1.2. Программалау технологиялары

Программаларды жобалаудың негізгі екі тәсілі «жоғарыдан төмен» және «төменнен жоғары» бар. «Төменнен жоғары» технологиясыныңмағынасы: алдымен етене таныс және түсінікті (сұрыптау алгоритмдері жүзеге асыру, жолдарды өңдеу, мәліметтерді енгізу) мәселелер орындалады да сосын барып үлкен, күрделі прорамманы дайын бөлшектерден құрастыру жасалады.

«Жоғарыдан төмен» тенологиясының мағынасы: алдымен программа скелеті дайындалып (процедуралар мен олардың арасындағы байланысы) алынады да содан кейін жеке бөлшектерін жазуға кіріседі. Көбінесе программа аталған екі технологияны аралас қолдану арқылы құрылады.

Программалар жиі нашар құрылымдарға ие болады немесе оларда мәліметтер көрінісі орындалатын жұмысқа сәйкес болмағандықтан, олармен жұмыс істеу қиын. Мәліметтердің жақсартылған құрылымын таңдау, үйрене алмайтын өзінің тегіндегі көркемөнері болып табылады. Шешімдер процесі жеңілірек болу үшін және мәліметтер құрылымында қандай өзгерістер басқаруды қысқартуға көмектесетінін анықтау үшін алдын-ала программаның алғашқы жазылған түрін жиі жазып отыруға тура келеді.

Көптеген программалар, оларды түгелдей қабылдау үшін өте қолайсыз болып келеді. Жеке-жеке меңгеру үшін, оларды бөліктерге бөлу қажет. Бұл программаның сеніділігін арттырудың жалғыз жолы, сондай-ақ оқу мен түсінудің жалғыз тәсілі.

Функция мен процедуралар үлкен программалаудың «модульдері» немесе құрылыстық блоктары болып табылады. Көптеген тілдерде ол жеке түрде трансляциялануы және бір-бірінен тәуелсіз пайдалануы мүмкін. Үлкен модульдер, егер олар өте көп санды немесе тым әртүрлі функцияларды орындайтын болса кең түрде қолдану үшін өте мамандандырылған болады және пайдалану қиын.

Қайда және не орындалу керектігін анықтайтын, программаны ұйымдастыру жеткіліксіз мәліметтерді енгізу және шығару форматтары мен есепті талдау салдары болып табылады.

Үлкен көлемдегі есептерді кіші көлемді есептерге бөлу процесі «құрылымдық жобалау» деп аталады. Осы пәннің шеңберінде:

- Жазу мен үлкен программаларды сүйемелдеудің жалғыз тәсілі – оларды модуль түрінде ұйымдасқан біраз функциялардың жиынтығы ретінде көрсету;

- Модульде ақпарат, ол өзінің есебін қалай шешетіндей жұмыс істемеуі керек;

- Әр модуль өзінің тікелей көршілерінің шағын тобымен ғана өзара әрекеттесуі қажет;

- Программаның құрамында өнделген мәліметтердің бейнесі табылуы керек.

1.3. С\С++ программалау тілдерінің тарихына қысқаша шолу

Си- тілі жүйелік программалау тілі, бұл тілді компиляторлар мен операциялық жүйелерді жазуға және қолданбалы программаларды жазуға қолданылады. Мысалы, Нью–Джерси штатының Мюррей Хилл қаласында Bell laboratiories компаниясының ұйымдастыруымен 1969 жылы UNIX –операциялық жүйесі жазылды, бұл жүйе PDP-7 компьютеріне орнатылған. С тілінің негізгі идеяларының көпшілігі BCPL тілінен алынған.

Жалпы Си тілінің шығу тарихына тоқталайық:

Ең алдымен 1960 жылы Аlgol тілі пайда болған. Содан кейін CPL-(біріктірілген програмамлау тілі) 1963 жылы жазылған. Осы тілдер негізінде іргелендіру арқылы Мартин Ричардс ВCPL(базалық біріккен программалау тілі) тілін 1967 жылы дүниеге әкелген. Артынша 1970 жылы Кен Томпсон В тілін ойластырған. Алғашқы Си тілі 1972 жылы Bell laboratiories лабораториясында жазылған және оның авторы - Деннис М.Ритчи.

