Основы программирования. Борисенко

3.2.Функции

Фу н к ц и я является основной структурной единицей языка Си. В других языках функции иногда называют подпрограммами. Функ¬ ция — это фрагмент программы, который может вызываться из дру¬ гих программ. Ф у н к ц и я обычно выполняет алгоритм, который опи¬ сывается и реализуется отдельно от других алгоритмов. При вызове функции передаются аргументы, которые могут быть использованы в теле функции. В результате своей работы функция возвращает зна¬ чение некоторого типа. Например, функция sin, прототип которой задается строкой

double sin(double x);

имеет один аргумент x типа double (вещественное число). Результат функции также имеет тип double. При вызове фукция sin вычисляет синус числа, переданного ей в качестве фактического аргумента, и возвращает вычисленное значение в вызывающую программу.

1.0, затем вычисленное значение записывается в переменную x при выполнения оператора присваивания "=". Другой пример:

Вызывается функция / , не имеющая параметров. Значение, возвра­ щенное в результате выполнения функции / , не используется.

Программа на Си состоит из функций. Работа программы всегда начинается с функции с именем main. Рассмотрим минимальный пример Си-программы.

3.2.1.Программа "Hello, World!"

Приведенная ниже программа печатает фразу "Hello, World!" на экране терминала.

#include <stdio.h>

int main() {

printf("Hello, World\n"); return 0;

}

Первая строка подключает заголовочный файл с описаниями стан¬ дартных функций ввода-вывода Си-библиотеки. В частности, в этом файле описан прототип функции printf (печать по формату), исполь¬ зуемой дл я вывода информации в стандартный поток вывода (по умолчанию он назначен на терминал). Выполнение программы на¬ чинается с функции main. Ф у н к ц и я main возвращает по окончании

полнение задачи, но вообще-то программист волен по своему усмот¬ рению определять коды завершения. Во многих книгах приводятся примеры функций main , которые ничего не возвращают, — строго говоря, это ошибка (на которую, к сожалению, многие компиляторы никак не реагируют).

Тело любой функции заключается в фигурные скобки. В теле функции main вызывается функция printf. В данном случае ее един¬ ственным аргументом является строка, которая выводится в стан¬ дартный поток вывода. Строковые константы в Си заключаются в двойные апострофы. Строка заканчивается символом перевода кур¬ сора в начало следующей строки \ n (читается ка к "new line", новая строка). Желательно любую печать завершать этим символом, иначе

при следующей печати новая строка будет дописана в конец преды¬ дущей.

Строка

return 0;

завершает выполнение функции main и возвращает нулевой резуль¬ тат ее выполнения. Операционная система трактует нулевой резуль¬

в файл "hello.cpp", используя любой текстовый редактор. Затем надо скомпилировать и собрать готовую программу. Конкретные команды зависят от операционной системы и установленного Си-компилятора.

Если необходимо, чтобы в результате компиляции и сборки со¬ здавался выполняемый файл с именем "hello", то надо выполнить следующую команду:

g++ -o hello hello.cpp

Здесь в командной строке используется ключ "-o hello" (от слова "output"), задающий имя "hello" для выходного файла. В этом случае программа запускается с помощью команды

. /hello

Заметим, что в системе Unix имена выполняемых файлов обычно не имеют никакого расширения. В системах M S D O S и M S Windows выполняемые файлы имеют расширение ".exe".

104 3.3. Типы переменных

3.3.1.Базовые типы

В языке Си используются всего два базовых типа: целые и ве¬ щественные числа. Кроме того, имеется фиктивный тип void ("пу¬ стота"), который применяется либо для функции, не возвращающей никакого значения, либо дл я описания указателя общего типа (ко¬ гда неизвестна информации о типе объекта, на который ссылается указатель) .

В C + + добавлен логический тип.

Ц е л о ч и с л е н н ые типы

Целочисленные типы различаются по длине в байтах и по на­ личию знака. И х четыре — char, short, int и long. Кроме того, к описанию можно добавлять модификаторы unsigned или signed для беззнаковых (неотрицательных) или знаковых целых чисел.

Тип int

Самый естественный целочисленный тип — это тип int, от слова integer — целое число. Тип int всегда соответствует размеру машин¬ ного слова или адреса. Все действия с элементами типа int произ¬ водятся максимально быстро. Всегда следует выбирать именно тип int, если использование других целочисленных типов не диктуется явно спецификой решаемой задачи. Параметры большинства стан¬ дартных функций, работающих с целыми числами или символами, имеют тип int. Целочисленные типы были подробно рассмотрены в разделе 1.4.1. Подчеркнем еще раз, что целочисленные переменные

хранят на самом деле не целые числа, а элементы кольца вычетов по модулю m , где m — степень двойки.

В современных архитектурах элемент типа int занимает 4 байта, т.е. m = 2 3 2 . Элементы типа int трактуются в Си как числа со зна­ ком. Минимальное отрицательное число равно — 2 3 1 = —2147483648,

int x;

int y, z, t ;

При описании переменных можно присваивать им начальные значе¬ ния:

int maxind = 1000; int a = 5, b = 7;

Кроме типа int, существуют еще три целочисленных типа: char, short и long.

Тип char

Тип char представляет целые числа в диапазоне от —128 до 127. Элементы типа char занимают один байт памяти. Слово "char" яв¬ ляется сокращением от character, что в переводе означает "символ". Действительно, традиционно символы представляются их целочис¬ ленными кодами, а код символа занимает один байт (см. раздел 1.4.3). Тем не менее, подчеркнем, что элементы типа char — это именно целые числа, с ними можно выполнять все арифметические операции. С математической точки зрения, элементы типа char — это элементы кольца вычетов Z 2 5 6 . Стандарт Си не устанавливает, трактуются ли элементы типа char как знаковые или беззнаковые числа, но большинство Си-компиляторов считают char знаковым ти¬ пом. Примеры описаний переменных типа char:

char c;

char eof = (-1); char letterA = 'A';

В последнем случае значение переменной "letterA" инициализируется кодом латинской буквы ' A ' , т.е. целым числом 65. В Си символьные константы записываются в одинарных апострофах и означают коды соответствующих символов в кодировке ASCII. Рассмотрим следую¬ щий пример:

char c = 0; char d = '0';

Здесь переменная c инициализируется нулевым значением, а пере­

short s = 30000; long x = 100000; int y = 100000;

большинство компиляторов трактуют элементы типа char как целые числа со знаком в диапазоне от —128 до 127. Если необходимо трак¬ товать целые числа как неотрицательные, или беззнаковые, следует добавить модификатор unsigned при описании переменных. Приме¬ ры:

unsigned char c = 255; unsigned short s = 65535;

на другую могут возникнуть проблемы. По этой причине в языке Java беззнаковые числа запрещены.

Имеется также модификатор signed (знаковый). Его имеет смысл использовать на тех платформах, в которых тип char является без¬ знаковым. Пример описания:

signed char d = (-1);

В е щ е с т в е н н ые типы

Вещественных типов два: длинное вещественное число double (переводится как "двойная точность") и короткое вещественное чис¬ ло float (переводится как "плавающее"). Вещественные типы были подробно рассмотрены в разделе 1.4.2. Вещественное число типа double занимает 8 байтов, типа float — 4 байта.

Тип double является основным дл я компьютера. Тип float — это, скорее, атавизм, оставшийся от ранних версий языка Си. Компьютер умеет производить арифметические действия только с элементами

не достаточна дл я большинства практических задач. Все стандарт¬ ные функции математической библиотеки работают только с типом double. Рекомендуем вам никогда не использовать тип float!

Примеры описаний вещественных переменных:

double x, y, z;

double a = 1.5, b = 1e+6, c = 1.5e-3;

В последних двух случаях использовалось задание вещественных констант в экспоненциальной форме (см. раздел 1.4.2).

Ло г и ч е с к ий тип

Вязыке Си специального логического типа нет, вместо него ис¬ пользуются переменные целого типа. Значению "истина" соответ¬ ствует любое ненулевое целое число, значению "ложь" — ноль. На¬

пример, в Си допустим такой фрагмент программы:

int b; double s;

i f (b) {

s = 1.0;

}

Здесь целочисленная переменная b используется в качестве условно­ го выражения в операторе if ("если"). Если значение b отлично от нуля, то выполняется тело оператора if, т.е. переменной s присваива­ ется значение 1.0; если значение b равно нулю, то тело оператора if не выполняется.

На самом деле, приведенный пример представляет собой дурной стиль программирования. Гораздо яснее выглядит следующий фраг¬

М а с с и вы

Описание массива в Си состоит из имени базового типа, названия массива и его размера, который указывается в квадратных скобках. Размер массива обязательно должен быть целочисленной константой или константным выражением. Примеры:

int a[10]; char c[256];

double d[1000];

В первой строке описан массив целых чисел из 10 элементов. Под¬ черкнем, что нумерация в Си всегда начинается с нуля, так что индексы элементов массива изменяются в пределах от 0 до 9. Во второй строке описан массив символов из 256 элементов (индексы в пределах 0 . . . 255), в третьей — массив вещественных чисел из 1000 элементов (индексы в пределах 0 . . . 999). Д л я доступа к элементу массива указывается имя массива и индекс элемента в квадратных скобках, например,

a[0], c[255], d[123].

Оператор sizeof возвращает размер всего массива в байтах, а не в элементах массива. В данном примере

sizeof(a) = 10 • sizeof(int) = 40, sizeof(c) = 256 • sizeof(char) = 256, sizeof(d) = 1000 • sizeof(double) = 8000.

Указатели

Указатели — это переменные, которые хранят адреса объектов.

но в Си они используются гораздо чаще, а работа с указателями огранизована максимально просто.

При описании указателя надо задать тип объектов, адреса кото¬ рых будут содержаться в нем. Перед именем указателя при описа¬ нии ставится звездочка, чтобы отличить его от обычной переменной. Примеры описаний указателей: