Вступний урок

Це є першою, важливою вiхою. Щоб її подолати, ви повиннi спочатку створити текст програми, компiлювати його, завантажити, запустити програму i, нарештi, з’я- сувати куди саме надiйшов вивiд. Пiсля освоєння цих механiчних деталей, все iнше вiдносно легко.

У C, програма виводу hello, world виглядатиме так:

#include <stdio.h>

main()

{

printf("hello, world\n");

}

Як запустити цю програму, певною мiрою, залежить вiд використовуваної вами системи. Так, скажiмо, в операцiйнiй системi Unix, ви повиннi створити файл iз закiнченням .c , наприклад hello.c, потiм компiлювати його командою

cc hello.c

Якщо ви нiде не схибили, як от пропустили якийсь знак або припустилися орфографiчної помилки, процес компiляцiї пройде безшумно i видасть виконуваний файл з назвою a.out. Пiсля того, як ви запустите a.out командою

a.out

у вас на екранi з’явиться

hello, world

На iнших системах правила компiляцiї можуть у чомусь вiдрiзнятися — спитайтеся мiсцевого фахiвця.

Тепер — до пояснення самої програми. Програма мовою C, незалежно вiд свого розмiру, складається з функцiй та змiнних. Функцiї мiстять вирази, що вказують на обчислювальнi дiї, якi матимуть мiсце, а змiннi, в свою чергу, зберiгають значення, використовуванi пiд час обчислень. Функцiї C подiбнi до пiдпрограм i функцiй Fortran або процедур та функцiй Pascal. У нашому прикладi, це функцiя пiд назвою main. Зазвичай, ви можете надавати своїм функцiям довiльнi iмена, але main — це спецiальна назва. Програма починає своє виконання на початку main. Це означає, що кожна програма повинна мiстити main в якомусь мiсцi.

Функцiя main звичайно викликає iншi функцiї для допомоги виконання своєї роботи, деякi написанi вами, а деякi з наданих вам бiблiотек. Перший рядок програми,

Перша C-програма

#include <stdio.h>

вказує компiлятору включити iнформацiю про стандартну бiблiотеку вводу/виводу; цей рядок з’являється на початку багатьох вихiдних текстiв C. Стандартна бiблiотека описана в Роздiлi 7 i Додатку Б.

Один iз способiв обмiну даними мiж функцiями — це передання викликовою функцiєю списку значень, якi називаються аргументами, функцiї, яку вона викликала. Дужки пiсля назви функцiї оточують список аргументiв. У цьому прикладi main вказано як функцiю, яка не очiкує жодних аргументiв, що видно з порожнього списку в дужках ().

Твердження, якi належать функцiям, включаються у фiгурнi дужки { }. Функцiя main мiстить тiльки одне таке твердження:

printf("hello, world\n");

Функцiя викликається вказiвкою її назви, за якою слiдує список аргументiв у дужках, а отже тут викликано функцiю printf з аргументом hello, world n . printf — функцiя бiблiотеки для друкування виводу, у цьому випадку — ланцюжка знакiв мiж лапками.

Послiдовнiсть знакiв, включених у подвiйнi лапки, як от hello, world n , називається символьним ланцюжком або символьною константою. Поки-що, єдине мiсце, де ми будемо вживати символьнi ланцюжки, — це в якостi аргументу printf та iнших функцiй.

Послiдовнiсть знакiв n означає в C символ нового рядка, який пiд час виводу переводить ланцюжок тексту на новий рядок. Якщо ви пропустите n (варте того, щоб зробити експеримент), то виявите, що пiсля виводу перенесення рядка не вiдбувається. Ви маєте скористатися з n, щоб включити знак нового рядка в аргумент printf; якщо ж ви спробуєте щось на зразок

printf("hello, world ");

то компiлятор C повiдомить про помилку.

printf нiколи не додає знака нового рядка автоматично, що дає можливiсть використання декiлькох викликiв для поетапної побудови виводу. Так, нашу першу програму можна би було з таким самим успiхом написати як

#include <stdio.h>

main()

{

printf("hello, "); printf("world"); printf("\n");

}

що призведе до тотожного виводу.

Замiтьте, що n насправдi означає тiльки один знак. Екранованi послiдовностi на кшталт n являють собою загальний механiзм позначення важких для друкування або невидимих символiв. Наряду з iншими, C також передбачає t для табуляцiї,b для реверсу, ¨ для виводу подвiйних лапок i для самої зворотньої похилої. Повний список можна знайти у Роздiлi 2.3.

Вправа 1-1. Виконайте програму hello world на вашiй системi. Поекпериментуйте з видаленням частин програми, щоб побачити, якi помилки при цьому виникнуть.

Вправа 1-2. Дiзнайтесь, що станеться, якщо вказати як аргумент printf послiдовнiсть c , де c є одним iз знакiв, не згаданих вище.

1.2Змiннi й арифметичнi вирази

Програма далi використовує формулу C=(5/9)( F-32) для виводу наступної таблицi температур по Фаренгейту та вiдповiдних значень за Цельсiєм:

1-17

Сама програма все ще складається з однiєї тiльки функцiї main. Вона довша, нiж та, яка виводила hello world , але не є складною. Ця програма привносить декiлька нових понять, таких як коментарi, оголошення, змiннi, арифметичнi вирази, цикли та форматований вивiд.

#include <stdio.h>

/* вивести таблицю Фаренгейт-Цельсiй iз fahr = 0, 20, ..., 300 */ main()

{

int fahr, celsius;

int lower, upper, step;

lower = 0; /* нижня межа температурної шкали */ upper = 300; /* верхня межа */

step = 20; /* розмiр поступу */

fahr = lower;

while (fahr <= upper) {

celsius = 5 * (fahr-32) / 9; printf("%d\t%d\n", fahr, celsius); fahr = fahr + step;

}

}

Рядок

/* вивести таблицю Фаренгейт-Цельсiй iз fahr = 0, 20, ..., 300 */

є коментарем, який у цьому випадку коротко пояснює, що саме програма здiйснює. Будь-якi знаки мiж /* та */ iгноруються компiлятором. Коментарi можуть вiльно використовуватись, щоб зробити програму зрозумiлiшою. Коментарi можна помiстити в будь-якому мiсцi, де можуть знаходитись пробiли, табуляцiя або знаки нового рядка.

У C всi змiннi слiд оголосити до того, як користуватися ними — як правило, на початку функцiї, перед виконанням iнших тверджень. В оголошеннях змiнних вказуються їхнi властивостi; кожне оголошення складається з назви типу та списку змiнних, на зразок

int fahr, celsius;

int lower, upper, step;

Тип int означає, що цi змiннi — цiлi числа, на вiдмiну вiд float, що позначає числа з рухомою точкою, тобто числа, якi можуть мати дробову частину. Обсяг обох, int i float, залежить вiд машини; поширеним типом є 16-бiтнi значення int, що знаходяться у межах вiд -32768 до +32768, так само як i 32-бiтнi int. Значення float, як правило, мають 32-бiтну довжину, здатну утримувати шестизначнi числа в дiапазонi мiж 10−38 i 1038. C передбачає декiлька додаткових типiв даних, окрiм int та float, включаючи:

char символ — один байт short коротке цiле число long довге цiле число

double число з рухомою точкою подвiйної точностi

Розмiр цих даних також є машинозалежним. Окрiм цього, iснують ще масиви, структури та сполуки з цих основних типiв, покажчики на них, а також функцiї, якi повертають їх. Усе це ми пройдемо в слушну мить.

Обчислення в програмi перетворення температур починається з виразiв присвоєння

lower = 0; upper = 300; step = 20;

якi встановлюють змiннi в їхнi початковi значення. Кожний окремий вираз повинен закiнчуватися крапкою з комою.

Кожний рядок таблицi перетворень обчислюється у той самий спосiб, тож ми використали цикл, що повторюється по одному разу для кожного рядка виводу; саме у цьому полягає змiст циклу while

while (fahr <= upper) {

...

}

Цикл while дiє наступним чином: умова в дужках перевiряється, якщо вона є iстинною (значення fahr дiйсно менше або рiвне upper), виконується тiло циклу (три

вирази, включенi у фiгурнi дужки). Пiсля цього умова перевiряється знову, якщо iстина — тiло буде виконано знову. Коли умова виявиться хибною (fahr стане бiльше за upper), цикл завершиться, i виконання програми продовжиться з виразу, що слiдує одразу за циклом. Якщо додаткових виразiв немає, програма завершиться.

Тiло циклу while може складатися з одного або бiльше тверджень, включених у фiгурнi дужки, як у програмi перетворення температур, або тiльки одного твердження без фiгурних дужок, як наприклад

while (i < j) i = 2 * i;

В обох випадках, ми завжди змiщуватимемо праворуч на один крок табуляцiї вираз, контрольований while, щоб було зрозумiло з першого погляду, якi вирази знаходяться всерединi циклу. Вiдступи пiдкреслюють логiчну структуру програм. Хоч компiлятори C i не зважають на те, як програма виглядає, належнi вiдступи праворуч i пробiли важливi для для прочитностi програм. Ми радимо використовувати лише по одному твердженню на рядок i пробiли навколо операторiв для ясностi стосовно групування. Мiсцезнаходження фiгурних дужок — не настiльки важливе, незважаючи на те, що дехто притримується палких переконань з цього приводу. Ми вибрали один з декiлькох популярних стилiв. Зупинiться на тому стилi, який вам найбiльше до вподоби, i дотримуйтеся його.

Найбiльше роботи здiйснюється в тiлi циклу. Температура за Цельсiєм обчислюється та зберiгається у змiннiй celsius виразом

celsius = 5 * (fahr-32) / 9;

Причиною множення на п’ять а потiм дiлення на 9 замiсть просто множення на 5/9 є те, що C, як i багато iнших мов, стинає результат подiлу цiлих чисел — дробова частина вiдкидається. Оскiльки 5 i 9 — обидва цiлi числа, подiл 5/9 округлиться до нуля, тож всi температури за Цельсiєм звiтуватимуться як нульовi.

Цей приклад програми також розкриває нам трохи бiльше стосовно роботи printf. printf — це функцiя загального призначення для форматованого виводу (ми її опишемо докладнiше в Роздiлi 7). Її першим аргументом є ланцюжок знакiв, якi буде виведено, де % вказує тi частини, якi буде замiнено, i в якiй формi вiдбудеться вивiд. Так наприклад, %d вказує на десятковий аргумент, тож вираз

printf("%d\t%d\n", fahr, celsius);

виведе значення двох цiлих fahr i celsius, роздiленi табуляцiєю ( t).

Кожна конструкцiя з % першого (включеного у лапки) аргументу printf, знаходить собi пару у другому, третьому, i так далi, аргументовi printf; вони мають збiгтися кiлькiсно i за типом, iнакше ви отримаєте помилковi вiдповiдi.

Мiж iншим, printf не є частиною мови C, ввiд i вивiд не визначено у самiй мовi. printf — це просто функцiя серед iнших функцiй стандартної бiблiотеки мови. Однак, поводження printf описане стандартом ANSI, тож воно має бути однаковим, незалежно вiд компiлятора та платформи, якi використовуються.

Для того, щоб зосередитись на самiй C, ми не обговорюватимемо ввiд i вивiд значною мiрою аж до Роздiлу 7. Зокрема, ми втримаємося до того часу вiд форматованого вводу. Якщо вам треба написати щось iз вводом чисел, зазирнiть до обговорення функцiї scanf у Роздiлi 7.4. Остання схожа на printf, за виключенням того, що scanf читає ввiд, замiсть здiйснювати вивiд.

Наша програма перетворення температури має проте декiлька вад. Найпростiша з них це те, що вивiд — не досить привабливий, оскiльки числа не вирiвняно з правого боку. Це легко виправити, якщо додати до кожного твердження %d функцiї printf аргумент ширини. У цьому випадку, числа буде вирiвняно праворуч. Так, наприклад, ми можемо сказати

printf("%3d %6d\n", fahr, celsius);

щоб вивести перше число кожного рядка шириною в три знаки, а друге число — шириною в шiсть:

0-17

Серйознiша проблема полягає у тому, що ми використали арифметику десяткових чисел, тож отримана температура за Цельсiєм — не досить точна. Наприклад, 0F, насправдi дорiвнює -17.8C, а не -17. Щоб отримати точнiшi вiдповiдi, ми повиннi звернутися до арифметики чисел з рухомою точкою замiсть цiлих. Це вимагає деяких змiн у програмi. Ось друга версiя:

#include <stdio.h>

/* виводить таблицю Фаренгейт-Цельсiй iз fahr = 0, 20, ..., 300; версiя з числами з рухомою точкою */

main()

{

float fahr, celsius; float lower, upper, step;

fahr = lower;

while (fahr <= upper) {

celsius = (5.0/9.0) * (fahr-32.0); printf("%3.0f %6.1f\n", fahr, celsius); fahr = fahr + step;

}

}

Цей варiант дуже подiбний до попереднього, за винятком того, що fahr i celsius оголошено як float, а саму формулу перетворення написано у натуральнiший спосiб. Ми не могли використати 5/9 у попереднiй програмi, оскiльки дiлення цiлих округлилося би до нуля. Десяткова точка у константi вказує на те, що це — числом з рухомою точкою, тож 5.0/9.0 не округляється.

Якщо арифметичний оператор має лише цiлi операнди, вiдбудеться дiя з цiлими. Якщо ж арифметичний оператор має один операнд, який є числом з рухомою точкою, i один операнд-цiле, тодi цiле буде перетворено на число з рухомою точкою. Тож, якби ми написали (fahr-32), 32 автоматично перетворилося б у дрiб. Тим не менше, написання констант з десятковою частиною пiдкреслює для читачiв коду той факт, що вони мають справу з числами з десятковою точкою.

Ви знайдете детальнiший опис того, коли цiлi перетворюються у числа з рухомою точкою у Роздiлi 2. Поки-що зауважте, що присвоєння

fahr = lower;

i тестування

while (fahr <= upper)

також працюють у натуральний спосiб — int перетворено у float перед тим як здiйснити операцiю.

Вказiвник перетворення %3.0f функцiї printf вказує на те, що потрiбно вивести число з рухомою точкою (тут fahr), шириною, щонайменше, три знаки, без десяткової крапки та дробової частини. %6.1f описує iнше число (celsius), яке буде виведено, щонайменше, шириною шiсть знакiв, з однiєю цифрою пiсля десяткового знака. Вивiд виглядатиме наступним чином: