Егорова ЕВ. Программирование на языке высокого уровня

7 ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОПИСАНИЯ - ОБЩАЯ ФОРМА

Переменная состоит из двух компонентов: объекта (это область памяти - ОП) и имени этого объекта (идентификатора). Каждая переменная должна быть определена или описана . Это не одно и тоже .

Определение - это указание свойств переменной и назначение для нее области памяти . Описание - это указание свойств переменной без назначения для нее области памяти.

Описания нужны для того, чтобы обеспечить возможность ссылки.

Следует отметить, что понятия "описание" и "определение" применимы не только к переменным, но и к функциям. Общая форма определений и описаний:

<класс памяти> <тип данных> <описатели>; Класс памяти (КП) и тип данных (ТД) могут быть опущены; если они заданы, то

относятся к каждому описателю.

Описатель - это в простейшем случае просто идентификатор.

За каждым описателем может следовать инициализатор, задающий начальное значение соответствующей переменной.

Цель изучения данного модуля - рассмотреть вопросы, связанные с понятиями "описание" и "определение", и подробно разобрать материал по классам памяти.

7.1 ТИПЫ ДАННЫХ

Тип данных, указанный в описании или определении, может быть один из следующих : char,

unsigned char, int,

short int (или просто short), long int (или просто long),

unsigned int (или просто unsigned), float,

double (или long float), void,

struct < метка >, union < метка >, enum < меткa >, <typedef-имя>,

где <метка> и <typedef-имя> должны быть предварительно описаны.

По умолчанию (если в определении или в описании тип данных не указан) предполагается тип int. Все указанные типы, кроме unsigned char, уже были рассмотрены. В следующем подразделе рассматривается тип unsigned char.

7.1.1 Тип unsigned char

Наличие ключевого слова "unsigned" ("беззнаковое") перед словом "char" предотвращает интерпретацию самого левого бита кода символа в качестве знакового бита. Такой знаковый бит был бы перенесен влево при преобразовании кода символа в тип "int" ("целый" ), а иногда это нежелательно .

Например, имеем : unsigned char k = 0xC0 ;

В двоичном представлении: k = 11000000 . Операция сдвига вправо на 4 позиции

k >> 4

126

дает результат 0x0с ("00001100" - в двоичном представлении). Обычно это и нужно получить в большинстве приложений . Использование unsiqned в этом случае приведет при выполнении операции сдвига к расширению байта

11000000

до целого

00000000 11000000,

что после сдвига вправо дает правильное значение

00000000 00001100 .

Предположим , что k было бы типа char , а не unsigned char. Перед сдвигом значение k должно преобразоваться в int (так выполняется операция сдвига). При этом знаковый бит, равный 1, был бы использован для "расширения" байта

11000000

до двухбайтового целого со знаком

11111111 11000000

и после сдвига вправо на 4 позиции будет получено в результате

0000111111111100.

Теперь значение правых 8 бит равно 0xFC.

7.1.2 Директива typedef

Описание типа осуществляется с помощью директивы typedef . Эта директива позволяет связать нужный тип данных с некоторым именем ( имя типа ) , а затем объявить переменные этого типа.

Общий вид использования директивы typedef: typedef <спецификатор-типа> <описатели>;

Здесь: 1) спецификатор типа - это основной, производный тип или тип, ранее определенный программистом; 2) идентификаторы в описателях - это описываемые имена типов.

Примеры описания типов с помощью директивы typedef:

typedef student class[100];

/* тип "class" - это массив из 100 компонентов типа "student" */

С помощью описанных таким образом типов можно определять переменные так же, как, например, с помощью стандартных типов float и int. Например:

class p1,p2,*p; /* p1 ,p2 - структуры типа class , p - указатель на структуру типа class */

7.2 ОПИСАТЕЛИ В ОПРЕДЕЛЕНИЯХ И ОПИСАНИЯХ

Каждый описатель содержит только один идентификатор, который является именем определяемой или описываемой переменной. Описатели отделяются друг от друга запятыми. Пусть имеем:

T <описатель>; где T- тип данных.

127

Вкачестве описателя может быть:

1)идентификатор - тогда определяется переменная с заданным именем типа T; например,

"int a;" ;

2)(описатель) - то же самое, что описатель без скобок; например, "int (a);";

3)описатель - определяется некоторый описатель с типом данных "указатель на T";

например, "int *a;" ;

4)описатель( ) - определяется некоторый описатель с типом данных "функция, возвращающая значение типа T"; например, "int a();" ;

5)описатель[N] - определяется некоторый описатель с типом данных "массив с N элементами типа T"; N- выражение с постоянным значением,

элементы нумеруются от 0 до N-1; например, "int a[N]".

Описатели используются с некоторыми ограничениями. Функции не могут возвращать массивы или функции как значения (однако допустимы указатели на них).Кроме того, не могут быть описаны или определены массивы функций, не могут быть функции и компонентами структуры или объединения.

При использовании в описаниях и определениях, операция косвенной ссылки "*" имеет меньший приоритет по сравнению с операциями "[ ]" (для обозначения массива) и "( )" (для обозначения функций).

7.3 КЛАССЫ ПАМЯТИ

Время жизни (продолжительность существования в памяти) и область действия переменной определяется ее классом памяти. Класс памяти устанавливается при описании (или определении) переменной с помощью соответствующего ключевого слова: auto, extern, static, register.

Для переменной, определяемой вне функции, можно указать ключевое слово extern или static или вообще опустить указание класса памяти (по умолчанию будет extern). Для переменной, определяемой внутри функции, можно указать любое ключевое слово: auto, statiс, extern, register, - или вообще его не указывать (по умолчанию - auto).

Таким образом, если класс памяти не указан явно с помощью ключевого слова, то он задается по умолчанию по следующему правилу: если переменная определяется внутри функции, то у нее класс памяти auto, в остальных случаях имеем класс памяти extern.

7.3.1 Автоматические переменные

По умолчанию переменные, описанные внутри функции, являются автоматическими. Можно подчеркнуть это явно с помощью ключевого слова auto (для показа, что определение переменной не надо искать вне функции).

Пример. main()

{auto int pl1;

. . .

Область действия автоматической переменной - только тот блок, в котором она определена. Рекомендуется описывать все переменные в начале тела функции, так чтобы областью действия их являлась вся функция. Однако, в принципе, можно описывать переменную внутри подблока, и тогда переменная будет известна только в этой части функции.

7.3.2 Регистровые переменные

Обычные переменные хранятся в памяти машины. Регистровые переменные запоминаются в регистрах центрального процессора, где доступ к ним и работа с ними выполняются гораздо быстрее, чем в памяти. В остальном регистровые переменные аналогичны автоматическим.

Пример. main()

{register int qk;

. . .

Объявление переменной как регистровой не всегда означает, что она действительно будет регистровой. Если компилятор не обнаружит свободных регистров, то переменная становится простой автоматической переменной.

Описание переменной как регистровой может увеличить скорости выполнения программы только в случае использования компилятора Си, не оптимизирующего программу, или с незначительной оптимизацией.

Иногда описание переменных как регистровых может даже замедлить выполнение программы. Так, предположим, что малоиспользуемая переменная описана с классом памяти register. Тогда выделение регистра для такой переменной может замедлить выполнение программы, если это будет мешать лучшему использованию регистров.

Ограничения, накладываемые на использование регистровых переменных:

129

1)невозможно определение адреса переменной, размещенной в регистре, с помощью адресной операции &;

2)в регистрах могут храниться только значения простых типов, таких как int и char, а также значения указателей.

7.3.3Статические переменные (локальные)

Название "статические" в данном случае не означает, что переменные не могут изменяться. Здесь слово "статические" означает, что переменные остаются в работе.

Статические переменные имеют ту же область действия, что и автоматические, но они не исчезают, когда содержащая их функция закончит свою работу. Компилятор хранит их значения от одного вызова функции до другого.

Часто статические переменные используются в следующей ситуации: необходимо подсчитать, сколько раз выполнилась некоторая функция, причем счетчик должен быть локализован в этой функции (должен принадлежать ей). В этом случае счетчик следует описать как статическую переменную.

Пример.

/* Пример использования статической переменной */ #include <stdio h>

for (i=1;i<=3;i++)

{

printf("Итерация %d:\n",i); provstat();

static int stx=1; /* stx-статическая переменная */ printf(" atx=%d, stx=%d\n",atx++,stx++);

}

Результат работы программы: Итерация 1: atx=1,stx=1

Итерация 2: atx=1,stx=2

Итерация 3: atx=1,stx=3

Обратите внимание на разницу в инициализации: автоматическая переменная atx инициализируется каждый раз, когда вызывается функция provstat(), а статическая переменная stx инициализируется только один раз при компиляции функции provstat().

7.3.4 Глобальные переменные

7.3.4.1 Внешние переменные и связь по данным функций из разных файлов Для связи по данным функций из разных файлов используются внешние переменные

(класс памяти extern). Если функция ссылается на внешнюю переменную, то в файле, содержащем эту функцию, должно быть описание или определение этого идентификатора (при определении память выделяется, при описании - нет.)

130