sem01 (Мини-учебник с ejudge = Чернокнижка)

1Занятие №1.1.1 Первая программаРассмотрим такую задачу: написать программу, которая вводит пары чисел и вычисляет их НОД (наибольший общий делитель). Для вычисления будем использоватьсоотношениеgcd(a, b) = gcd(b, a mod b).1.1.1 Текст программыПолный текст программы приведён ниже.123456789101112131415161718192021#include <stdio.h>/* a first program */int main(void){int a, b;int c;while (scanf("%d%d", &b, &c) == 2) {if (b <= 0 || c <= 0) {printf("Invalid parameters\n");} else {// invariant: GCD(a,b)==GCD(b,a%b)do {a = b;b = c;c = a % b;} while (c != 0);printf("%d\n", b);}}return 0;}Эта программа в цикле считывает два целых числа, вычисляет НОД этих чисел и печатаетрезультат.

Источник, из которого считываются числа называется стандартным потокомввода. Обычно он связан с вводом с клавиатуры, но в дальнейшем мы рассмотрим, как можно перенаправлять на стандартный поток ввода произвольные файлы. Результат работы печатается на стандартный поток вывода. Обычно это экран или окно на нём. Опять-таки,в дальнейшем мы рассмотрим, как можно перенаправлять вывод программы. Клавиатура идисплей, отображающий информацию, вместе называются терминалом.Теперь мы эту программу по шагам, демонстрируя базовые возможности языка Си.

Каквидно из текста программы, она записывается в свободном формате, то есть все пробелыи переводы строк при компиляции программы игнорируются. Поэтому для придания текступрограммы большей наглядности используются отступы. Существует много стилей расстановки отступов в тексте программы (по вопросу «наилучшего» стиля много лет идут «религиозные» войны). В дальнейшем мы будем придерживаться стиля отступов предложенногоавторами языка в своей Книге.11.1.2 Комментарии в тексте программыВставить комментарий в текст программы или закомментировать существующий фрагмент можно следующими способами.11// invariant: GCD(a,b)==GCD(b,a%b)Такой комментарий начинается с двух символов // и продолжается до конца строки 1 .Существует возможность продлить строчный комментарий на следующую строку, поставивв самом конце строки символ \.

Между ним и концом строки не должно быть пробельныхсимволов.2 /* a first program */Это — блочный комментарий, который начинается с двух символов /* и заканчивается первыми встретившимися символами */. Такой комментарий может располагаться нанескольких строках текста программы. Иногда для лучшего выделения комментария в текстепрограммы каждую строку начинают с дополнительного символа *, например так./* a first program - calculate GCD of two numbers* Public domain*/Обратите внимание, что такие комментарии не могут быть вложенными.

Появление первой же пары символов */ означает завершение всего комментария. Поэтому нельзя комментировать функции целиком, если они уже содержат блочные комментарии. Так, следующийфрагмент:1234567/*int simple_func(int n){/* add 1 to argument */return n + 1;}*/вызовет синтаксическую ошибку при компиляции программы.

Блочный комментарий, начинающийся на строке 1 фактически заканчивается на строке 4. Для того, чтобы отключитькомпиляцию большого фрагмента кода используются директивы препроцессора, которыемы рассмотрим позднее. Поэтому никогда не комментируйте блочным комментарием фрагменты кода!Внутри комментария одного вида специальные символы // и /*, начинающие комментарий не действуют. Поэтому1 /* + 1 + 2 // + 3 + 4 */ + 5+ 6эквивалентно1 + 5+ 6Каждый комментарий считается эквивалентным одному символу пробела. Поэтомуa/**/b эквивалентно a b, а не ab.1 Строго говоря, такой комментарий был официально введён только в стандарте C99, но к этому моменту егоподдерживали все существующие компиляторы.21.1.3 Директива препроцессора1 #include <stdio.h>Это — так называемая директива препроцессора.

Перед основной фазой трансляции втекст программы будет добавлено содержимое файла stdio.h, которые находится в одном из стандартных каталогов операционной системы. Собственно язык Си не определяет никаких функций, которые поддерживают операции ввода/вывода, работу со строками идругие необходимые возможности. Все они вынесены в стандартную библиотеку Си. В UNIXсистемах стандартную библиотеку языка Си часто называют libc. Файл stdio.h — это одиниз файлов стандартной библиотеки, в котором определяются типы данных, константы, переменные и функции, необходимые для операций ввода/вывода.

Наличие такой директивы препроцессора указывает, что в программе будут использоваться функции ввода/вывода. Поскольку почти всякая программа что-либо вводит или выводит, включение файла stdio.hбудет присутствовать почти в каждой программе.1.1.4 Функция main3 int main(void)4 {21 }Это — определение функции с именем main. В языке Си отсутствует деление на процедуры и функции, все выполняемые объекты называются функциями, даже если они не возвращают значения-результата.Программа на языке Си является совокупностью функций и глобальных определений, тоесть понятие о каком-то главном блоке, с которого начинается работа, отсутствует.

В программе должна быть определена функция с именем main, именно эта функция будет вызванапервой, после того, как завершится инициализация объектов стандартной библиотеки.Стандарт языка Си диктует, чтобы функция main была объявлена как возвращающаяцелое значение. Если это не так, Вы, скорее всего получите предупреждение от компилятора2 . Дело в том, что функция main вызывается операционной средой, и поэтому должнаудовлетворять требованиям операционной среды, то есть её тип параметров и тип возвращаемого значения жёстко фиксированы. Один из вариантов — это функция, которая не принимает параметров и возвращает значение целого типа, как в нашем примере.

