Си — язык "компилируемого" типа. Не огорчайтесь, если это звучит для вас пока как непонятный набор слов; вы поймете, что это значит, когда мы опишем этапы процесса создания работающей Си-программы.

Если вы привыкли использовать какой-нибудь язык программирования компилируемого типа, например Паскаль или Фортран, вам будут понятны основные этапы "сборки" программ, написанных на Си. Но если ваш опыт основан на работе с такими языками

В отличие от языка Бейсик у Си нет собственного текстового редактора. В качестве него вы можете использовать любой из редакторов общего типа, имеющихся в вашей вычислительной системе. В операционной системе UNIX, например, это чаще всего редакторы ed, ex, edit, emacs или vi. На персональном компьютере это может быть ed, edlin, Wordstar, Volkswriter или любой другой из широкого набора редакторов. При работе с некоторыми из них вам необходимо будет определить конкретную версию редактора (путем задания соответствующих параметров). Например, при использовании редактора Wordstar необходимо ввести параметр N, указывающий на отсутствие документирования.

При работе с редактором от вас потребуется, во-первых, не ошибаться, набирая текст программы на пульте дисплея, и, во-вторых, выбирать имя для файла, в который будет помещена данная программа. Правила выбора имени выглядят довольно просто: оно должно быть допустимым именем в вашей вычислительной системе и должно оканчиваться символом с. Ниже приведены два правильно построенных имени: sort.c add.c

Первая часть имени файла должна напоминать вам, что программа делает. Вторая часть (символ .c) указывает на то, что данный файл содержит текст программы, написанной на языке Си. В программировании принято называть часть имени, следующую за точкой, "расширением". Расширения используются для того, чтобы информировать вас и вычислительную систему о типе файла.

Наша замечательная программа, несмотря на свою лаконичность и простоту, для компьютера является совершенно бессмысленным набором символов, так как он "не понимает" директив типа #include или printf. Он понимает только специальный язык, называемый машинным кодом, — набор последовательностей двоичных цифр, например, 10010101 и 01101001. Если мы хотим, чтобы компьютер выполнил программу, мы должны осуществить перевод (трансляцию) нашего кода (исходного) в ее код (машинный). В результате этих действий будет получен выполняемый файл, т. е. файл, содержащий весь необходимый машинный код, требующийся компьютеру для выполнения задания.

Если вышеприведенные рассуждения выглядят скучными и непонятными, не огорчайтесь. Дело в том, что процесс перевода удалось переложить на сам компьютер! "Умные" программы, называемые компиляторами, выполняют весь объем работы, связанный с этим переводом. Детали процесса зависят от особенностей конкретной системы. Ниже кратко описано несколько способов перевода.

Компилятор с языка Си в ОС UNIX называется cc. Чтобы осуществить компиляцию нашей программы, на клавиатуре дисплея необходимо набрать только строку:

Описанное ниже разбиение процесса компиляции программы на последовательные шаги зависит как от операционной системы, так и от самого компилятора. Конкретный пример, который мы здесь рассматриваем, — это функционирование компилятора Microsoft С под управлением операционной системы PC DOS I.I (Компилятор Lattice С, лежащий в основе версии, реализованной фирмой Microsoft, запускается по аналогичным правилам, только вместо команд mс1 и mc2 необходимо использовать команды lс1 lс2.

Так же как и прежде, мы считаем, что исходная программа содержится в файле inform.с. Наша первая команда выглядит следующим образом:

В некоторых компиляторах с языка Си, работающих на персональных ЭВМ, реализованы другие способы трансляции. Метод, который только что обсуждался, можно охарактеризовать тем, что в результате мы получаем файл, содержащий объектный код (имя файла оканчивается символами. obj), а затем используем системный компоновщик для получения файла с выполняемой программой (его имя оканчивается символами ехе). Альтернативный метод состоит в том, что в результате трансляции мы вначале имеем файл, содержащий "ассемблерный код" (имя файла оканчивается символами. asm), а затем используем системную программу, называемую ассемблером, для получения файла с выполняемой программой.

Утомленный читатель может воскликнуть: "Как, неужели еще один код?" Поэтому сразу же поясним: ассемблерный код тесно связан с машинным кодом. Фактически это тот же самый код, только представленный в символьном виде. Например, JMP может соответствовать коду 11101001, являющемуся частью машинной команды, в результате выполнения которой осуществляется "перескок" (переход) к другой ячейке. (Вы, вероятно, представляете себе компьютер, снующий по пчелиным сотам, а мы имеем в виду другие ячейки памяти.) Программисты не без основания считают, что ассемблерный код более легок для восприятия, чем чисто машинный код, а задача перевода с одного языка на другой вполне может быть возложена на специальную программу, называемую ассемблером.

Читатели, пользовавшиеся языком Бейсик, могут удивиться, зачем столько шагов для того, чтобы выполнить программу. Кажется, что такой способ компиляции требует больше времени (и в некоторых случаях это может быть действительно так). Но, поскольку в результате компиляции программа выполняется гораздо быстрее чем обычная программа, написанная на Бейсике, вам просто приходится испытывать некоторые неудобства при получении гораздо эффективнее работающего конечного продукта.

Теперь мы уже почти готовы начать последовательное описание языка Си. Нам осталось только упомянуть о некоторых соглашениях, которых мы будем придерживаться.

Для представления текста программ, данных ввода-вывода, имен файлов, программ и переменных мы применяем специальный шрифт, похожий на тот, который вы можете видеть на экране дисплея или на бумаге при выводе на печать. Мы уже использовали его несколько раз, но если вы не обратили на это внимания, то запомните, что он выглядит следующим образом:

Сообщения компьютера во время диалога с пользователем даются голубым цветом; кроме того, важные слова, отражающие основные идеи или понятия, используемые в данной главе, мы помещаем перед текстом главы и печатаем также голубым цветом.

Вообще говоря, существует много способов ведения диалога человека с ЭВМ, но мы будем предполагать, что вы вводите команды при помощи клавиатуры и читаете ответ на экране дисплея.

Обычно вы посылаете команду ЭВМ, нажимая на клавишу с надписью enter (ввод), с/r (возврат каретки) или return (возврат). Названия клавиш иногда обозначаются прописными буквами. Пусть клавиша [enter] — [ввод]. Здесь квадратные скобки означают, что вы должны нажать на единственную клавишу, а не набирать все слово по буквам.

Кроме того, мы будем упоминать управляющие символы, назы вая их [CTRL/d]. Это обозначение указывает на то, что необходимо нажать клавишу [d], держа одновременно нажатой клавишу control.

Некоторые детали реализации языка Си, например объем памяти, требуемый для того, чтобы поместить туда число, зависят от конкретной системы. Когда мы рассматриваем какие-нибудь при. меры и употребляем слова "наша система", мы имеем в виду персональный компьютер IBM PC, работающий под управлением операционной системы DOS I.I, и компилятор с языка Си Lattice С.

В тех случаях, когда мы говорим о программах, работающих в среде ОС UNIX, мы имеем в виду версию BSD 4.1 этой операционной системы, созданную в Калифорнийском университете (Беркли) и функционирующую на ЭВМ VAX 11/750.

Давайте рассмотрим простую программу на языке Си. Следует сразу сказать, что такой пример нужен нам лишь для выявления некоторых основных черт любой программы, написанной на языке Си. Далее мы дадим пояснения к каждой строке, но, перед тем как вы с ними познакомитесь, просто взгляните на программу и попробуйте понять, если сможете, что она будет делать.

#include <stdio.h>

main() /*простая программа*/

{

int num;

num = l;

printf ("Я простая");

printf ("вычислительная машина.\n");

printf ("Мое любимое число %d, потому что оно самое первое.\n", num);

}

Если вы считаете, что программа должна вывести нечто на экран дисплея, то вы совершенно правы! Несколько труднее понять, что же появится на экране на самом деле, поэтому давайте выполним программу на ЭВМ и посмотрим к чему это приведет.

Первый шаг заключается в использовании имеющегося у вас текстового редактора для создания файла, содержащего текст программы. Этому файлу необходимо будет присвоить какое-то имя; если вам не приходит в голову ничего оригинального, то назовите его main.с. Выполните компиляцию вашей программы. (Для этого вы должны терпеливо ознакомиться с руководством по компилятору, имеющемуся в составе вашей вычислительной системы.) Теперь запустим программу. Если все пойдет хорошо, то результат должен выглядеть следующим образом:

Мы выполним два просмотра текста программы: во время первого объясним смысл каждой строки, а во время второго — рассмотрим дополнительные вопросы и детали.

#include — включение другого файла.

Эта строка указывает компилятору, что нужно включить информацию, содержащуюся в файле stdio.h.

#include < stdio.h>:

Файл с именем stdio.h является частью пакета, имеющегося в любом компиляторе языка Си и содержащего информацию о вводе-выводе (например, средства взаимодействия программы с вашим терминалом). В качестве имени файла используется аббревиатура английских слов:

Компьютер, выполняя программу, может заниматься разнообразной деятельностью. Он может складывать числа, сортировать имена, заниматься распознаванием речи и изображения на экране видеодисплея, вычислять орбиты комет, подготавливать список почтовых адресов абонентов, чертить фигуры, делать логические выводы или что-нибудь еще, что только вы можете себе представить. Чтобы заниматься всем этим, программам необходимо работать с "данными" - числами и символами, т. е. объектами, которые несут в себе информацию, предназначенную для использования. Некоторые данные устанавливаются равными определенным значениям еще до того, как программа начнет выполняться, а после ее запуска сохраняют такие значения неизменными на всем протяжении работы программы. Это "константы". Другие данные могут изменяться, или же им могут быть присвоены значения во время выполнения программы; они называются "переменными". (Мы уже использовали данный термин в предыдущей главе, но формально вы знакомитесь с ним только здесь.) В нашей простой программе weight - это переменная; число 16.0 - константа. Что можно сказать по поводу числа 400.00? Совершенно очевидно, что в действительности цена золота не остается неизменной, но в нашей программе мы считаем ее константой.

     Различие между переменной и константой довольно очевидно: во время выполнения программы значение переменной может быть изменено (например, с помощью присваивания), а значение константы - нет. Указанное различие приводит к тому, что обработка переменных компьютером оказывается немного сложнее и требует больше времени, чем обработка констант, но, несмотря на это, он вполне справляется с такой деятельностью.

 Помимо различия между переменными и константами существует еще различие между типами данных. Некоторые данные в программе являются числами, некоторые - буквами, или, более обобщенно, символами. Компьютер должен иметь возможность идентифицировать и обрабатывать требуемым образом данные любого из этих типов. В языке Си предусмотрено использование нескольких основных типов данных. Если величина есть константа, то. компилятор обычно может распознать ее тип только по тому виду, в каком она присутствует в программе. Однако в случае переменной необходимо, чтобы ее тип был объявлен в операторе описания.

     Дополнительные детали, относящиеся к типам данных, мы будем сообщать вам по мере изложения. Рассмотрим основные типы данных, имеющиеся в языке Си. В стандарте языка Си используется семь ключевых слов, указывающих на различные типы данных. Приведем список этих ключевых слов:

int long short unsigned char float double

     Первые четыре ключевых слова используются для представления целых, т. е. целых чисел без десятичной дробной части. Они могут появляться в программе по отдельности или в некоторых сочетаниях, как, например, unsigned short. Следующее слово char предназначено для указания на буквы и некоторые другие символы, такие, как #, $, % и &. Последние два ключевых слова используются для представления чисел с десятичной точкой. Типы, обозначаемые этими ключевыми словами, можно разделить на два класса по принципу размещения в памяти машины. Первые пять ключевых слов определяют "целые" типы данных, в то время как последние два - типы данных с "плавающей точкой".

У целого числа никогда не бывает дробной части и, согласно правилам языка Си, десятичная точка в его записи всегда отсутствует. В качестве примера можно привести числа 2, -23 и 2456. Числа вида 3.14 и 2/3 не являются целыми. Представив целое число в двоичном виде, его нетрудно разместить в памяти машины.

РИС. 3.2. Двоичное представление числа 7 в памяти машины.

     Например, число 7 в двоичном виде выглядит как 111. Поэтому, чтобы поместить это число в 1-байт слово, необходимо первые 5 бит установить в 0, а последние 3 бит - в 1 (рис. 3.2).

   Числа с плавающей точкой более или менее соответствуют тому, что математики называют "вещественными числами". Они включают в себя числа, расположенные между целыми. Вот некоторые из них: 2.75, 3.16Е7, 7.00 и 2е-8. Очевидно, что любое число с плавающей точкой можно записать несколькими способами. Более полное обсуждение "Е-нотации" будет проведено дальше, а мы только кратко поясним, что запись вида "3.16Е7" означает число, полученное в результате умножения 3.16 на 1,0 в седьмой степени, т. е. на 1 с семью нулями. Число 7 называется "порядком" (показателем степени при основании 10).

     Наиболее существенным моментом здесь является то, что способ кодирования, используемый для помещения в память числа с плавающей точкой, полностью отличается от аналогичной схемы для размещения целого числа. Формирование представления числа с плавающей точкой состоит в его разбиении на дробную часть и порядок; затем обе части раздельно помещаются в память. Поэтому число 7.00 из вышеприведенного списка нельзя поместить в память тем же способом, что и целое число 7, хотя оба имеют одно и то же значение. В десятичной записи (точно так же как и в двоичной) число "7.0" можно было бы записать в виде "0.7Е1"; тогда "0.7" будет дробной частью, а "1" - порядком. Для размещения чисел в памяти машины будут, конечно, использоваться двоичные числа и степени двойки вместо степеней десяти. Дополнительную информацию, относящуюся к этому вопросу, вы сможете найти в приложении Ж. Здесь же мы остановимся лишь на различиях, связанных с практическим использованием чисел этих двух типов.

     1. Целые числа не имеют дробной части, в то время как числа с плавающей точкой могут представлять как целые, так и дробные числа.

     2. Числа с плавающей точкой дают возможность представлять величины из более широкого диапазона, чем целые (см. табл. 3.1).

     3. При некоторых арифметических операциях, например при вычитании одного большого числа из другого, использование чисел с плавающей точкой приводит к большей потере точности.

     4. Операции над числами с плавающей точкой выполняются, как правило, медленнее, чем операции над целыми числами. Однако сейчас уже появились микропроцессоры, специально ориентированные на обработку чисел с плавающей точкой, и в них эти операции выполняются довольно быстро.

                                    РИС. 3.3. Десятичное представление числа p в формате с плавающей точкой.

     Возьмите некоторое число. Добавьте к нему 1, а затем вычтите из полученной суммы исходное число. Что у вас получится? У нас получилась 1. Но вычисления, производимые над числами с плавающей точкой, могут дать и совершенно неожиданный результат:

/*ошибка вычислений*/

main( )

{

   float a, b;

   b = 2.0е20 + 1.0;

   а = b - 2.0е20;

   printf(" %f \n", a);

}

Результат равен

0000000

     Причина появления такого странного результата состоит в отсутствии доста точного числа разрядов для выполнения операций с требуемой точностью. Число 2.0е20 записывается как двойка с последующими двадцатью нулями, и, до бавляя к нему 1, мы пытаемся изменить 21-ю цифру Чтобы выполнить эту oпe рацию корректно, программа должна иметь возможность поместить в память число, состоящее из 21 цифры. Но число типа float (т е. с плавающей точкой) путем изменения порядка можно увеличить или уменьшить лишь на 6 или 7 цифр. Попытка вычисления оказалась неудачной. С другой стороны, если бы мы использовали, скажем, число 2.0е4 вместо 2.0е20, мы смогли бы получить правильный ответ, поскольку в этом случае мы пытались бы изменить 5-ю цифру, и точность представления чисел типа float оказалась бы вполне достаточной для этого.

 Давайте теперь рассмотрим некоторые специфические особенности основных типов данных, используемых в языке Си. Для каждого типа мы покажем, как описать переменную, как представить константу и как лучше всего использовать данные этого типа. В некоторых компиляторах с языка Си не реализована обработка всех типов данных; поэтому вам необходимо свериться с руководством по языку Си, имеющимся в комплекте вашей машины, чтобы посмотреть, какие из типов доступны для использования.

     Этот раздел завершает рассмотрение основных типов данных. Некоторым читателям их число может показаться слишком большим. Остальные могут полагать, что описанных типов недостаточно; например, им захочется иметь булев тип или строковый тип данных. В языке Си они отсутствуют, но, несмотря на это, он вполне подходит для написания программ, связанных с обработкой логических данных или строк. Самые простые возможности работы со строками мы рассмотрим в следующей главе.

     В языке Си имеются и другие типы данных, построенные с использованием основных типов. Они включают в себя массивы, указатели, структуры и объединения. Хотя эти типы являются пред метом рассмотрения последующих глав, мы, не подозревая об этом, уже применили указатели в примерах, приведенных в данной главе. [Указатели используются функцией scanf( ); признаком этого в данном случае служит префикс &.]

     Рассмотрение приводимых ниже вопросов должно помочь вам глубже УСВОИТЬ материал данной главы.

1. Какими типами вы будете пользоваться при обработке данных следующего вида

     а. Население Рио Фрито

     б. Средний вес картины Рембрандта

     в. Наиболее часто встречающаяся буква в тексте данной главы

     г. Сколько раз указанная буква встречается в тексте

1.   a. int, возможно short, население выражается целым числом

     б. float, маловероятно, что среднее окажется целым числом

     в. char

     г. int, возможно unsigned

"Символьная строка" - это последовательность, состоящая из одного или более символов В качестве примера рассмотрим следующую строку:

"Строки изливались прямо из сердца!"

     Кавычки не являются частью строки. Они вводятся только для того, чтобы отметить ее начало и конец, т.е. играют ту же роль, что и апострофы в случае одиночного символа.

     В языке Си нет специального типа, который можно было бы использовать для описания строк Вместо этого строки представля ются в виде "массива" элементов типа char. Это означает, что символы в строке можно представить себе расположенными в со седних ячейках памяти - по одному символу в ячейке (рис. 41).

В предыдущей главе мы практически без объяснений использовали операцию sizeof, которая дает нам размер объектов в байтах Функция strlen( ) позволяет определять длину строки числом символов. Поскольку для размещения одного символа в памяти отводится 1 байт, можно было бы предположить, что в результате применения любой из этих двух операций к одной строке будет получен одинаковый результат. Оказывается, это не так. Давайте немного изменим нашу предыдущую программу (добавим к ней несколько строк), и тогда мы поймем, в чем дело.

/*похвала 2*/

#define PRAISE " Вот это да, какое великолепное имя!"

main( )

{

char name [50];

printf(" Как вас зовут?\n");

scanf(" %s", name);

printf(" Привет, %s. %s\n" , name, PRAISE);

printf(" Ваше имя состоит из %d букв и занимает %d ячеек памяти. \n",

strlen (name), sizeof name);

printf(" Хвалебная фраза состоит из %d букв", strlen (PRAISE));

printf(" и занимает %d ячеек памяти. \n", sizeof PRAISE);

}

     Заметим, что случайно мы воспользовались двумя методами для обработки длинных операторов printf(). В первом случае мы, записав один оператор печати в двух строках программы. Мы сделали это, поскольку разрешается разбивать строку между аргументами, но не посередине строки. В другом случае использовались два оператора printf() для печати одной строки; мы указали символ "новая строка" (\n) только во втором из них. Представленный ниже результат работы данной программы поможет понять подобную ситуацию:

Как вас зовут ?

Перки

Привет, Перки. Вот это да, какое великолепное имя!

Ваше имя состоит из 5 букв и занимает 50 ячеек памяти.

Хвалебная фраза состоит из 35 букв и занимает 36 ячеек памяти.

     Давайте посмотрим, в чем дело. Массив name занимает 50 ячеек памяти, и именно об этом сообщает операция sizeof. Но для хранения имени Перки требуются только первые пять ячеек, и как раз об этом нас информирует функция strlen( ). В шестой ячейке массива name содержится нуль-символ, и его появление служит сигналом для функции strlen( ) прекратить подсчет символов

     Иногда возникает необходимость использовать в программах константы. Например, оператор, позволяющий определять длину окружности, можно было бы записать в следующем виде:

circ = 3.14 * diameter;

     Приведенная здесь константа 3. 14 - известное число Пи. Чтобы ввести ту или иную константу в программу, нужно указать ее фактическое значение, как было сделано выше. Однако существуют веские причины использовать вместо этого "символические константы", например, мы могли бы применять оператор

circ = pi * diameter;

     а позже компилятор подставил бы в него фактическое значение константы.

В чем достоинства такого метода?

Во-первых, имя говорит нам больше, чем число. Сравним два оператора

owed = 0 015 * housevl, owed = taxrate * housevl;

     Если мы изучаем большую программу, то второй вариант будет нам более понятен.

Во-вторых, предположим, что некоторая константа использовалась в нескольких местах программы и впоследствии возникла необходимость изменить ее значение - ведь в конце концов и налоговые тарифы (taxrate) меняются, и, к примеру, некое законодательное собрание приняло однажды закон впредь считать число p равным 3¹/₇. (Весьма вероятно, что окружности пришлось при этом скрываться от правосудия). В таком случае требуется только изменить определение символической константы, а не отыскивать каждый случай ее появления в программе.

     Теперь осталось выяснить, как можно создать такую символическую константу? Первый способ заключается в том, чтобы описать некоторую переменную и положить ее равной требуемой константе. Мы могли бы сделать это следующим образом

float taxrate, taxrate = 0 015;

     Такой способ подходит для небольшой программы, в других же случаях он несколько неэкономичен, поскольку каждый раз при использовании переменной taxrate компьютер должен будет обращаться к той ячейке памяти, которая отведена данной переменной. Это служит примером подстановки "во время выполнения", так как она производится именно при выполнении программы. К  счастъю, в языке Си имеется и другой, лучший способ.

     Этот способ реализуется с помощью препроцессора языка Си. В гл. 2 мы уже видели, как препроцессор использует директиву #include для включения информации из другого файла в программу. Кроме того, препроцессор дает нам возможность задавать константы. Для этого в начало файла, содержащего вашу программу, необходимо добавить только одну строку, аналогичную следующей:

#define TAXRATE  0.015

     При компиляции программы каждый раз, когда появится переменная TAXRATE, она будет заменяться величиной 0.015. Это называется подстановкой "во время компиляции". К тому моменту, когда вы начнете выполнение своей программы, все подстановки будут уже сделаны.

     Сначала идет ключевое слово #define. Оно должно начинаться с самой левой позиции. Потом следует символическое имя константы, а затем ее величина. Символ "точка с запятой" не используется, поскольку это не оператор языка Си. Почему имя TAXRATE пишется прописными буква ми? В процессе использования языка Си выработалась традиция писать константы прописными буквами. Если при просмотре программы вам встретится имя, написанное прописными буквами, вы сразу поймете, что имеете дело с константой, а не с переменной. Это еще один способ улучшить читаемость программы. Ваша программа будет работать даже и тогда, когда вы будете писать константы строчными буквами, но при этом вы должны чувствовать свою вину, поскольку нарушаете традицию.

Приведем простой пример:

/* пицца */

#define PI  3,14159

main( ) /* изучение вашей пиццы */

{

float area, circum, radius;

printf("Чемy равен радиус вашей пиццы? \n");

scanf("%f", &radius);

area = PI * radius * radius;

printf(" Основные параметры вашей пиццы следующие \n");

printf(" длина окружности = %1.2f, площадь =%1.2f \n circum, area);

}

     Возможности директивы #define не исчерпываются только символическим представлением констант. Рассмотрим, например, cледующую программу:

#include "alias. h"

program begin

whole yours, mine then

spitout(" Введите, пожалуйста, целое число.\n" )

then takem(" %d", & yours)

then mine = yours times TWO then

spitout(" %d в два раза больше вашего числа! \n" , mine) then end

     Странно, текст что-то смутно напоминает, язык немного похож на Паскаль, но программа не похожа на Си-программу. Секрет лежит, конечно, в файле с именем alias.h. Давайте посмотрим, что в нем содержится?

alias. h #define program main( )

#define degin { #define enf  } #define then;

#define takein   scanf

#define spilout   printf

#define TWO  2

#define times   *

#define whole int

     Этот пример иллюстрирует, как работает препроцессор. Он просматривает вашу программу и проводит поиск элементов, определяемых директивами #define. Обнаружив такие элементы, он полностью заменяет их. В нашем примере во время компиляции все слова then заменяются символами "точка с запятой", end - } и т.д. Результирующая программа будет полностью идентична той, которую мы могли бы получить, если бы с самого начала писали ее в обычных терминах языка Си.

     Эту мощную возможность языка можно использовать для задания макрокоманд, являющихся одним из вспомогательных средств программирования. Мы вернемся к обсуждению этой темы в гл. 11.

     Теперь необходимо упомянуть о некоторых ограничениях. Например, части программы, заключенные в кавычки, закрыты для подстановок. Операторы, приводимые ниже, служат иллюстрацией такого положения:

#define MN "минимифидианизм"

printf(" Oн глубоко верил в MN.\n");

Распечатка будет выглядеть так:

Oн глубоко верил в MN.

Однако после выполнения оператора

printf(" Он глубоко верил в %s.\n" , MN);

мы получим следующий результат:

Он глубоко верил в минимифидианизм.

     В последнем случае константа с именем MN находилась вне кавычек и поэтому была заменена соответствующим значением.

     Функции printf( ) и scanf( ) дают нам возможность взаимодействовать с программой. Мы называем их функциями ввода-вывода. Это не единственные функции, которыми мы можем воспользоваться для ввода и вывода данных с помощью программ на языке Си, но они наиболее универсальны. Указанные функции не входят в описание языка Си. И действительно, при работе с язы ком Си реализация функций ввода-вывода возлагается на создателей компилятора; это дает возможность более эффективно организовать ввод вывод на конкретных машинах. Однако в интересах обеспечения совместимости различные системы имеют дело с некоторыми вариантами функций scanf( ) и printf( ). Все, о чем мы здесь говорим, должно быть в основном справедливо для большинства систем, но не удивляйтесь, если обнаружите некоторые отличия в имеющейся у вас версии.

     Обычно функции printf() и scanf() "работают" во многом одинаково - каждая использует "управляющую строку" и список "аргументов". Сначала мы рассмотрим работу функции printf(), затем scanf( ).

     Инструкции, передаваемые функции printf( ), когда мы "просим" ее напечатать некоторую переменную, зависят от того, какого типа эта переменная. Например, при выводе на печать целого числа применяется формат %d, а при выводе символа - %с. Ниже перечислены все форматы, указываемые при обращениях к функции printf(), а затем показано, как они используются. Каждому форма ту соответствует тип выводимой (с их помощью) информации, причем первые пять покрывают большинство возникающих потребностей, а остальные четыре применяются достаточно редко.

Посмотрим теперь, как эти форматы применяются.

     Приведем программу, иллюстрирующую обсуждаемые вопросы:

/* печать чепухи*/

#define PI  3.14159

main( )

{ 

      number = 5;

      float ouzo =13,5;

      int cost = 31000;

      printf("%d женщин выпили %f стаканов ликера. \n",

               number, ouzo);

      printf(" Значение числа pi равно %f \n", PI);

      printf(" Прощай! Твое искусство слишком дорого для меня \n");

     printf(" %c%d\n", '$', cost);

}

Результат выглядит так:

5 женщин выпили 13,50000 стаканов ликера.

Значение числа pi равно 3,14159.

Прощай! Твое искусство слишком дорого для меня.

$31000

Формат, указываемый при обращении к функции printf( ), выглядит следующим образом:

рrintf(Управляющая строка, аргумент1,  аргумент2, ...,);

Аргумент1, Аргумент2 и т. д. - это печатаемые параметры которые могут быть переменными, константами или даже выражениями, вычисляемыми вначале, перед выводом на печать.

Управляющая строка - строка символов, показывающая, как должны быть напечатаны параметры. Например, в операторе:

printf(" %d женщин выпили %f стаканов ликера. \n" , number, ouzo);

управляющей строкой служит фраза в кавычках (учитывая предыдущие замечания, это - строка символов), a number и ouzo - аргументы или в данном случае значения двух переменных.

     Мы можем несколько расширить основное определение спецификации преобразования, поместив модификаторы между знаком % и cимвoлoм, определяющим тип преобразования. В приводимой ниже таблице дан список тех символов, которые вы имеете право туда поместить. При использовании одновременно нескольких модификаторов они должны быть указаны в том порядке, в котором пере числены в таблице. Заметим, что при этом допускаются не все комбинации.

Посмотрим, как эти модификаторы работают. Начнем с того, что продемонстрируем влияние модификатора ширины поля на печать целого числа. Рассмотрим следующую программу:

main( )

{

  printf("/%d/\n", 336);

  printf("/%2d/\n", 336);

  printf("/%10d/\n", 336);

  printf("/%-10d/\n", 366);

}

     Эта программа печатает одно и то же значение четыре раза, но используются при этом четыре различные спецификации преобразования. Мы вводим также символы /, чтобы вы могли видеть, где начинается и кончается каждое поле. Результат выполнения программы выглядит следующим образом:

/336/ /336/

/      336 /336       /

     Первая спецификация преобразования %d не содержит модификаторов. Мы видим, что поле печати здесь имеет ширину, равную количеству цифр данного целого числа. Это так называемый выбор "по умолчанию", т. е. результат действия компилятора в случае, если вы не дали ему никаких дополнительных инструкций. Вторая спецификация преобразования - %2d. Она указывает, что ширина поля должна равняться 2, но, поскольку число состоит из трех цифр, доле автоматически расширяется до необходимого размера. Следующая спецификация %10d показывает, что ширина поля равна 10. И действительно, между символами / имеется семь пробелов и три цифры, причем число сдвинуто к правому краю поля. Последняя спецификация %-10d также указывает ширину поля, равную 10, а знак - приводит к сдвигу всего числа к левому краю, как показано в приведенном выше примере. Когда вы привыкнете к этой системе обозначений, она покажется вам простой и вы сумеeте по вашему усмотрению менять вид выходной информации.

     Рассмотрим теперь некоторые форматы, соответствующие данным с плавающей точкой. Допустим, у нас имеется следующая программa:

main( )

{

            printf(" /%f/\n" , 1234.56);

            printf(" /%e/\n" , 1234.56);

            printf(" /%4.2f/\n" , 1234.56);

            printf(" /%3.1f/\n", 1234.56);

            printf(" /%10.3f/\n" , 1234.56);

            printf(" /%10.3e/\n" , 1234.56);

}

     На этот раз результат работы программы будет выглядеть так

            /1234.560059/

            /1.234560E+03/

            /1234.56/

            /1234.6/

            /   1234.560/

            / 1.234E+03/

     Мы снова начинаем с варианта, выбранного по умолчанию, т. е. сo спецификации %f. В этом случае имеется две величины, значене которых используются по умолчанию: ширина поля и число цифр справа от десятичной точки. Вторая величина задает шесть цифр, ширина поля берется такой, чтобы в нем могло поместиться число. Заметим, что печатаемое число несколько отличается от исходного. Это происходит потому, что на печать выводится 10 цифр, в то время как числа с плавающей точкой в нашей системе изображаются приблизительно с точностью до 6 или 7 цифр.

     Рассмотрим вариант по умолчанию для спецификации %е. Как мы видим, при ее использовании печатается одна цифра слева от десятичной точки и шесть справа. В результате получается слишком много цифр! Чтобы избежать этого, необходимо задать число цифр справа от десятичной точки, и последние четыре опера тора программы реализуют как раз указанную возможность. Обратите внимание на то, как четвертый и шестой операторы производят округление выводимых данных.

