Курс на Си. Подбельский. Курс программирования на Си. В., Фомин С. С. Курс программирования на языке Си Учебник

• Название: В., Фомин С. С. Курс программирования на языке Си Учебник
• Анкор: Курс на Си
• Дата: 18.02.2023
• Размер: 1.57 Mb.
• Имя файла: Подбельский. Курс программирования на Си.docx
• Тип: Учебник; #943863
• страница: 5 из 42

FLT_MAX - максимальное число с плавающей точкой типа float;

CHAR_BIT - количество битов в байте;

INT_MIN - минимальное значение для данных типа int.

Общий список стандартных препроцессорных именованных конс­тант для арифметических данных дан в приложении 2.

Чтобы использовать в программе указанные именованные пре- процессорные константы, недостаточно записать их имена в прог­рамме. Предварительно в текст программы необходимо включить препроцессорную директиву такого вида:

#include <имя_заголовочного_файла>,

где в качестве имени_заголовочного_файла подставляются: limits.h - для данных целых типов;

float.h - для вещественных данных.

В заголовочный файл limits.h авторы компилятора поместили набор препроцессорных директив, среди которых есть такие (при­ведены значения в шестнадцатеричном виде для Turbo C):

#define CHAR_BIT 8

#define SHRT_MAX 0x7FFF

#define LONG_MAX 0x7FFFFFFFL

В заголовочном файле float.h находятся директивы, определяю­щие константы, связанные с представлением данных вещественных типов. Например:

#define FLT_MIN 1.17549435E-38F

#define DBL_MIN 2.2250738585072014E-308

#define DBL_EPSILON 2.2204460492503131E-16

Значения этих предопределенных на препроцессорном уровне констант в соответствии со стандартом языка в конкретных компи­ляторах могут быть несколько иными, отличными от тех, что при­ведены в таблицах приложения 2.

Подробно о возможностях препроцессорных средств будет го­вориться в главе 3. Сейчас достаточно знать, что, записав в тексте своей программы директиву

#include

можно использовать в программе стандартные именованные кон­станты CHAR_BIT, SHRT_MIN и т. д. (см. приложение 2), а уж их

значениями будут те числа, которые включили в директивы #define авторы конкретного компилятора и конкретной библиотеки.

Если включить в программу директиву

#include

то станут доступными именованные константы предельных значе­ний числовых данных вещественных типов (см. приложение 2).

Такой подход к определению предельных значений с помощью препроцессорных констант, сохраняемых в библиотечных файлах, позволяет писать программы, не зависящие от реализации, что обес­печивает их достаточную мобильность. Программист использует в программе стандартные имена (обозначения) констант, а их зна­чения определяются версией реализации, то есть конкретным ком­пилятором и его библиотеками.

1.4. Операции

В этом параграфе достаточно лаконично определяются все опе­рации языка Си и приводится таблица их приоритетов. Хотя в бли­жайших параграфах (где вводятся выражения и основные операто­ры языка) нам понадобятся не все знаки операций и нередко будет достаточно интуитивного представления об их старшинстве и ассо­циативности, но материал этого параграфа слишком важен, чтобы говорить о нем позже. В последующих главах применение операций языка будет рассмотрено подробно, но к таблице приоритетов стоит обращаться и при дальнейшем чтении, и при написании программ.

Знаки операций. Для формирования и последующего вычисле­ния выражений используются операции. Для изображения одной операции в большинстве случаев используется несколько символов. В табл. 1.4 приведены все знаки операций, определенные стандартом языка. Операции в таблице разбиты на группы в соответствии с их рангами.

За исключением операций "[ ]", "( )" и "?:", все знаки операций распознаются компилятором как отдельные лексемы. В зависимости от контекста одна и та же лексема может обозначать разные опе­рации, то есть один и тот же знак операции может употребляться в различных выражениях и по-разному интерпретироваться в за­висимости от контекста. Например, бинарная операция & - это поразрядная конъюнкция, а унарная операция & - это операция получения адреса.

