Язык С (Керниган, Ричи). Язык сиБ. В. Керниган, Д. М. Ричи
 Скачать 1.46 Mb.
|
|
1.9. Массивы символов. По-видимому самым общим типом массива в “C” является массив символов. Чтобы проиллюстрировать использование массивов символов и обрабатывающих их функций, давайте напишем программу, которая читает набор строк и печатает самую длинную из них. Основная схема программы достаточно проста: WHILE (имеется еще строка) IF (эта строка длиннее самой длинной из предыдущих) запомнить эту строку и ее длину напечатать самую длинную строку По этой схеме ясно, что программа естественным образом распадается на несколько частей. Одна часть читает новую строку, другая проверяет ее, третья запоминает, а остальные части программы управляют этим процессом. Поскольку все так прекрасно делится, было бы хорошо и написать программу соответсвующим образом. Давайте сначала напишем отдельную функцию GETLINE, которая будет извлекать следующую строку из файла ввода; это - обобщение функции GETCHAR. мы попытаемся сделать эту функцию по возможности более гибкой, чтобы она была полезной и в других ситуациях. Как минимум GETLINE должна передавать сигнал о возможном появлении конца файла; более общий полезный вариант мог бы передавать длину строки или нуль, если встретится конец файла. нуль не может быть длиной строки, так как каждая строка содержит по крайней мере один символ; 36 «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи даже строка, содержащая только символ новой строки, имеет длину 1. Когда мы находим строку, которая длиннее самой длинной из предыдущих, то ее надо где-то запомнить. Это наводит на мысль о другой функции, COPY , которая будет копировать новую строку в место хранения. Наконец, нам нужна основная программа для управления функциями GETLINE и COPY . Вот результат : #DEFINE MAXLINE 1000 /* MAXIMUM INPUT LINE SIZE */ MAIN() /* FIND LONGEST LINE */ INT LEN; /* CURRENT LINE LENGTH */ INT MAX; /* MAXIMUM LENGTH SEEN SO FAR */ CHAR LINE[MAXLINE]; /* CURRENT INPUT LINE */ CHAR SAVE[MAXLINE]; /* LONGEST LINE, SAVED */ MAX = 0; WHILE ((LEN = GETLINE(LINE, MAXLINE)) > 0) IF (LEN > MAX) MAX = LEN; COPY(LINE, SAVE); IF (MAX > 0) /* THERE WAS A LINE */ PRINTF(“%S”, SAVE); GETLINE(S,LIM) /* GET LINE INTO S,RETURN LENGTH */ CHAR S[]; INT LIM; INT C, I; FOR(I=0;I IF (C == ‘\N’) S[I] = C; ++I; S[I] = ‘\0’; RETURN(I); COPY(S1, S2) /* COPY S1 TO S2; ASSUME S2 BIG ENOUGH */ CHAR S1[], S2[]; INT I; I = 0; «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи 37 WHILE ((S2[I] = S1[I] != ‘\0’) ++I; Функция MAIN и GETLINE общаются как через пару аргументов, так и через возвращаемое значение. аргументы GETLINE описаны в строках CHAR S[]; INT LIM; которые указывают, что первый аргумент является массивом, а второй - целым. Длина массива S не указана, так как она определена в MAIN . функция GETLINE использует оператор RETURN для передачи значения назад в вызывающую программу точно так же, как это делала функция POWER. Одни функции возвращают некоторое нужное значение; другие, подобно COPY, используются из-за их действия и не возвращают никакого значения. Чтобы пометить конец строки символов, функция GETLINE помещает в конец создаваемого ей массива символ \0 /нулевой символ, значение которого равно нулю/. Это соглашение используется также компилятором с языка “C”: когда в “C” - программе встречается строчная константа типа “HELLO\N” то компилятор создает массив символов, содержащий символы этой строки, и заканчивает его символом \0, с тем чтобы функции, подобные PRINTF, могли зафиксировать конец массива: —————————————————————- ! H ! E ! L ! L ! O ! \N ! \0 ! Спецификация формата %S указывает, что PRINTF ожидает строку, представленную в такой форме. Проанализировав функцию COPY, вы об- наружите, что и она опирается на тот факт, что ее входной аргумент оканчивается символом \0, и копирует этот символ в выходной аргумент S2. /Все это подразумевает, что символ \0 не является частью нормального текста/. Между прочим, стоит отметить, что даже в такой маленькой программе, как эта, возникает несколько неприятных организационных проблем. Например, что должна делать MAIN, если она встретит строку, превышающую ее максимально возможный размер? Функция GETLINE поступает разумно: при заполнении массива она прекращает дальнейшее извлечение символов, даже если не встречает символа новой строки. Проверив полученную длину и последний символ, функция MAIN может установить, не была ли эта