Теперь исследуем некоторые варианты строк. Рассмотрим пример:

#define BLURB "Выдающееся исполнение"

main( )

{

printf(" /%2s/\n" , BLURB);

printf(" /'%25.s/\n" , BLURB);

printf(" /'%25.5s/\n" , BLURB);

printf(" /% - 25.5s/\n" , BLURB);

}

Boт результат работы программы:

/Выдающееся исполнение!/

/   Выдающееся исполнение!/

/                                Выдаю/ /Выдаю                                  /

     Обратите внимание на то, как поле расширяется для того, чтобы поместились все указанные символы. Заметим также, как спецификация точности ограничивает число символов, выводимых на ПЕЧАТЬ. Символы .5 в спецификации формата указывают функции printf( ) на необходимость напечатать только пять символов.

     Теперь вы ознакомились с некоторым количеством примеров. А знаете ли вы, как подготовить оператор печати, чтобы напечатав нечто вроде следующей фразы:

Семья NAME, возможно, лишь на XXX.XX долларов богаче!

Здесь NAME и ХХХ.ХХ представляют значения соответствующих переменных в программе, скажем name[40] и cash. Вот одно из решений:

printf(" Семья %s, возможно, лишь на %.2f долларов

богаче! \n", name, cash);

      До сих пор мы без тени сомнения применяли спецификации преобразования для переменных разных типов, например, %f для типа float и т. д. Но, как мы уже видели в нашей программе поиска кода ASCII, для некоторого символа функцию printf() можно использовать также для преобразования данных из одного типа в другой. Мы не намерены, однако, терять чувство реальности и по прежнему будем работать с целыми типами.

     Здесь мы снова займемся выводом на печать целых чисел. Поскольку мы уже осведомлены о полях, то не будем заботиться об использовании символа /, чтобы отмечать их начало и конец.

main( )

{

printf(" %d\n", 336);

printf(" %o\n", 336);

printf(" %x\n", 336);

printf(" %d\n",  -336);

printf(" %u\n",  -336);

}

В нашей системе результат будет выглядеть следующим образом

336

520

150

-336

-65200

     Как вы, по-видимому, и ожидали, при использовании спецификации %d будет получено число 336 точно так же, как в примере, обсуждавшемся чуть выше. Но давайте посмотрим, что произойдет, когда вы "попросите" программу напечатать это десятичное целое число в восьмеричном коде. Она напечатает число 520, являющееся восьмеричным эквивалентом 336 (5х64+2х8+0х 1= 336). Аналогично при печати этого числа в шестнадцатеричном коде мы получим 150.

     Таким образом, мы можем использовать спецификации, применяемые для функции printf( ) с целью преобразования десятичных чисел в восьмеричные или шестнадцатеричные и наоборот. Или же если вы захотите напечатать данные в желаемом для вас виде, то необходимо указать спецификацию %d для получения десятичных чисел, %о - для восьмеричных, а %х- для шестнадцатеричных. При этом не имеет ни малейшего значения, в какой форме число первоначально появилось в программе.

     Сделаем еще несколько замечаний относительно вывода на печать. Печать числа -336 при использовании спецификации %d не вызывает никакого затруднения. При применении же спецификации %u (unsigned - беззнаковая) получаем число 65200, а не 336, как можно было бы ожидать. Причина получения такого результата лежит в способе представления отрицательных чисел в нашей системе. Здесь используется так называемый "дополнительный код". Числа от 0 до 32767 отображаются обычным образом, а от 32768 до 65535 представляют отрицательные числа, причем 65535 кодирует число -1, 65534 - число -2 и т. д. Поэтому числу -336 соответствует 65536, -336 = 65200. Этот метод применяется не во всех системах. Тем не менее отсюда следует вывод: не ожидайте, что спецификация преобразования %u приводит просто к отбрасыванию знака числа.

     Сейчас мы переходим к обсуждению интересного примера, которого мы уже касались ранее, а именно к использованию функции printf() для нахождения кода ASCII некоторого символа. Например оператор

printf(" %c%d\n" , ' А', ' А');

выдаст следующий результат:

A 65

А - это буква, а 65 - десятичный код ASCII символа А. Мы могли бы использовать спецификацию %о, если бы хотели получить восьмеричный код ASCII символа А.

     Все вышесказанное дает хороший способ нахождения кодов ASCII для различных символов и наоборот. Вполне возможно, конечно, что вы предпочтете ему поиск кодов в приложении Ж. Что произойдет, если вы попробуете преобразовать число, больше 255, в символ? Следующая строка и результат ее выполнения дадут ответ на этот вопрос:

printf(" %d %c\n" , 336, 336);

336 P

     Десятичный код ASCII символа Р равен 80, а 336 - это 256 + 80. Данное число, очевидно, интерпретируется по модулю 256. (Это математический термин, обозначающий остаток от деления числа на 256.) Другими словами, всякий раз при получении чис ла, кратного 256, отсчет начинается сначала, и 256 рассматривается как 0, 257 - как 1, 511 - как 255, 512 - как 0, 513 - как 1 и т. д.

     И, наконец, попытаемся напечатать число (65616), превышающее максимальное значение, которое могут принимать данные типа int в нашей системе (32767):

printf(" %1d %d\n" , 65616, 65616);

Результат будет выглядеть так:

65616   80

     Мы снова видим, что действия выполняются по "модулю" На этот раз счет ведется группами по 65536. Числа между 32767 и 65536 будут выводиться на печать как отрицательные из-за способа их представления в памяти машины. Системы с разными размера ми ячеек памяти, отводимых под данные целого типа, ведут себя в общем одинаково, но при этом дают разные числовые значения.

     Мы не исчерпали всех возможных комбинаций данных и спецификаций преобразования, поэтому вы можете пытаться экспериментировать сами. Но будет лучше, конечно, если вы сможете за ранее предсказать результат, который будет получен при печати данных, когда используется какая-нибудь спецификация преобразования, выбранная вами.

     Поскольку в дальнейшем мы будем пользоваться функция scanf( ) лишь эпизодически, мы рассмотрим здесь только основные особенности ее применения.

     Так же как для функции printf( ), для функции scanf( ) указываются управляющая строка и следующий за ней список аргументов. Основное различие двух этих функций заключается в особенности данного списка. Функция printf( ) использует имена переменных константы и выражения, в то время как функция scanf( ) - только указатели на переменные. К счастью, при применении этой функции мы ничего не должны знать о таких указателях. Необходимо помнить только два правила:

     1. Если вам нужно ввести некоторое значение и присвоить его переменной одного из основных типов, то перед именем nepеменной требуется писать символ &.

     2. Если вы хотите ввести значение строковой переменной, использовать символ & не нужно.

     Задание фиксированной ширины полей оказывается полезным при печати данных столбцами. Поскольку шириной поля по умолчанию является "ширина" числа, при повторном использовании оператора

printf(" %d %d %d\n" , val1, val2, val3);

будут получены неровные столбцы чисел, если эти числа состоят из разного количества цифр. Например, результат мог бы выглядеть следующим образом:

12  234  1222

4  5  23

22334  2322  10001

(Здесь предполагается, что между обращениями к оператору печати значения переменных изменялись.)

     Эти же данные можно представить в улучшенном виде, если за дать достаточно большую фиксированную ширину поля. При использовании оператора

printf( %9d %9d %9d\n" , val1, val2, val3);

результат будет выглядеть так:

      12     234    1222

        4         5        23

22334   2322  10001

     Наличие пробелов между спецификациями преобразования гарантирует, что даже в том случае, если все поле будет заполнено, символы, соответствующие данному числу, не перейдут в следующее поле.

     Это вызвано тем обстоятельством, что обычные символы, имеющиеся в управляющей строке, включая пробелы, всегда печатаются.

     С другой стороны, если печатаемое число включено в некоторую фразу, то часто при его выводе оказывается удобным задать поля равной или меньше требуемой. Это дает возможность включить число в фразу без добавления лишних пробелов. Например, результатом работы оператора:

printf(" Скороход Беппо пробежал %.2f мили за 3 ч.\n", distance);

могла бы быть следующая фраза:

Скороход Беппо пробежал 10.22  мили за 3 ч.

Изменяя спецификацию преобразования на %10.2f, получим

Скороход Беппо пробежал                  10.22 мили за 3 ч.

Рассмотрение приводимых ниже вопросов должно помочь вам глубже УСВОИТЬ материал данной главы.

1. Выполните снова программу, приведенную в начале данной главы, но на этот раз в ответ на вопрос о вашем имени введите имя и фамилию. Что произойдет? Почему?

1. "Взрывоопасная" программа Первый оператор scanf( ) читает ваше имя, оставляя фамилию непрочитанной; при этом она все таки попадает во входной "буфер" (Этот буфер выполняет функции области памяти, используемой для временного хранения поступающих данных). Следующий оператор scanf( ) должен ввести в программу величину вашего веса, он начинает вводить символы как раз с того места, где завершился предыдущий ввод, и поэтому читает вашу фамилию, принимая ее за вес. В результате в программу попадает "мусор" С другой стороны, если вы в ответ на вопрос об имени введете строку типа "Саша 144", то величина 144 будет рассматриваться как ваш вес, несмотря на то, что вы ввели ее до того, как программа запросила величину веса.

   "Операции" в языке Си применяются для представления арифметических действий. Например, выполнение операции + приводит к сложению двух величин, стоящих слева и справа от этого знака. Если слово "операция" кажется вам странным, подумайте тогда, как назвать эти понятия. Нам слово "операция" представляется лучшим термином, чем, скажем, "арифметические транзакторы" мы рассмотрим операции =, +, -, * и /. (В языке Си нет операции возведения в степень. В одной из следующих глав будет представлена программа, реализующая данную функцию).

     В языке Си знак равенства не означает "равно". Он означает операцию присваивания некоторого значения. С помощью оператора

bmw = 2002,

переменной с именем bmw присваивается значение 2002, т.е. элемент слева от знака = - это имя переменной, а элемент справа - ее значение. Мы называем символ = "операцией присваивания". Еще раз хотим обратить ваше внимание на то, что смысл указанной строки не выражается словами "bmw равно 2002". Вместо этого нужно говорить так "присвоить переменной bmw значение 2002". В этой операции действие выполняется справа налево.

     Возможно, различие между именем переменной и ее значением покажется вам незначительным. В таком случае давайте рассмотрим следующий сравнительно часто используемый при программировании оператор

i =i + 1;

     С математической точки зрения это бессмыслица. Если вы прибавляете единицу к конечному числу, результат не может быть равен исходному числу. Но как оператор присваивания данная строка имеет вполне определенный смысл, который можно выразить, например, такой длинной фразой "Взять значение переменной с именем i, к нему прибавить 1, а затем присвоить новое значение переменной с именем i".

i = i + 1,

РИС. 5.1.

Оператор вида

2002 = bmw,

на языке Си не имеет смысла, поскольку 2002 - число. Вы не можете присвоить константе какое-то значение; ее значением является она сама. Поэтому, сидя за клавиатурой, помните, что элемент, стоящий слева от знака =, всегда должен быть именем переменной.

     Тем из вас, кто предпочитает знать правильные названия понятий, скажем, что вместо использованного ранее термина "элемент" обычно употребляют слово "операнд". Операнды - это то, над чем выполняются операции. Например, вы можете описать процесс "поедания" гамбургера как применение операции "поедание" к oпeранду "гамбургер". 

     Операция присваивания в языке Си представляется несколько более интересной, чем в большинстве других языков. Попробуйте выполнить приведенную ниже короткую программу.

/* таблица результатов турнира по гольфу */

main( ) {

int Jane, tarzan, cheeta, cheeta = tarzan = jane = 68;

printf("cheeta tarzan jane\n");

printf("Cчетпервойпартии%4d %8d  %8d \n", cheeta, tarzan, jane);

}

     В то время как многие языки запрещают применять такое троиное присваивание, присутствующее в данной программе, для Си это обычная практика. Присваивания выполняются справа налево сначала переменная jane получает значение 68, затем переменная tarzan и наконец переменная cheeta. Результат выглядит так:

cheeta tarzan  jane

Счет первой партии           68        68        68

     В языке Си имеется несколько других операции присваивания, которые отличаются от операции, описанной в данном разделе, и мы обещаем рассказать о них в следующей главе.

     Выполнение операции + приводит к сложению двух величин, стоящих слева и справа от этого знака. Например, в результате работы оператора

printf(" %d", 4 + 20);

на печать будет выведено число 24, а не выражение 4 + 20

     Операнды могут быть как переменными, так и константами. Поэтому при выполнении оператора

income = salary + bribes;

компьютер возьмет значения двух переменных, стоящих в правой части, сложит их и присвоит затем полученную сумму переменной income.

