- •Основы программирования на языке Си.
- •Достоинства языка Си.
- •Будущее языка Си.
- •Использование языка Си.
- •Использование текстового редактора для подготовки программ.
- •Исходные и выполняемые файлы
- •Пример простой программы на языке Си
- •Структура простой программы
- •2. Лекция: Данные, символьные строки, директива #define.
- •Основные типы данных
- •Описание различных типов, переменные и константы
- •Символьные строки
- •Препроцессор языка Си
- •3. Лекция: Операции.
- •Основные операции
- •Дополнительные операции
- •Перечень операций языка Си
- •Операции, уровень приоритета которых равен 1
- •Операции, уровень приоритета которых равен 2
- •Операции, уровень приоритета которых равен 3
- •Операции, уровень приоритета которых равен 4
- •Операции, уровень приоритета которых равен 5
- •Операции, уровень приоритета которых равно 6
- •Операции, уровень приоритета которых равен 7
- •Операция, уровень приоритета которой равен 8
- •Операция, уровень приоритета которой равен 9
- •Операция, уровень приоритета которой равен 10
- •Операция, уровень приоритета которой равен 11
- •Операция, уровень приоритета которой равен 12
- •Операция, уровень приоритета которой равен 13
- •Операция, уровень приоритета которой равен 14
- •Операция, уровень приоритета которой равен 15
- •Примеры простых задач
- •4. Лекция: Операторы.
- •Выражения
- •Простейшие выражения
- •Операторы
- •Составные операторы
- •Оператор цикла while
- •10 Км. В последующие дни он проезжал со скоростью,
- •Изучение и использование функций printf( ) и scanf( )
- •Применение функции scanf( )
- •Подведем итог.
- •5. Лекция: преобразование типов.
- •Эквивалентность типов
- •Преобразование типов
- •Разбор программы
- •Операция приведения
- •Неявное преобразование типа
- •Арифметические преобразования
- •Явные преобразования типов
- •Синтаксис типов
- •6. Лекция: функции и переключение ввода-вывода
- •Ввод и вывод одного символа
- •Чтение одной строки
- •Чтение файла
- •Переключение и работа с файлами
- •7. Лекция: Выбор вариантов.
- •Выбор вариантов
- •Оператор if
- •Расширение оператора if
- •Операции отношения
- •Логические операции
- •Операция условия: ?:
- •Множественный выбор
- •8. Лекция: Циклы и другие управляющие средства. Структурное программирование.
- •Структурное программирование
- •Цикл с предусловием
- •Цикл со счетчиком
- •Цикл с постусловием
- •Другие управляющие операторы
- •9. Лекция: Функции.
- •Создание и использование функций
- •Аргументы функции
- •Возвращение значений
- •Локальные переменные
- •Нахождение адресов
- •Указатели, первое знакомство
- •Функции с переменным количеством аргументов
- •10. Лекция: Классы памяти и разработка программ.
- •Классы памяти и область действия
- •Автоматические переменные
- •Внешние переменные
- •Статические переменные
- •Внешние статические переменные
- •Регистровые переменные
- •11. Лекция: Препроцессор языка Си.
- •Общие сведения
- •Символические константы: #define
- •Использование аргументов с #define
- •Макроопределение или функция?
- •Включение файла: #include
- •Условная компиляция
- •12. Лекция: Массивы и указатели.
- •Указатели и массивы
- •Массивы
- •Указатели
- •Динамические объекты
- •Создание динамических объектов
- •Доступ к динамическим объектам
- •Связь между указателями и массивами
- •Инициализация массивов и классы памяти
- •Функции, массивы и указатели
- •Операции с указателями
- •13. Лекция: Символьные строки и функции над ними.
- •Строковые константы
- •Массивы символьных строк и их инициализация
- •Массив и указатель: различия
- •Указатели и строки
- •Ввод-вывод строк
- •Обработка строк
- •14. Лекция: Структуры.
- •Определение структурных переменных
- •Доступ к компонентам структуры
- •Поля битов в структурах
- •Объединения
- •Перечисления
- •Переменные структуры
- •Указатели и структуры
- •Массив структур
- •Переименование типов
- •15. Лекция: Библиотека языка Си и файлы ввода-вывода.
- •Стандартные библиотечные функции
- •Связь с файлами
- •Текстовые файлы с буферизацией
- •Распределение памяти
- •16. Лекция: Функции в примерах.