Операции ранга 1 имеют наивысший приоритет. Операции од­ного ранга имеют одинаковый приоритет, и если их в выражении несколько, то они выполняются в соответствии с правилом ассоциа­тивности либо слева направо (^), либо справа налево (^—). Если один и тот же знак операции приведен в таблице дважды (напри­мер, знак *), то первое появление (с меньшим по номеру, то есть старшим по приоритету, рангом) соответствует унарной операции, а второе - бинарной.

Опишем кратко возможности отдельных операций.

Таблица 1.4. Приоритеты (ранги) операций

Ранг	Операции	Ассоциативность
1	( ) [ ] -> .	^
2	! + - ++ -- & * (тип) sizeof	^
3	* / % (мультипликативные бинарные)	^
4	+ - (аддитивные бинарные)	^
5	<< >> (поразрядного сдвига)	^
6	< <= >= > (отношения)	^
7	== != (отношения)	^
8	& (поразрядная конъюнкция «И»)	^
9	л (поразрядное исключающее «ИЛИ»)	^
10	| (поразрядная дизъюнкция «ИЛИ»)	^
11	&& (конъюнкция «И»)	^
12	|| (дизъюнкция «ИЛИ»)	^
13	?: (тернарная операция)	^
14	= *= /= %= += -= &= л= |= <<= >>=	^
15	, (операция «запятая»)	^

Унарные (одноместные) операции. Для изображения одномест­ных префиксных и постфиксных операций используются следую­щие символы:

• 
  & - операция получения адреса операнда (ранг 2);
  
• 
  * - операция обращения по адресу, то есть раскрытия ссылки, иначе операция разыменования (доступа по адресу к значению того объекта, на который указывает операнд). Операндом дол­жен быть указатель (ранг 2);
  
• 
  унарный минус, изменяет знак арифметического операнда
  

(ранг 2);

• 
  + - унарный плюс, введен для симметрии с унарным минусом (ранг 2);
  
• 
  поразрядное инвертирование внутреннего двоичного кода
  

целочисленного аргумента - побитовое отрицание (ранг 2);

• 
  ! - логическое отрицание (НЕ) значения операнда (ранг 2). Применяется к скалярным операндам. Целочисленный ре­зультат 0 (если операнд ненулевой, то есть истинный) или 1 (если операнд нулевой, то есть ложный). Напомним, что в качестве логических значений в языке используют целые числа: 0 - ложь и не нуль, то есть (!0) - истина. Отрица­нием любого ненулевого числа будет 0, а отрицанием нуля будет 1. Таким образом: !1 равно 0; !2 равно 0; !(-5) равно 0; !0 равно 1;
  
• 
  ++ - увеличение на единицу (инкремент или автоувеличе­ние - ранг 2); имеет две формы:
  

• 
  префиксная операция - увеличение значения операнда на 1 до его использования. Ассоциативность справа в соответ­ствии со стандартом;
  
• 
  постфиксная операция - увеличение значения операнда на 1 после его использования. Ассоциативность слева в соот­ветствии со стандартом.
  

Операнд для операции ++ (и для операции --) не может быть константой либо произвольным выражением. Записи ++5 или 84++ будут неверными. ++(j+k) - также неверная запись. Операндами унарных операций ++ и -- должны быть всегда модифицируемые именующие выражения (L-value, leftvalue, l-значение, леводопустимое выражение). Термины «леводопус­тимое выражение» и «l-значение» происходят от объяснения действия операции присваивания E = D, в которой операнд E слева от знака операции присваивания может быть только модифицируемым l-значением. Примером модифицируемого l-значения служит имя переменной, которой выделена память. Таким образом, l -значение - ссылка на область памяти, значе­ние которой доступно изменениям;

□ -- - уменьшение на единицу (декремент или автоуменьше­ние - ранг 2) - унарная операция, операндом которой должно быть леводопустимое выражение, то есть не константа и не выражение:

• 
  префиксная операция - уменьшение на 1 значения операнда до его использования;
  
• 
  постфиксная операция - уменьшение на 1 значения операн­да после его использования;
  

□ sizeof - операция (ранг 2) вычисления размера (в байтах) для объекта того типа, который имеет операнд. Разрешены два формата операции:

• 
  sizeof выражение;
  
• 
  sizeof (тип);
  

sizeof не вычисляет значения выражения, а только определяет его тип, для которого затем вычисляется размер.

Бинарные (двуместные) операции делятся на следующие группы: □ аддитивные;

• 
  мультипликативные;
  
• 
  сдвигов;
  
• 
  поразрядные;
  
• 
  операции отношений;
  
• 
  логические;
  
• 
  присваивания;
  
• 
  выбора компонента структурированного объекта;
  
• 
  операция «запятая»;
  
• 
  скобки в качестве операций.
  

Аддитивные операции:

• 
  + - бинарный плюс - сложение арифметических операндов или сложение указателя с целочисленным операндом (ранг 4);
  
• 
  бинарный минус - вычитание арифметических операндов
  

или вычитание указателей (ранг 4).

Мультипликативные операции:

• 
  * - умножение операндов арифметического типа (ранг 3);
  
• 
  / - деление операндов арифметического типа (ранг 3). При целочисленных операндах абсолютное значение результата округляется до целого. Например, 20/3 равно 6, -20/3 равно -6, (-20)/3 равно -6, 20/(-3) равно -6;
  
• 
  % - получение остатка от деления целочисленных операндов (деление по модулю - ранг 3). При неотрицательных опе­рандах остаток положительный. В противном случае остаток определяется реализацией. Например:
  

• 
  13%4 равняется 1, (-13)%4 равняется -1;
  
• 
  13%(-4) равно +1, а (-13)%(-4) равняется -1.
  

При ненулевом делителе для целочисленных операндов всегда выполняется соотношение: (a/b)*b + a%b равно a.

Операции сдвига (определены только для целочисленных опе­рандов). Формат выражения с операцией сдвига:

операнд_левый операция_сдвига операнд_правый

<< - сдвиг влево битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда (ранг 5);

>> - сдвиг вправо битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда (ранг 5).

Поразрядные операции:

• 
  & - поразрядная конъюнкция (И) битовых представлений значений целочисленных операндов (ранг 8);
  
• 
  | - поразрядная дизъюнкция (ИЛИ) битовых представлений значений целочисленных операндов (ранг 10);
  
• 
  ^л - поразрядное исключающее ИЛИ битовых представлений значений целочисленных операндов (ранг 9).
  

Результат выполнения операций сдвига и поразрядных операций:

• 
  4<<2 равняется 16;
  
• 
  5>>1 равняется 2;
  
• 
  6&5 равняется 4;
  
• 
  6 | 5 равняется 7;
  
• 
  6^Л5 равняется 3.
  

Напоминаем, что двоичный код для 4 равен 100, для 5 - это 101, для 6 - это 110 и т. д. При сдвиге влево на две позиции код 100 ста­новится равным 10000 (десятичное значение равно 16). Остальные результаты операций сдвига и поразрядных операций могут быть прослежены аналогично.

Обратите внимание, что сдвиг влево на n позиций эквивалентен умножению значения на 2ⁿ, а сдвиг кода вправо уменьшает соот­ветствующее значение в 2ⁿ раз с отбрасыванием дробной части ре­зультата. (Поэтому 5>>1 равно 2.)

Выражения с поразрядными операциями. Поразрядные опера­ции позволяют конструировать выражения, в которых обработка операндов выполняется на битовом уровне (поразрядно).

Операции отношений (сравнения):

• 
  меньше, чем (ранг 6);
  
• 
  больше, чем (ранг 6);
  
• 
  = меньше или равно (ранг 6);
  
• 
  = больше или равно (ранг 6);
  
• 
  = равно (ранг 7);
  
• 
  = не равно (ранг 7).
  

Операнды операций отношений должны быть арифметического ти­па или могут быть указателями. Результат целочисленный: 0 (ложь) или 1 (истина). Последние две операции (операции сравнения на ра­венство) имеют более низкий приоритет по сравнению с остальными операциями отношений. Таким образом, выражение (x < B == A < x) есть 1 тогда и только тогда, когда значение x находится в интервале от A до B и A<B. (Вначале вычисляются x < B и A < x, а к результатам применяется операция сравнения на равенство ==.)

Логические бинарные операции:

• 
  && - конъюнкция (И) арифметических операндов или от­ношений (ранг 11). Целочисленный результат 0 (ложь) или 1 (истина);
  
• 
  || - дизъюнкция (ИЛИ) арифметических операндов или от­ношений (ранг 12). Целочисленный результат 0 (ложь) или 1 (истина).
  

(Вспомните о существовании унарной операции отрицания '!'.)

Результаты отношений и логических операций:

• 
  3<5 равняется 1;
  
• 
  3>5 равняется 0;
  
• 
  3==5 равняется 0;
  
• 
  3!=5 равняется 1;
  
• 
  3!=5 || 3==5 равняется 1;
  
• 
  3+4>5 && 3+5>4 && 4+5>3 равняется 1.
  

Операции присваивания (ранг 14)

В качестве левого операнда в операциях присваивания может использоваться только модифицируемое именующее выражение (l-значение), то есть ссылка на некоторую именованную область памяти, значение которой доступно изменениям.

Перечислим операции присваивания, отметив, что существуют одна простая операция присваивания и ряд составных операций:

• 
  = - простое присваивание: присвоить значение выражения- операнда из правой части операнду левой части. Пример: P = = 10.3 - 2*x;
  
• 
  *= - присваивание после умножения: присвоить операнду левой части произведение значений обоих операндов. P *= 2 экви­валентно P = P * 2;
  
• 
  /= - присваивание после деления: присвоить операнду левой ча­сти частное от деления значения левого операнда на значение правого. P /= 2.2 - d эквивалентно P = P / (2.2 - d);
  
• 
  %= - присваивание после деления по модулю: присвоить операн­ду левой части остаток от целочисленного деления значения левого операнда на значение правого операнда. N %= 3 экви­валентно N = N % 3;
  
• 
  += - присваивание после суммирования: присвоить операнду левой части сумму значений обоих операндов. A += B экви­валентно A = A + B;
  
• 
  —= - присваивание после вычитания: присвоить операнду левой части разность значений левого и правого операндов. X -= 4.3 — Z эквивалентно X = X — (4.3 — Z);
  
• 
  <<= - присваивание после сдвигов разрядов влево: присвоить целочисленному операнду левой части значение, полученное сдвигом влево его битового представления на количество раз­рядов, равное значению правого целочисленного операнда. На­пример, a <<= 4 эквивалентно a = a << 4;
  
• 
  >>= - присваивание после сдвигов разрядов вправо: присвоить целочисленному операнду левой части значение, полученное сдвигом вправо его битового представления на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда. Например, a >>= 4 эквивалентно a = a >> 4;
  
• 
  &= - присваивание после поразрядной конъюнкции: присвоить целочисленному операнду левой части значение, полученное поразрядной конъюнкцией (И) его битового представления с битовым представлением целочисленного операнда правой части. e &= 44 эквивалентно e = e & 44;
  
• 
  |= - присваивание после поразрядной дизъюнкции: присвоить целочисленному операнду левой части значение, полученное поразрядной дизъюнкцией (ИЛИ) его битового представления с битовым представлением целочисленного операнда правой части. a |= b эквивалентно a = a | b;
  
• 
  ^Л= - присваивание после исключающего поразрядного «ИЛИ»: присвоить целочисленному операнду левой части значение, полученное применением поразрядной операции исключаю­щего ИЛИ к битовым представлениям значений обоих опе­рандов. z ^л= x + у эквивалентно z = z ^л (x + y).
  

Обратите внимание, что для всех составных операций присваива­ния форма присваивания E1 op= E2 эквивалентна E1 = E1 op (E2), где op - обозначение операции.

Операции выбора компонентов структурированного объекта: