признак оператора Си, это часть оператора, а не разделитель операторов, как в Паскале.
Советы, как сделать программу читаемой:
1) Выбирать осмысленные имена
2) Использовать комментарии
3) Использовать пустые строки для того, чтобы отделить одну часть функции от другой
4) Помещать каждый оператор в другой строке.
БАЗОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЯЗЫКА СИ
Рассмотрим обязательные элементы, с помощью которых должна оформляться программа на Си:
1. Комментарии – используются для документирования программы. Любая программа должна содержать комментарии: какой алгоритм применяется, что делает программа…
Ø 1 способ : /* Текст */ - в любом месте программы.
Как только компилятор встречает /**/, он их пропускает. Компилятор игнорирует /* */, так как он не в состоянии интерпретировать язык, отличающийся от языка Си. То есть, если вы хотите исключить из компиляции какую-то строку, то заключите её в /**/.
Ø 2 способ : если комментарий большой, то используем такой тип
/* Строка 1 - для комментария любой длины
строка 3*/
Ø 3 способ : // - текст до конца строки.
2. Идентификатор - это имя, которое присваивается какому-либо объекту (переменной). Используются строчные и прописные буквы, цифры и знак подчёркивания. Строчные и прописные буквы различаются. (В Бейсике не различаются). Если назвать переменную name, Name или NAME, то это будут разные переменные.
Начинаются идентификаторы с буквы или знака подчеркивания. Например, _name. Но не рекомендуется начинать с _, так как этот знак используется для глобальных имен сомого языка Си.
В современном программировании часто используется для создания идентификаторов Венгерская нотация, где используются определенные символы, характеризующие идентификатор, например:
b – байт; ch – однобайтовый символ;
w – слово; f – флаг;
l – длинное слово; fn – функция;
u – беззнаковое; p – указатель;
с – счетчик; d – разность двух пре-х
cz – строка; и т.д.
3. Служебные слова – это слова, с которыми в языке жестко сопоставлены определённые смысловые значения и которые не могут быть использованы для других целей. Это имена операторов, библиотечных функций, команды препроцессора и так далее. Этим слова нельзя использовать для создания имен своих функций, переменных…
ДАННЫЕ В ПРОГРАММЕ НА СИ
Каждая программа оперирует с данными . Они присутствуют в программе в виде переменных и констант.
Данные, которые могут изменяться или которым может присваиваться значения во время выполнения программы, называются переменными .
Данные, которым устанавливаются определенные значения и они сохраняют свои значения на всем протяжении работы программы, называются константами.
Константы
Константы - это фиксированные значения. Значение, будучи установлено, больше не меняется. Константы бывают различных типов. Типы отличаются по принципу размещения в памяти ЭВМ, а для человека по виду записи. В Си существует 7 ключевых слов, используемых для указания на различные типы данных: int, long, short, unsigned, char, float, double.
Типы констант :
a) Целые и длинные целые . Записываются в десятичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системе счисления. Они могут быть знаковые и беззнаковые.
Десятичная система: целые константы занимают 16 бит памяти, и принимают диапазон значений: -32768 до +32767 (2 15) . Если константа беззнаковая, то диапазон удваивается: 0 до 65535 (за счет того, что 15-й разряд – знаковый используется под число). Для обозначения беззнакового числа используют суффикс u (unsigned), например 123u.
Если число больше 40000, то компилятор автоматически преобразует его в отрицательное число, поэтому суффикс u обязателен:40000u. В примере 123u компилятору все равно – есть суффикс или его нет, так как это число входит в диапазон 32767.
Длинное целое занимает 32 бита , диапазон значений
± 2147483648 (знаковое длинное – long). Если вы поставили суффикс l , то, несмотря на число, будет занято 32 бита. Например: -5326l
0 – 4294967295 беззнаковое длинное - (unsigned long). Диапазон увеличивается за счет 31-го бита. Используются суффиксы ul , например, 32659ul.
Если число начинается с цифры 0, оно интерпретируется как восьмиричное число
16 битов 0 ¸ 077777
0100000 ¸ 0177777u
32 бита 0200000 ¸ 01777777777l
020000000000 ¸ 037777777777ul
Если число начинается с символа 0х, то оно интерпретируется как шестнадцатиричное
16 битов 0x0000 ¸ 0x7FFF
0x8000 ¸ 0xEFFFu
32 бита 0x10000 ¸ 0x7FFFFFFFl
0x80000000 ¸ 0xFFFFFFFFul
b) Вещественные константы . Это числа с плавающей точкой. Значение имеет дробную часть. По умолчанию все вещественные константы имеют тип двойной точности double . Занимают в памяти 8 байт (даже если 0,0). Диапазон значений ±1*10 ± 307 , можно записать и в научной форме, например: 0,5е+15 или
1,2е-3=1,2*10 -8 =0,0012.
Принудительно можно задать формат одинарной точности float . Число будет занимать 4 байта , используется суффикс f (5.7 f). Соответсвенно диапазон сужается ±1*10 ± 37
А также расширенной точности – long double – 10 байт . (3.14L)
Знак + можно не писать. Разрешается опускать либо десятичную точку, либо экспоненциальную часть, но не одновременно (.2; 4е16). Можно не писать дробную либо целую часть, но не одновременно (100.; .8е-5)
c) Символьные константы. Это набор символов, используемых в ЭВМ.
Делятся на 2 группы: печатные и не печатные (управляющие коды). Символьная константа включает в себя только 1 символ, который необходимо заключить в апострофы и занимает 1 байт памяти.
Любой символ имеет своё двойное представление в таблице ASCII. В программе символьные константы вводятся в одинарных кавычках, при компиляции в программу подставляется числовое значение символа из ASCII. Один символ занимает 1 байт.
Символ "А" "a" " " "\n"
Его код 65 97 32 10
Как целый тип данных "A"=0101 8 , 01000001 2 , 41 16 , 65 10 . Коды запоминать не надо.
Управляющие коды начинаются с символа \ и тоже заключаются в апострофы. Наиболее распространенные управляющие коды:
\n – переход на новую строку
\t – табуляция (сдвиг курсора на некоторое фиксированное значение)
\b – шаг назад (сдвиг на одну позицию назад)
\r – возврат каретки (возврат к началу строки)
\f – подача бланка (протяжка бумаги на 1 страницу)
\’ - апостроф
\” - кавычки
Последние три знака могут выступать символьными константами, а также применяться в функции printf() , поэтому применение их в качестве символов может привести к ошибке. Например, если мы хотим вывести строку «Символ \ называется слеш», то оператор должен выглядеть так:
рrintf(«Символ \\ называется слеш»);
a) Строковые константы - содержат последовательность из 1 и более символов, заключённых в " ". Расходуется по 1 байту на любой символ + 1байт на так называемый ноль-символ - признак конца строки. Ноль-символ – не цифра ноль, он означает, что количество символов в строке (N) должно быть на 1 байт больше (N+1), чтобы обозначать конец строки (компилятор его прибавляет сам автоматически). Например: «строка текста» занимает (13+1) байт;
«Мир» -
Программа, написанная на C# состоит из следующих блоков:
Давайте рассмотрим простейшую программу, написанную на C#. Это будет консольное приложение, выводящее строку «Hello World» (своего рода классика, для первой программы в практике программиста). Код такой программы приведен ниже, давайте рассмотрим его:
//Подключение пространства имен System using System; //Объявление пространства имен namespace ProgramStructure { //Объявление класса class Program { //Главный метод программы static void Main(string args) { //Вывод строки Console.WriteLine("Hello World!"); //Вспомогательный оператор Console.ReadKey(); } } }
Первая строка данной программы, это комментарий. Комментарии никак не влияют на работу программы, они нужны для человека, который будет сопровождать код программы (дорабатывать её, исправлять ошибки и т.п.).
Вторая строка программы (using System; ) является оператором, который подключает стандартное пространство имен System . По сути, мы получаем доступ к набору классов имеющихся в «контейнере» System . Как видно, данная строка состоит из двух слов, первое (ключевое слово using ) означает, что мы хотим подключить пространство имен, а второе System — название нужного пространства имен.
В конце второй строки стоит символ «;», который обозначает завершение оператора. Каждый оператор программы должен заканчиваться таким символом.
Четвертая строка программы снова является комментарием, ровно как и строки 7, 10, 13, 15. Комментарии в C# начинаются с символов «//» (две косые черты, два слэша), и действуют только до конца строки.
В C# есть и многострочные комментарии, иногда удобнее использовать их, мы еще столкнемся с ними.
В пятой строке (namespace ProgramStructure ) объявляется своё пространство имен, оно называется «ProgramStructure». Пространство имен является своего рода контейнером, и оно ограничивается фигурными скобками (открывающей — строка 6 и закрывающей — строка 19), следующими за его названием. Таким образом, все что находится между строками 6 и 19 принадлежит пространству имен ProgramStructure .
