информатика_2 / Программирование_С

Для представления целых чисел используются константы, которые представлены в памяти компьютера в форме с фиксированной точкой. Способ хранения данных накладывает ограничения на размер хранимых констант.

Таблица 1.1

Примеры записи целых констант

1.2.3.2. Действительные константы

Для представления вещественных чисел используются константы, которые представлены в памяти компьютера в форме с плавающей точкой. Для каждой такой константы определены следующие составляющие:

M 10p , где:

М — мантисса, вещественное число, 10 — основание системы счисления, в синтаксисе С заменяется буквой е или

Е,

р — показатель десятичной степени, целое число, возможно, со знаком. Некоторые из составляющих могут быть опущены.

Примеры записи действительных констант: 44. 3.141592644.е0 .31459Е1 0.0

1.2.3.3. Символьные константы

Символьная константа —это лексема, которая содержит произвольный символ, заключенный в одинарные кавычки (апостроф). Хранится в одном байте памяти в виде целого числа, определяющего индивидуальный код символа.

Примеры символьных констант: '!' 'ф' '.' 's' 'А' 'а' '+' '2'.

Символьной константой может быть любой символ, изображаемый на экране в текстовом режиме, или не имеющий отображения (пробельный символ).

Существуют также управляющие символы (ESC-последовательности), которые используются в строковых константах и переменных. Они имеют признак '\' (backslash или слэш), который радикально изменяет смысл символа, заставляя его выполнять управляющее воздействие. Вот их неполный список:

'\0' нулевой символ, '\n' перевод строки, '\r' возврат каретки, '\t' табуляция,

'\" апостроф, '\\' обратный слэш,

'\ddd' восьмеричное представление символьной константы, где ddd — ее восьмеричный числовой код, например, '\017' или '\233',

11

'\xhh' или '\Xhh' шестнадцатеричное представление символьной константы, где hh — ее числовой код, например, '\x0b' или '\x1F'.

Символьные константы имеют целый тип, и могут использоваться в выражениях.

1.2.3.4. Строковые константы

Формально строки не относятся к константам языка С, а представляют отдельный тип его лексем. Строковая константа определяется как набор символов, заключенных в двойные кавычки " ".

Например,

#define STR "Программа"

Вконце строковой константы автоматически добавляется нулевой символ '\0'.

Втексте строки могут встретиться ESC-последовательности, которые будут выполнять управляющее воздействие.

Например,

"\nПри выводе \nтекст может быть \nразбит на строки.". Здесь \n выполняет управляющее воздействие.

При хранении строки все символы, в том числе управляющие, хранятся последовательно, и каждый занимает ровно один байт. В конце строки добавлен нулевой символ.

1.2.3.5. Типы числовых констант и модификаторы типов.

Для модификации типа констант используются префиксы и суффиксы, добавляемые к значению константы. Суффикс l (L) от слова long увеличивает длину данного в два раза, суффикс u(U) от слова unsigned делает константу беззнаковой, то есть положительной, при этом увеличивается число разрядов, отводимых под запись числа, а значит, и его возможное значение. Например, длинные константы 12345l, –54321L. Беззнаковые константы 123u, 123U. Шестнадцатеричная длинная константа 0xb8000000l. Восьмеричная длинная беззнаковая константа 012345LU.

1.2.4.Переменные в языке С

Вязыках программирования одним из основных понятий является объект. Определение. Объект — это некоторая сущность, обладающая определенным

набором свойств и способная хранить свое состояние.

Например, константы — это частный случай объекта. Переменная — это тоже объект, для использования которого необходимо определить три характеристики:

•имя,

•тип,

•значение (не обязательно).

12

Имя переменной (идентификатор) обозначает в тексте программы величину, изменяющую свое значение. Для каждой переменной в памяти компьютера выделяется некоторая область памяти, способная хранить значение. Имя позволяет осуществить доступ к области памяти, хранящей значение переменной.

Тип переменной определяет размер выделяемой памяти и способ хранения значения.

Значение переменной не определено вначале, может изменяться при присваивании переменной значения.

Имя объекта (переменной) включает в себя латинские буквы, цифры, знак подчеркивания _. Первым символом должна быть буква. Примеры идентификаторов: x1, price, My_file1, alpha, PI. В качестве имен рабочих переменных используются простые имена i, j, k1.

Ограничения:

•длина имени ограничена, и содержит не более 32-х символов,

•в качестве имен нельзя использовать ключевые слова С, например, названия операторов for, if, do,

•в качестве имен не рекомендуется использовать имена объектов стандартных библиотек, например, имена функций sin, sqrt, pow,

•имена, которые начинаются со знака подчеркивания, зарезервированы для использования в библиотеках и компиляторах, поэтому их не следует выбирать в качестве прикладных имен, например, _acm, _AX,

_BX.