- •Функция получения случайных чисел
- •Поиск узлов из простых чисел
- •Матрица инцидентности
- •Структуры данных
- •Все операции со стеком
Создание динамических объектов
По стандарту аргументы функций malloc, calloc имеют тип возвращаемого объекта void*.
char s = (char*)malloc(size);
unsigned size; /* объем памяти, который необходимо выделить */
char *s = (char *)calloc(nelem,elsize);
unsigned nelem; /* число элементов, для которых нужно выделить память */
unsigned elsize; /* объем памяти, который необходимо выделить для каждого элемента */
/* либо просто заменив char* на void*
void* calloc(nelem, elsize);
unsigned nelem;
unsigned elsize;
*/
Обе функции возвращают знаковый указатель, указывающий на выделенную память. Для определения необходимого объема памяти можно использовать оператор sizeof:
sizeof (выражение)
Объем памяти, необходимый для хранения выражения:
sizeof(T)
Объем памяти, необходимый для хранения значений типа T.
Функции malloc и calloc возвращают указатель на созданный динамический объект. Фактически функции возвращают знаковые указатели, которые могут быть явно преобразованы к подходящему типу указателя. Значения, возвращенные функциями распределения памяти, используются для ссылок на динамические объекты. Например, с помощью оператора
pi = (int *) malloc(sizeof(int));
выделяется память для одного целого значения. Адрес этой области памяти присваивается переменной pi после его преобразования из типа char * (указатель на знак), с которым он возвращается функцией malloc, к типу int * (указатель на целое), т.е. типу переменной pi.
Доступ к динамическим объектам
Присваивание значения объекту, ссылка на который задана указателем pi, выполняется с помощью имени указателя *pi, например:
*pi = 55;
Одно и то же значение может быть присвоено более чем одной переменной-указателю. Таким образом, можно ссылаться на динамический объект с помощью более одного указателя. Про объект, к которому можно обращаться с использованием более чем одного указателя, говорят, что он имеет псевдоимена (alias). Например, в результате присваивания
qi = pi;
и qi, и pi указывают на один и тот же объект, т.е. они являются псевдоименами. Неуправляемое использование псевдоимен может нанести ущерб пониманию текста программы, так как возможность доступа к одному и тому же объекту и его модификация с помощью различных псевдоимен не всегда очевидны при анализе части программы.
Время жизни динамического объекта
Память, занимаемая динамическими объектами, если она необходима для других целей, должна быть освобождена явным указанием. В противном случае эта память может быть потеряна, т.е. станет невозможным ее повторное использование. Явное освобождение выполняется использованием фунукции free, которая имеет следующую спецификацию:
free(ptr)
char *ptr;
Необходимо предпринимать меры предосторожности для избежания ошибок, связанных со ссылками на объект, память для которого уже освобождена - проблема висящей ссылки (Horowwitz, E. 1983. Fundamentals of Programming Languages. Computer Science Press).
Если реализация языка обеспечивает сборку мусора, то память, занимаемая объектами, к которым невозможен доступ, может быть автоматически подготовлена для повторного использования. Однако в языке Си, в отличие от языков Лисп и Снобол, такая возможность отсутствует.
Указание на заранее определенные объекты. Указатели могут обеспечивать ссылку на заранее определенные объекты. Адрес такого объекта может быть определен использованием оператора адресации & (address of operator). Например, рассмотрим переменные i и pi, определенные как
int i, *pi;
Присваивание
pi = &i;
p позволяет ссылаться на объект с именем i также с помощью указателя pi, используя обозначение *pi. Имена i и *pi - псевдоимена. Оператор & является также стандартным средством моделирования передачи параметров по ссылке. Однако его употребление может привести к проблеме висящей ссылки.
Указание на произвольную ячейку памяти. С помощью явных преобразований можно получить указатель на произвольную ячейку памяти. Например, предположим, что pt является указателем типа T*. Тогда указатель на ячейку памяти 0777000 можно получить с помощью следующей записи:
pt = (T*)0777000;
Обращение к конкретным ячейкам памяти часто бывает необходимо в программах, взаимодействующих с оборудованием, например в драйверах устройств, когда для управления устройствами нужно иметь доступ к таким ячейкам памяти, как регистры состояния или ячейки буфера устройства. Хотя такие возможности полезны и даже необходимы для некоторых приложений, пользоваться ими следует с осторожностью.