Итак, всегдаобъявляйте функцию main как возвращающую значение целого типа!Фигурные скобки после заголовка функции — это составной оператор, аналог beginи end языка Паскаль. Тело функции в языке Си заключается в составной оператор, дажеесли оно состоит из одного оператора. Иногда составной оператор мы будем просто называтьблоком.В начале любого составного оператора, а не только того, которые образует тело функции,могут стоять определения переменных.

Эти переменные, как правило, существуют ограниченное время, пока составной оператор не завершил работу.В C90 все определения локальных переменных должны размещаться до операторов, а встандарте C99, как и в языке Си++, определения локальных переменных и операторы могутбыть перемешаны. Вы можете объявить локальную переменную в середине блока, а также взаголовках цикла for.2ВСи++ правила жёстче — это будет ошибка компиляции.31.1.5 Определения переменных56int a, b;int c;Это — определение локальных переменных a, b, c, которые имеют целый тип.Простейшее определение переменных имеет такой вид.определение = тип список_переменных ";"список_переменных = переменная { "," переменная }переменная = имя [ "=" значение ]При определении переменная может быть сразу проинициализирована некоторым значением, например.int a = 4;Если определение локальной переменной не содержит инициализации, то начальное значение такой переменной не определено.

Так, в нашем случае начальное значение переменныхa, b и c не определено, то есть в них содержится «мусор», оставшийся на стеке по ходу выполнения программы.Регистр букв (заглавные—строчные) в идентификаторах и ключевых словах значим, тоесть Main и main — это два различных идентификатора. Тем не менее, в программе не рекомендуется использовать имена, различающиеся только регистром букв.1.1.6 Простые типы данныхВ языке Си определены следующие основные простые типы._Boolцелый тип, достаточный для хранения значений 0 и 1 (C99);charцелый тип, достаточный для хранения символов;intцелый тип;floatвещественное число с одинарной точностью;doubleвещественное число с двойной точностью;_Complex модификатор комплексного типа (C99).Чтобы определить тип более точно используются квалификаторы short, long, signed,unsigned, в результате можно использовать следующие простые типы данных, которые перечислены в таблице 1.Ключевое слово, записанное в квадратных скобках, означает, что оно может быть опущено.

Так, тип [signed] long [int] может записываться и как signed long, и какlong int, и как signed long int, и просто как long. Кроме того, ключевые слова могут свободно переставляться друг относительно друга, то есть тот же самый тип может задаваться и как long int signed.Является ли тип char знаковым или беззнаковым, зависит от конкретной реализациикомпилятора языка Си. Поэтому везде, где требуется выполнять арифметические операции,зависящие от знаковости, необходимо явное указание знаковости типа char.Размер типа char является единицей измерения размера всех других типов.

Постулируется, что переменная типа char занимает один байт. Таким образом может получиться, чтобайт будет содержать, например, 9 битов. Все прочие типы имеют размер, кратный целомучислу байтов.Тип int имеет размер машинного слова на данной архитектуре. Если машинное слово —16 бит, то и тип int будет иметь такой же размер.4целый тип, достаточный для хранения кода символа.знаковый целый тип, достаточный для хранениясимвола.unsigned charбеззнаковый целый тип, достаточный для хранениясимвола.[signed] short [int]короткое целое со знаком.unsigned short [int]короткое целое без знака.[signed] intцелое.unsigned [int]целое без знака.[signed] long [int]длинное целое.unsigned long [int]длинное целое без знака.[signed] long long [int] более длинное целое (введён стандартом C99).unsigned long long [int] более длинное целое без знака (введён стандартомC99).floatчисло с плавающей точкой одинарной точности.doubleчисло с плавающей точкой двойной точности.long doubleчисло с плавающей точкой расширенной точности._Complex floatКомплексный тип с вещественной и мнимой частьютипа float (C99)._Complex doubleКомплексный тип с вещественной и мнимой частьютипа double (C99)._Complex long doubleКомплексный тип с вещественной и мнимой частьютипа long double (C99).charsigned charТаблица 1: Простые типы языка СиВсе знаковые типы имеют точно такой же размер, как и беззнаковые типы.

Способ хранения знаковых чисел стандартом не определён, но все существующие архитектуры хранятзнаковые числа в формате дополнения до 2.Стандарт определяет следующие неравенства для размеров целых типов.sizeof(char) < sizeof(short)6 sizeof(int) 6 sizeof(long) 6 sizeof(long long)sizeof(short) < sizeof(long)sizeof(int) < sizeof(long long)Все современные архитектуры имеют байт, состоящий из 8 бит. На многих современных32-битных архитектурах целые типы имеют следующие размеры:short2 байта (16 бит).int4 байта (32 бита).long4 байта (32 бита).long long 8 байтов (64 бита).Как правило, 64-битные архитектуры имеют следующие размеры целых типов:short2 байта (16 бит).int4 байта (32 бита).long8 байтов (64 бита).long long 8 байтов (64 бита).5Для типов с плавающей точкой точность (количество битов мантиссы) и диапазон представления (количество битов порядка) растёт от float до long double.