строка слишком длинной, и поступить затем, как она сочтет нужным. Ради краткости мы опустили эту проблему. Пользователь функции GETLINE никак не может заранее узнать, насколько длинной окажется вводимая строка. Поэтому в GETLINE включен 38 «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи контроль переполнения. в то же время пользователь функции COPY уже знает /или может узнать/, каков размер строк, так что мы предпочли не включать в эту функцию дополнительный контроль. Упражнение 1-14. Переделайте ведущую часть программы поиска самой длинной строки таким образом, чтобы она правильно печатала длины сколь угодно длинных вводимых строк и возможно больший текст. Упржнение 1-15. Напишите программу печати всех строк длиннее 80 символов. Упражнение 1-16. Напишите программу, которая будет удалять из каждой строки стоящие в конце пробелы и табуляции, а также строки, целиком состоящие из пробелов. Упражнение 1-17. Напишите функцию REVERSE(S), которая распологает символьную строку S в обратном порядке. С ее помощью напишите программу, которая обратит каждую строку из файла ввода. 1.10. Область действия: внешние переменные. Переменные в MAIN(LINE, SAVE и т.д.) являются внутренними или локальными по отношению к функции MAIN, потому что они описаны внутри MAIN и никакая другая функция не имеет к ним прямого доступа. Это же верно и относительно переменных в других функциях; например, переменная I в функции GETLINE никак не связана с I в COPY. Каждая локальная переменная существует только тогда, когда произошло обращение к соответствующей функции, и исчезает, как только закончится выполнение этой функции. По этой причине такие переменные, следуя терминологии других языков, обычно называют автоматическими. Мы впредь будем использовать термин автоматические при ссылке на эти динамические локальные переменные. /в главе 4 обсуждается класс статической памяти, когда локальные переменные все же оказываются в состоянии сохранить свои значения между обращениями к функциям/. Поскольку автоматические переменные появляются и исчезают вместе с обращением к функции, они не сохраняют своих значений в промежутке от одного вызова до другого, в силу чего им при каждом входе нужно явно присваивать значения. Если этого не сделать, то они будут содержать мусор. В качестве альтернативы к автоматическим переменным можно определить переменные, которые будут внешними для всех функций, т.е. Глобальными переменными, к которым может обратиться по имени любая функция, которая пожелает это сделать. (этот механизм весьма сходен с “COMMON” в фортране и “EXTERNAL” в PL/1). Так как внешние переменные доступны всюду, их можно использовать вместо списка аргументов для передачи данных между функциями. Кроме того, поскольку «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи 39 внешние переменные существуют постоянно, а не появляются и исчезают вместе с вызываемыми функциями, они сохраняют свои значения и после того, как функции, присвоившие им эти значения, завершат свою работу. Внешняя переменная должна быть определена вне всех функций; при этом ей выделяется фактическое место в памяти. Такая переменная должна быть также описана в каждой функции, которая собирается ее использовать; это можно сделать либо явным описанием EXTERN, либо неявным по контексту. Чтобы сделать обсуждение более конкретным, давайте перепишем программу поиска самой длинной строки, сделав LINE, SAVE и MAX внешними переменными. Это потребует изменения описаний и тел всех трех функций, а также обращений к ним. #DEFINE MAXLINE 1000 /* MAX. INPUT LINE SIZE*/ CHAR LINE[MAXLINE]; /* INPUT LINE */ CHAR SAVE[MAXLINE];/* LONGEST LINE SAVED HERE*/ INT MAX;/*LENGTH OF LONGEST LINE SEEN SO FAR*/ MAIN() /*FIND LONGEST LINE; SPECIALIZED VERSION*/ INT LEN; EXTERN INT MAX; EXTERN CHAR SAVE[]; MAX = 0; WHILE ( (LEN = GETLINE()) > 0 ) IF ( LEN > MAX ) MAX = LEN; COPY(); IF ( MAX > 0 ) /* THERE WAS A LINE */ PRINTF( “%S”, SAVE ); GETLINE() /* SPECIALIZED VERSION */ INT C, I; EXTERN CHAR LINE[]; FOR (I = 0; I < MAXLINE-1 && (C=GETCHAR()) !=EOF && C!=’\N’; ++I) LINE[I] = C; ++I; LINE[I] = ‘\0’ RETURN(I) 40 «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи 2. ТИПЫ, ОПЕРАЦИИ И ВЫРАЖЕНИЯ. Переменные и константы являются основными объектами, с которыми оперирует программа. Описания перечисляют переменные, которые будут использоваться, указывают их тип и, возможно, их начальные значения. Операции определяют, что с ними будет сделано. выражения объединяют переменные и константы для получения новых значений. Все это - темы настоящей главы. 2.1. Имена переменных. Хотя мы этого сразу прямо не сказали, существуют некоторые ограничения на имена переменных и символических констант. Имена составляются из букв и цифр; первый символ должен быть буквой. Подчеркивание “_” тоже считается буквой; это полезно для удобочитаемости длинных имен переменных. Прописные и строчные буквы различаются; традиционная практика в “с” - использовать строчные буквы для имен переменных, а прописные - для символических констант. Играют роль только первые восемь символов внутреннего имени, хотя использовать можно и больше. Для внешних имен, таких как имена функций и внешних переменных, это число может оказаться меньше восьми, так как внешние имена используются различными ассемблерами и загрузчиками. Детали приводятся в приложении а. Кроме того, такие ключевые слова как IF, ELSE, INT, FLOAT и т.д., зарезервированы: вы не можете использовать их в качестве имен переменных. (Они пишутся строчными буквами). Конечно, разумно выбирать имена переменных таким образом, чтобы они означали нечто, относящееся к назначению переменных, и чтобы было менее вероятно спутать их при написании. 2.2. Типы и размеры данных. Языке “C” имеется только несколько основных типов данных: CHAR один байт, в котором может находиться один символ из внутреннего набора символов. INT Целое, обычно соответствующее естественному размеру целых в используемой машине. FLOAT С плавающей точкой одинарной точности. DOUBLE С плавающей точкой двойной точности. Кроме того имеется ряд квалификаторов, которые можно использовать с типом INT: SHORT (короткое), LONG (длинное) и UNSIGNED (без знака). Квалификаторы SHORT и LONG указывают на различные размеры целых. Числа без знака подчиняются законам арифметики по модулю 2 в степени N, где N - число битов в INT; числа без знаков всегда положительны. Описания с квалификаторами имеют вид: «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи 41 SHORT INT X; LONG INT Y; UNSIGNED INT Z; Cлово INT в таких ситуациях может быть опущено, что обычно и делается. Количество битов, отводимых под эти объекты зависит от имеющейся машины; в таблице ниже приведены некоторые характерные значения. Таблица 1 Цель состоит в том, чтобы SHORT и LONG давали возможность в зависимости от практических нужд использовать различные длины целых; тип INT отражает наиболее “естественный” размер конкретной машины. Как вы видите, каждый компилятор свободно интерпретирует SHORT и LONG в соответствии со своими аппаратными средствами. Все, на что вы можете твердо полагаться, это то, что SHORT не длиннее, чем LONG. 2.3. Константы. Константы типа INT и FLOAT мы уже рассмотрели. Отметим еще только, что как обычная 123.456е-7, так и “научная” запись 0.12е3 для FLOAT является законной. Каждая константа с плавающей точкой считается имеющей тип DOUBLE, так что обозначение “E” служит как для FLOAT, так и для DOUBLE. Длинные константы записываются в виде 123L. Обычная целая константа, которая слишком длинна для типа INT, рассматривается как LONG. Существует система обозначений для восьмеричных и шест- надцатеричных констант: лидирующий 0(нуль) в константе типа INT указывает на восьмеричную константу, а стоящие впереди 0X соответствуют шестнадцатеричной константе. Например, десятичное число 31 можно ! DEC PDP-11 HONEYWELL IBM 370 6000 8/32 INTERDATA ! ! ASCII ASCII EBCDIC ASCII ! CHфAR 8-BITS 9-BITS 8 BITS 8 32 BITS ! INT 16 36 32 16 ! SHORT 16 36 16 32 ! LONG 32 36 32 32 ! FLOAT 32 36 32 64 ! DOUBLE 64 72 64 ! ------------------------- ------------- ------------ 42 «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи записать как 037 в восьмеричной форме и как 0X1F в шестнадцатеричной. Шестнадцатеричные и восьмеричные константы могут также заканчиваться буквой L, что делает их относящимися к типу LONG. 2.3.1. Символьная константа. Символьная константа - это один символ, заключенный в одинарные кавычки, как, например, ‘х’. Значением символьной константы является численное значение этого символа во внутреннем машинном наборе символов. Например, в наборе символов ASCII символьный нуль, или ‘0’, имеет значение 48, а в коде EBCDIC - 240, и оба эти значения совершенно отличны от числа 0. Написание ‘0’ вместо численного значения, такого как 48 или 240, делает программу не зависящей от конкретного численного представления этого символа в данной машине. Символьные константы точно так же участвуют в численных операциях, как и любые другие числа, хотя наиболее часто они используются в сравнении с другими символами. Правила преобразования будут изложены позднее. Некоторые неграфические символы могут быть представлены как символьные константы с помощью условных последовательностей, как, например, \N (новая строка), \T (табуляция), \0 (нулевой символ), \\ (обратная косая черта), \’ (одинарная кавычка) и т.д. Хотя они выглядят как два символа, на самом деле являются одним. Кроме того, можно сгенерировать произ- вольную последовательность двоичных знаков размером в байт, если написать ‘\DDD’ где DDD - от одной до трех восьмеричных цифр, как в #DEFINE FORMFEED ‘\014’ /* FORM FEED */ Символьная константа ‘\0’, изображающая символ со значением 0, часто записывается вместо целой константы 0 , чтобы подчеркнуть символьную природу некоторого выражения. 2.3.2. Константное выражение Константное выражение - это выражение, состоящее из одних констант. Такие выражения обрабатываются во время компиляции, а не при прогоне программы, и соответственно могут быть использованы в любом месте, где можно использовать константу, как, например в #DEFINE MAXLINE 1000 CHAR LINE[MAXLINE+1]; или SECONDS = 60 * 60 * HOURS; «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи 43 2.3.3. Строчная константа Строчная константа - это последовательность, состоящая из нуля или более символов, заключенных в двойные кавычки, как, например, “I AM A STRING” /* я - строка */ или “” /* NULL STRING */ /* нуль-строка */ Кавычки не являются частью строки, а служат только для ее ограничения. те же самые условные последовательности, которые использовались в символьных константах, применяются и в строках; символ двойной кавычки изображается как \”. С технической точки зрения строка представляет собой массив, элементами которого являются отдельные символы. Чтобы программам было удобно определять конец строки, компилятор автоматически помещает в конец каждой строки нуль-символ \0. Такое представление означает, что не накладывается конк- ретного ограничения на то, какую длину может иметь строка, и чтобы определить эту длину, программы должны просматривать строку полностью. При этом для физического хранения строки требуется на одну ячейку памяти больше, чем число заключенных в кавычки символов. Следующая функция STRLEN(S) вычисляет длину символьной строки S не считая конечный символ \0. STRLEN(S) /* RETURN LENGTH OF S */ CHAR S[]; INT I; I = 0; WHILE (S[I] != ‘\0’) ++I; RETURN(I); Будьте внимательны и не путайте символьную константу со строкой, содержащей один символ: ‘X’ - это не то же самое, что “X”. Первое - это отдельный символ, использованный с целью получения численного значения, соответствующего букве х в машинном наборе символов. Второе - символьная строка, состоящая из одного символа (буква х) и \0. 2.4. Описания Все переменные должны быть описаны до их использования, хотя некоторые описания делаются неявно, по контексту. Описание состоит из спецификатора типа и следующего за ним списка переменных, имеющих этот тип, как, например, 44 «Язык С» Б.В. Керниган, Д.М. Ричи INT LOWER, UPPER, STEP; CHAR C, LINE[1000]; Переменные можно распределять по описаниям любым образом; приведенные выше списки можно с тем же успехом записать в виде INT LOWER; INT UPPER; INT STEP; CHAR C; CHAR LINE[1000]; Такая форма занимает больше места, но она удобна для добавления комментария к каждому описанию и для последующих модификаций. Переменным могут быть присвоены начальные значения внутри их описания, хотя здесь имеются некоторые ограничения. Если за именем переменной следуют знак равенства и константа, то эта константа служит в качестве инициализатора, как, например, в CHAR BACKSLASH = ‘\\’; INT I = 0; FLOAT EPS = 1.0E-5; Если рассматриваемая переменная является внешней или статической, то инициализация проводится только один раз, согласно концепции до начала выполнения программы. Инициализируемым явно автоматическим переменным начальные значения присваиваются при каждом обращении к функции, в которой они описаны. Автоматические переменные, не инициализируемые явно, имеют неопределенные значения, (т.е. мусор). Внешние и статические переменные по умолчанию инициализируются нулем, но, тем не менее, их явная инициализация является признаком хорошего стиля. Мы продолжим обсуждение вопросов инициализации, когда будем описывать новые типы данных. |