Замечания:

•рекомендуется использовать имена переменных, отражающие их первоначальный смысл, например, Count (количество), X_coord (координата по х), Old_value_of_long (предыдущее значение длины),

•большие и маленькие буквы считаются различными. Так, разными

объектами будут переменные, имеющие имена Alpha и alpha. Идентификаторы, зарезервированные в языке, являются служебными

(ключевыми) словами. Следовательно, их нельзя использовать как имена свободных объектов программы. Это типы данных, квалификаторы типа, классы памяти, названия операторов, модификаторы, псевдопеременные.

Перечень служебных слов приведен в таблице 1.2.

13

unsigned (без знака) не использует знаковый байт, за счет чего хранимое значение может быть увеличено.

Так, если тип данного int, то диапазон его значений [–32768–32767], а если unsigned или unsigned int, то [0–65535].

Если тип char, то диапазон его значений [–128–127], а если unsigned char, то

[0–255].

1.2.5.1. Объявление переменных

Каждая переменная должна быть объявлена в тексте программы перед первым ее использованием. Начинающим рекомендуется объявлять переменные в начале тела программы перед первым исполнимым оператором. При объявлении переменной указывается ее тип и имя:

имя_типа имя_переменной; Можно одновременно объявить несколько переменных, тогда в списке имен

они отделяются друг от друга запятой, например:

На этапе компиляции для этих переменных в ОЗУ будет выделена память для записи значений переменных, как показано на рис. 1.5. Имя переменной определяет адрес, выделенной для нее памяти Тип переменной определяет способ хранения переменной в памяти.

Тип переменной определяет не только диапазон ее возможных значений, но и операции, разрешенные над этой величиной.

1.2.5.2. Инициализация переменных

Переменные, объявленные в программе, не имеют значения, точнее, имеют неопределенные значения. Так как память, выделенная под запись переменных, не очищается, то значением переменной будет «мусор» из того, что находилось в этой памяти ранее. Инициализация — это прием, применяя который можно присвоить значения переменным при их объявлении. Синтаксически инициализация выглядит так:

имя_типа имя_переменной = начальное значение; Например,

float pi = 3.1415; unsigned Year = 2004;

15

1.2.5.3. Именованные константы

В C, кроме переменных, можно использовать именованные константы, то есть константы, имеющие фиксированные названия (имена). Имена могут быть произвольными идентификаторами, не совпадающими с другими именами объектов. Принято использовать имена из больших букв и знаков подчеркивания, что визуально отличает имена переменных от имен констант. Способов определения именованных констант три.

Первый способ — это константы перечисляемого типа, имеющие синтаксис: enum тип_перечисления {список_именованных_констант};

Здесь тип_перечисления — это его название, необязательный произвольный идентификатор; список_именованных_констант — это разделенная запятыми последовательность вида: имя_константы = значение_константы или просто значение константы.

Примеры:

enum BOOL {FALSE, TRUE };

enum DAY {SUNDAY, MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY};

enum {ONE = 1, TWO, THREE, FOUR, FIVE};

Если в списке нет элементов со знаком «=», то значения констант начинаются с 0 и увеличиваются на 1 слева направо, так, FALSE равно 0, TRUE равно 1. SUNDAY равно 0, и так далее, SATURDAY равно 6. Если в списке есть элементы со знаком «=», то каждый такой элемент получает соответствующее значение, а следующие за ним увеличиваются на 1 слева направо, так значение ONE = 1, TWO = 2, THREE = 3, FOUR = 4, FIVE = 5.

Второй способ — это именованные константы, заданные с ключевым словом const в объявлении вида:

const имя_типа имя_константы = значение_константы;

Ключевое слово const имеет более широкий смысл, и используется также в других целях, но здесь его суть в том, что значение константы не может быть изменено.

Примеры:

const floatPi = 3.1415926; const long M = 999999999; const floatEps = 0.1e–5;

Попытка присвоить значение любой из констант Pi, M, Eps будет неудачной. Обратите внимание, что здесь визуализация имен констант использованием больших букв не необходима.

Третий способ ввести именованную константу дает препроцессорная директива define, подробный синтаксис и механизм выполнения которой будет рассмотрен далее.

1.2.6.1. Классификация операций

Операции С можно разделить на группы — таблица 1.4.

16

Таблица 1.4 Классификация операций по типу возвращаемого значения

Арифметические операции имеют обычный математический смысл. Для целого типа данных существуют две операции целочисленного деления: обычное деление / и остаток от деления %. Каждая из этих операций, примененная к данным целого типа, возвращает целочисленное значение. При использовании для отрицательных значений сохраняется знак числителя.

Примеры: int x = 5, y = 3;

x = – 5// знак сохраняется,

Логические операции предназначены для проверки условий и для вычисления логических значений. Заметим, что логического типа данных в С нет, его имитирует тип int (условно принято, что 0 = Ложь, 1 = Истина). Логическими являются операции, возвращающие логическое значение. Их можно, в свою очередь, разбить на две группы.

Операции отношения. Связывают данные числовых или символьных типов, и возвращают логическое значение, например:

3>1 // истина = 1,

17

Значение операции отношения может быть присвоено целой переменной, например:

int a = 5, b = 2;

Операции отношения могут участвовать в записи выражения, наряду с арифметическими операциями, тогда при вычислении значения выражения важен порядок вычисления, например:

c = 1 < a && a < 10; // 1 < a = 1, а < 10 = 1, значит, с = 1.

Собственно логические операции. Связывают данные логического типа (целые), и возвращают логическое значение. Это чисто логические операции — конъюнкция &&, дизъюнкция || и отрицание !, которые применяются к значениям операндов, имеющих логическое значение. Если при этом операндом является отношение, то его значение предварительно вычисляется, например:

//оба операнда (x > 0 и y > 0) одновременно истинны: x > 0 && y > 0

//хотя бы один операнд (x%2 = = 0 или // y%2 = = 0) истинен:

x%2 = = 0 || y%2 = = 0

// вычисляется значение, обратное значению операнда (x*x+y*y <= r*r): ! (x*x+y*y <= r*r)

На обычном языке эти условия имеют простой естественный смысл, который можно выразить следующими фразами:

1)значения x и y одновременно положительны,

2)хотя бы одно из x и y четно (остаток от деления на 2 равен нулю),

3)точка с координатами (x, y) находится вне круга радиуса r.

Поразрядные операции. Применяются к любому значению, хотя имеет смысл их применение для целочисленных операндов. Операции сдвига выполняют сдвиг побитно содержимого первого операнда на значение, указанное в качестве второго операнда. Обычная запись такой операции имеет вид x >> 1

или x << 2 .

Примеры: int c;

int a = 4; // побитно а = 100,

c = a << 1; // а сдвигается влево на 1 байт = 1000, значит, с = 8, c = a >> 2; // а сдвигается вправо на 2 байта = 10, значит, c = 2.

18

Поразрядные логические операции выполняются побитно над значениями бит операндов, например:

int b = 3;

c = a & b; // побитно 100 & 011 = 000, значит, с=0,

Можно ввести классификацию операций С по числу операндов. Унарные операции имеют только один операнд, например, +10, – а, ! (x>0), ~a.

Бинарные операции имеют два операнда, например, x + 5, x – y, b && c?, a >> 2.

Тернарная операция имеет три операнда. Это операция условия, приведем ее синтаксис здесь.

логическое_выражение ? выражение1 : выражение2 Операция условия выполняется в два этапа. Сначала вычисляется значение

первого операнда, то есть логического выражения. Затем, если оно истинно, вычисляется значение второго операнда, который назван «выражение1», оно и будет результатом, если же первый операнд ложен, вычисляется значение второго операнда, который назван «выражение2», и результатом будет его значение.

Например, для вычисления абсолютного значения некоторого i можно использовать текст:

int abs;

abs = (i <= 0) ? –i : i;

Вторая группа операций — это операции изменения данных, их список приведен в таблице 1.5.

Операция присваивания в C — это обычная операция, которая является частью выражения, но имеет очень низкий приоритет, и поэтому выполняется в последнюю очередь. Семантика этой операции заключается в том, что вычисляется выражение правой части и присваивается левому операнду.

Значит, слева может быть только переменная величина, которая способна хранить и изменять свое значение (левостороннее выражение). В правой части, как правило, записывается выражение.

Расширением операции присваивания являются операции вычисления с присваиванием, которые еще называются «присваивание после», и позволяют сократить запись выражений, например:

x += 5; // аналог записи x = x+5; y *= 3 // аналог записи y = y*3;

19

Таблица 1.5

Необычными операциями являются операции увеличения и уменьшения на единицу, имеющие самостоятельные названия инкремент и декремент, например:

Как видно в примере, каждая из этих операций имеет 2 формы:

префиксная: ++ x или – – х. При ее выполнении x изменяется прежде, чем выполняются другие операции, входящие в выражение,

постфиксная: x ++ или х – –. При ее выполнении сначала выполняются все операции выражения, и только потом изменяется х.

1.2.6.2. Выражения в С

Определение. Выражение — это правило вычисления одного значения. Формально выражение — это несколько операндов, объединенных знаками

операций. В качестве операндов выступают константы, имена переменных, вызовы операций-функций. Кроме того, в запись выражения могут входит технические символы, такие как скобки ( ). Как правило, смыслом выражения является не только вычисление значения, но и присваивание его переменной, поэтому в записи выражения операция = , как правило, присутствует.

Поскольку все данные в С (переменные, константы и другие объекты) имеют тип, то значение, вычисленное выражением, также будет иметь тип, который определяется типом операндов, например, как в таблице 1.6.

20