1983 жылы АNSI(Америка ұлттық стандарттау институты) институты Си тілін стандарттау мақсатын қойды. Себебі, Кен Томпсон В тілін жазып бітіргенде PDP – 11 компьютері пайда болған. Сондықтан UNIX операциялық жүйесін және В тілінің компиляторын жаңа машинаға сәйкестендіріп жөндеген. Бұл PDP-11 компьютерінің оперативті жадысының көлемі -24 Кб, мұның 16 Кб орыны операциялық жүйеге қолданылған. Сонымен қатар, дискідегі орыны – 512 Кб болған. UNІX–ті В тілінде қайта жазу идеясы туындаған. Бірақ, В тілі жәй жұмыс жасаған және В сөздермен жұмыс жасауға бағытталған. Жалпы BCPL және В тілдері – «типсіз» тілдерге жатады. Сондықтан В тілінің өзін жетілдіру қажеттілігі туындаған. Ізінше 1971 жылы жаңа версиясын - Си тілін жаза бастаған. Деннис Ритчи тілдің нақты бір құрылғыдан тәуелсіздігін қарастырады.

Программалау тілдерінің көбісін (C, Рascal, Lisp u APL) жеке авторлар құрастырғандықтан біртұтастығымен ерекшеленеді, және көпшілік авторлар жазған (Ada, PL/1 u Algol60) тілдеріне қарағанда бір автордың жақсы білетін сұрақтарын шешеуге мамандандырылған сипатта құрылады.

Деннис Ритчи жүйелік програмалау саласында мойындалған ең ірі маман саналады.

С\С++ программалау тілдерінің мүмкіндіктері мен ерекшеліктеріне шолу

Деннис Ритчи жазған Си тілінің таралу себебі: салыстырмалы түрде «төмен деңгейлі» тіл, сондықтан алгоритм жұмысының әрбір бөлімін бақылау мүмкіндігі бар және жоғары деңгейлі тілдер принцптері енгізілгендіктен, нақты бір компьютердің архитиктурасы ерекшелітерінен тәуелсіздігін қамтамасыз ету мүмкін болды.

Жоғарғы деңгейлі тілдерден Си тілінің ерекшелігі:

- операторлар түрі өзгеше;

- көрсеткіштер жиі қолданылады;

- басқа тілдерге қарағанда синтаксикалық ережелері аз, нәтижесінде компилятор тиімді жұмыс жасау үшін 256 Кб оперативті жады жеткілікті;

- қызметші сөздерге қарағанда операторлар мен олардың комбинациялары көп;

- алғашқыда Си тілінде 27 қызметші сөз ғана болған. Кейін ANSI Си тіліне және Microsoft C тіліне қызметші сөз қосылды, жалпы саны шамамен 50;

- Көп программалау тілдерінде бар функциялар Си тілінде жоқ;

- Си тілінде қосалқы енгізу шығару функциялары, математикалық функциялары және жолдармен жұмыс жасау функциялары жоқ, бірақ сол функциялардан және басқа функциялардан тұратын жеке кітапханалардан алу мүмкіндігі қарастырылған;

- мәліметтер типін бақылау жеңіл, яғни программаның бір жерінде айнымалыны символ түрінде , екінші бір жерінде осы символдың ASCII коды ретінде қарастыруға болады;

- Си тілінде қазіргі тілдері секілді барлық басқарушы конструкциялары бар(For, if / else,….);

- Cи тілінде модулдік программалауға болады, яғни программаның әртүрлі бөлігін жеке копиляциялауға болады;

- Ассемблер тілінде жазылған ішкі программаларды шақыруға болады;

- көрсеткіштер яғни жады аймақтарынан берілген адрес бойынша қарау программаны орындау жылдамдығын арттырады. Көрсеткіштер көп тілде

қолданылады, ал көрсеткіштерге арифметикалық амалдар тек Си тілінде қолданылады.

- Си тілінде барлық массивтер бір өлшемді, бірақ Си тілінде бір өлшемді массивтерден тұратын конструкциялар бар, яғни көп өлшемді массивтер құрылады;

- тек қажетті кітапханалар шақырылатын болғандықтан жады тиімді қолданылады;

- басқа тілдердегідей қосалқы функциялар;

- көптеге мамандандырылған функциялар кітапханаларының жинытығы бар.

Кемшілігі:

- Си тілінде мәліметтер типі қатаң қадағаланбайды, сондықтан Си тілінде тәжірибелі программист байқағанмен жаңа үйренуші байқамайтын айнымалы мәндеріне өзгерістер болуы мүмкін.

Мысалы, бір өрнекте (=) меншіктеу операторы бірнеше рет қолданылуы мүмкін. Сондықтан нәтижесінің типі түсініксіз және қиын анықталады. Бірақ оны қолдану арқылы тілдің қуаты арттырылған.

С++ тілі Си тілінің толықтырылған, яғни объектілі бағытталған программалау(ОБП) құралдарымен толықтырылған жиыны деуге болады.

Си және С++ тілдерінің айырмашылығы:

-құрылымдар мен класстар аттары мәләметтер типтерінің аттары болып табылады. С- де класс түсінігі жоқ.

С/С++ тіліндегі программаның жалпы құрылысы

Си тіліндегі кез-келген программа main функциясынан тұрады. Мұның орындалу барысында басқа функциялар шақырылады. Функциялар арасындағы байланыс параметрлер арқылы беріліп функция мәнін қайтарып алу арқылы жүзеге асады.

Сонымен қатар, Си тілінің компиляторында мәселені бірнеше бөлікке - файлдарға бөліп, әрқайсысын жеке-жеке трансляциялап, сосын оларды жеке бір орындалатын файлға, жинау мүмкіндігі бар. Жинақтау байланыс редакторының көмегімен жүзеге асырылады.

Программа құрылымы:

Кез-келген программа комментарийден басталады. Комментарийді Си тілінде «/*» , «*/» белгілеріне алынып жазылған блок түрінде беруге болады.

Содан кейін препроцессор дерективасы орналасады. Препроцессор

директивасы берілгенде кітапханалық файлда –тақырыптық файлда орналасқан кодты программаға қою нұсқауын береді. Мұндағы .h кеңеймелі файлдар тақырыптық файлдар деп аталады. Тақырыптық файлдарда әртүрлі тұрақты мен таулар сипатталады. Функциялар прототиптері сақталады.

Препроцессор дерективасынан кейін main функциясы сипатталған бөлігі орналасады.

Main функциясы барлық программада міндетті түрде болуы тиіс, одан программа орындалуы басталып, Return инструкциясы шақырылғанда аяқталады.

Main функциясының денесі фигуралық жақшада орналасады. Си тілінде барлық айнымалы оған программаның қандайда бір бөлігінен сілтеме жасалғанға дейін сипатталуы тиіс.

Препроцессор директивалары

Си тілінде жазылған программа текстінде кездесетін инструкциялар (нұсқаулар) препроцессор директивасы (ПД) деп аталады. Олар программа трансляцияланғанға дейін орындалады және программаның текстін өзгертуге мүмкіндік береді. Мысалы текстегі кейбір лексемдерді өзгерту, басқа файлдан мәтінді қосу, мәтіннің қандай да бір бөлігін орындауға, трансляциялауға шектеу қою т.б. Барлық препроцессор директивасы «#» таңбасымен басталады және соңынан

нүктелі үтір (;) қойылмайды.

Түрлері:

1) #include директивасы.

Бұл программаға көрсетілген файлдағы мәліметтерді қосады. Бұл

директиваның екі формасы бар:

#include “файл аты“

# include <файл аты>

Мұндағы, «Файл аты» операциялық жүйелер талабына сай көрсетіледі, яғни тек файл атынан немесе оның маршрутымен алынған атауынан тұруы мүмкін. Егер «файл аты» тырнақшада берілсе, онда файл сәйкес көрсетілген маршрутпен анықталатын орыннан, ал ол көрсетілмесе жұмысшы каталогтан ізделеді. Егер файл аты бұрыштама жақшада (< >) берілсе, онда файл операциялық жүйенің PATH командасы арқылы берілген, стандартты директориясынан ізделеді.

#include директивасы іштестірілген болуы мүмкін, яғни қосылатын файлда тағы кездесуі мүмкін. Көбінесе бұл программаға тақырыптық файлдарды қосу үшін қолданады, яғни стандартты кітапханалық функциялар прототиптерінен тұратын файлдарды қосуға мүмкіндік береді. Сондықтан С тіліндегі программа осы директивадан басталады.

2) #define директивасы.

#define – директивасы жиі қолданылатын тұрақтыларды, қызметші сөздерді, операторларды және өрнектерді кейбір идентификаторлармен ауыстыруға мүмкіндік береді. Сандық немесе текстік тұрақтыларды ауыстыратын идентификаторларды атаулы тұрақтылар (именованные константы) деп атайды. Программа фрагменттерін алмастыратын идентификаторларды (макроопределения) макроанықтамалар деп атайды.

#define екі формасы бар:

#define <идентификатор> <текст>

#define <идентификатор> (программалар тізімі тексті)

Мысалы, #define WIDTH 80

#define LENGTH (WIDTH+10)

бұл директивалар программа текстіндегі әрбір WIDTH сөзін 80 санына, ал LENGTH сөзін (80+10) өрісіне ауыстырады.

Макроанықтамалардағы жақшалар олардағы алмастырудың орындалу ретін анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, жақша болмаса мына өрнек: t=length+7 мынадай t=80+10*7 өрнекке ауыстырылады, ал қажетісі t=(80+10)*7 болатын, сондықтан жақша қойған дұрыс. 2-ші формасында формалды параметрлер тізімі көрсетіледі, мұнда тізім үтір арқылы ажыратылып көрсетіледі, және макроанықтама текстіндегі алатын позициясын анықтайды.Шақырғанда идентификатордан кейін формалды параметрлер санына сәйкес нақты аргументтер көрсетілуі тиіс.

Мысалы,

#define MAX(x,y) ((x)>(y))?(x):(y)

Бұл директива t=MAX(i,s[i]); фрагментін t=((i)>(s[i])?(i):(s[i]); фрагментіне ауыстырады.

3) #undef – директивасы

38

Бұл директива #define директивасы қызметін қайтаруға қолданылады. Яғни, көрсетілген идентификаторларға қолданылатын #define анықтамасы қызметін болдыдырмайды.

Мысалы,

#undef WIDTH

#undef MAX

Бұл директивалар WIDTH атаулы тұрақтысымен MAX макроанықтамасын болдырмайды.

Тақырыптық файлдар атаулары төмендегідей:

assert.h, float.h, math.h, ctype.h, limits.h, setjmp.h, errno.h, locale.h, signal.h, stdarg.h, stddef.h, stdio.h, stdlib.h, string.h, time.h.

Кейбір тақырыптық файлдар мазмұны Стандартты кітапханалар ретінде жеке қарастырылыды, сәйкес бөлімді қараңыз.

Бақылау сұрақтары:

1. С/С++ тілдері қандай программалау тілеріне жатады?

2. Универсалды тілдерден айырмашылығын ата?

3. Оперативті жадыдан тіл компиляторы қанша орынды қажет етеді?

Әдебиеттер: [1-2], [6-7].

Дәріс №2. С/С++ ТІЛДЕРІНІҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ. ТҰРАҚТЫЛАР.

АЙНЫМАЛЫЛАР. ТИПТЕР

Дәріс мақсаты: Си тіліннің негізгі элементтері: литерлер, символдары, тұрақтылар, айнымалылар, типтері т.б. таныстыру.

Кілттік сөздер: литерлер, идентификаторлар, тип, стрингтік тұрақты, кфалификаторлар, тұрақты өрнек.

Дәріс жоспары:

2.1. Тілдің элементтері

2.2. С/С++ тіліндегі типтер.

2.3. Тұрақтылар.

2.4. Глобалды және локалды айнымалылар.