В строке 8 объявляется класс с именем «Program», это основной и единственный класс нашей программы. Как можно заметить, для объявления класса служит ключевое слово class за которым следует имя класса. В программе, может быть и не один, а несколько классов. Как правило, класс состоит из набора методов, которые определяют так называемое поведение класса (если хотите, функциональность). Границы класса, так же как и пространства имен обозначаются фигурными скобками (строки 9 и 18). В нашем случае, класс имеет только один метод, это метод Main .
В строке 11 как раз и объявляется метод Main . Этот метод является главным в нашей программе, так называемая точка входа в программу. Это означает, что при запуске программы, первым будет выполняться именно метод Main . Каждый метод тоже имеет границы, которые так же обозначаются фигурными скобками (строки 12 и 17).
Метод Main нашей программы содержит только два оператора. Эти операторы значатся в строках 14 и 16. Первый выводит сообщение «Hello World!». А второй, является вспомогательным, он заставляет программу ждать нажатие клавиши на клавиатуре, и не дает её до этого момента завершить свое выполнение (без этого оператора, программа бы вывела строку и быстро закрылась, так что мы даже не успели прочитать что она вывела).
А теперь попробуйте собрать и запустить это программу в Visual Studio. Для этого нужно:
О том как создавать проект консольного приложения в Visual Studion я подробно рассказывал в , советую прочитать его.
Сама по себе программа на языке С++ представляет собой текстовый файл, в котором представлены конструкции и операторы данного языка в заданном программистом порядке. В самом простом случае этот текстовый файл может содержать такую информацию:
Листинг 1.1. Пример простой программы.
/* Пример простой программы*/
#include
int main()
{
printf(“Hello World!”);
return 0;
}
и обычно имеет расширение cpp, например, «ex1.cpp».
Следующий шаг – это компиляция исходного кода. Под компиляцией понимают процесс, при котором содержимое текстового файла преобразуется в исполняемый машинный код, понимаемый процессором компьютера. Однако компилятор создает не готовую к исполнению программу, а только объектный код (файл с расширением *.obj). Этот код является промежуточным этапом при создании готовой программы. Дело в том, что создаваемая программа может содержать функции стандартных библиотек языка С++, реализации которых описаны в объектных файлах библиотек. Например, в приведенной программе используется функция printf() стандартной библиотеки «stdio.h». Это означает, что объектный файл ex1.obj будет содержать лишь инструкции по вызову данной функции, но код самой функции в нем будет отсутствовать.
Для того чтобы итоговая исполняемая программа содержала все необходимые реализации функций, используется компоновщик объектных кодов. Компоновщик – это программа, которая объединяет в единый исполняемый файл объектные коды создаваемой программы, объектные коды реализаций библиотечных функций и стандартный код запуска для заданной операционной системы. В итоге и объектный файл, и исполняемый файл состоят из инструкций машинного кода. Однако объектный файл содержит только результат перевода на машинный язык текста программы, созданной программистом, а исполняемый файл – также и машинный код для используемых стандартных библиотечных подпрограмм и для кода запуска.
Рассмотрим более подробно пример программы листинга 1.1. Первая строка задает комментарии, т.е. замечания, помогающие лучше понять программу. Они предназначены только для чтения и игнорируются компилятором. Во второй строке записана директива #include, которая дает команду препроцессору языка С++ вставить содержимое файла ‘stdio.h’ на место этой строки при компиляции. В третьей строке определена функция с именем main, которая возвращает целое число (тип int) и не принимает никаких аргументов (тип void). Функция main() является обязательной функцией для всех программ на языке С++ и без ее наличия уже на этапе компиляции появляется сообщение об ошибке, указывающее на отсутствие данной функции. Обязательность данной функции обусловливается тем, что она является точкой входа в программу. В данном случае под точкой входа понимается функция, с которой начинается и которой заканчивается работа программы. Например, при запуске exe-файла происходит активизация функции main(), выполнение всех операторов, входящих в нее и завершение программы. Таким образом, логика всей программы заключена в этой функции. В приведенном примере при вызове функции main() происходит вызов функции printf(), которая выводит на экран монитора сообщение “Hello World!”, а затем выполняется оператор return, который возвращает нулевое значение. Это число возвращается самой функцией main() операционной системе и означает успешное завершение программы. Фигурные скобки {} служат для определения начала и конца тела функции, т.е. в них содержатся все возможные операторы, которые описывают работу данной функции. Следует отметить, что после каждого оператора в языке С++ ставится символ ‘;’. Таким образом, приведенный пример показывает общую структуру программ на языке С++.