     Операция + называется "бинарной", или "диадической". Эти названия отражают тот факт, что она имеет дело с двумя операндами.

     Выполнение операции вычитания приводит к вычитанию числа, расположеного справа от знака -, из числа, стоящего слева от этого знака. Оператор

takehome = 224.00 - 24.00;

присваивает переменной takehome значение 200.

     Знак минус используется также для указания или изменения алгебраического знака некоторой величины. Например, в результате выполнения последовательности операторов

rocky = -12;

smokey = -rocky;

переменной smokey будет присвоено значение 12.

     Когда знак минус используется подобным образом, данная oneрация называется "унарной". Такое название указывает на то, что она имеет дело только с одним операндом.

     Операция умножения обозначается знаком *. При выполнении оператора

cm = 2.54 * in;

значение переменной in умножается на 2.54, и результат присваивается переменной cm.

     Вы хотите иметь таблицу квадратов натуральных чисел? В языке Си нет функции, осуществляющей возведение в квадрат; вместо этого мы можем использовать умножение.

/* квадраты чисел */

main( )  /* получение таблицы квадратов */

{

    int num = 1;

    while(num < 21) {

    printf("%10d %10d", n, n*n);

    n = n + 1;

}

     Эта программа выводит на печать первые 20 целых чисел и их квадраты, в чем вы сами легко можете убедиться. Теперь давайте рассмотрим более интересный пример. Вы, наверное, слышали историю о том, как один могущественный правитель обещал наградить ученого, оказавшего ему большую услугу. Ученый, когда его спросили, что бы он хотел получить в награду, указал на шахматную доску и промолвил: "Положите одно пшеничное зерно на первую клетку, два - на вторую, четыре на третью, восемь на следующую и т. д.". Правитель, которому явно недоставало математической эрудиции, был поражен, услышав такую скромную просьбу,- ведь он уже приготовил богатые дары. Программа, приведенная ниже, показывает, в какое смешное положение попал правитель. В ней вычисляется количество зерен, которое надо положить на каждую клетку, а также промежуточные результаты (суммы зерен по числу клеток). Поскольку вы, возможно, не знакомы с урожаями пшеницы, мы, кроме того, сравниваем промежуточные суммы зерен с приблизительными цифрами годового урожая пшеницы в США.

/* пшеница */

#define SQUARES 64 /* число клеток на шахматной доске */

#define CROP 7E14 /* урожай пшеницы в США, выраженный в числе зерен */

main( ) {

double current, total, int count = 1;

printf(" клетка число зерен сумма зерен доля\n");

printf("от урожая в США\n"),

total = current = 1.0; /* начинаем с одного зерна */

printf("%4d %15.2е%13.2е%12.2e\n", count, current, total, total/CROP);

while (count < SQUARES){

count = count + 1;

current =2.0 * current; /* у двоение числа зерен на следующей клетке*/

total = total + current; /* коррекциясуммы*/

printf(" %4d %15.2е%13.2е%12 2e\n" , count, current, total, total/CROP); }

}

Вначале результаты работы программы выглядят довольно безобидно.

     На первых 10 клетках оказалось чуть более тысячи зерен пшеницы. Но давайте посмотрим, сколько зерен на пятидесяти клетках.

     Добыча ученого превысила весь годовой урожай пшеницы в США. Если вы захотите узнать, что окажется на 64 клетках, выполните программу сами.

     Этот пример иллюстрирует феномен экспоненциального роста возрастание населения земного шара и использование нами энергетических ресурсов подчиняются тому же закону.

     В языке Си символ / указывает на операцию деления. Величина, стоящая слева от этого знака, делится на величину, расположенную справа от него. Например, в результате выполнения оператора:

four = 12.0/3.0;

переменной four будет присвоено значение 4.0. Заметим, что над данными целого типа операция деления производится не так, как над данными с плавающей точкой в первом случае результат будет целым числом, а во втором - числом с плавающей точкой. У целого числа нет дробной части, что делает деление 5 на 3 затруднительным, поскольку результат не является целым. В языке Си принято правило, согласно которому дробная часть у результата деления целых чисел oтбрасывается. Это действие называется "усечением".

     Попробуйте выполнить приведенную ниже программу, чтобы посмотреть, как осуществляется усечение результата и чем деление чисел отличается от деления чисел с плавающей точкой.

/*Примеры деления */

main()

{

 printf(" деление целых:  5/4 это %d \n" , 5/4);

printf(" деление целых 6/3 это %d \п" , 6/3);

printf(" деление целых 7/4 это %d \п" , 7/4);

printf(" деление чисел с плавающей точкой 7 /4 это  %2.2f \n", 7 /4 );

printf(" смешанное деление 7 /4 это %2.2f \n" , 7 /4);

}

     Мы включили в нашу программу также случай "смешанных" типов, осуществляя деление вещественного числа на целое. Язык Си менее строго "подходит" к подобным вопросам, чем некоторые другие языки, и позволяет выполнять такие операции, но, вообще говоря, смещения типов следует избегать. Вот результаты выполнения указанной программы. Обратите внимание на то, что результат деления целых чисел округляется не до ближайшего целого, а всегда до меньшего целого числа. Когда мы смешиваем целые числа и числа с плавающей точкой, результат будет таким же, как если бы оба операнда были числами с плавающей точкой, поскольку в этом случае перед делением целое преобразуется в число с плавающей точкой.

     Указанные свойства операции деления целых чисел оказываются довольно удобными при решении некоторых задач. Очень скоро мы приведем соответствующий пример. Нам осталось рассмотреть еще один важный вопрос, что происходит в тех случаях, когда в одном операторе используется несколько операций? Это и послужило нам темой обсуждения, приведенного ниже.

     Рассмотрим следующую строку:

butter = 25.0 + 60.0 * n / SCALE;

     В этом операторе имеются операции сложения, умножения и деления. Какая операция будет выполнена первой? Будет ли 25.0 складываться с 60.0, затем результат 85.0 умножаться на n, а произведение делиться на значение константы SCALE? Или 60.0 умножается на n, результат складывается с 25.0, а сумма затем делится на величину SCALE? Или же существует какой-то другой порядок выполнения операций? Пусть переменная n равна 6.0, а константа SCALE - 2.0. Если вы выполните данные операции, используя эти значения, вы найдете, что при первом способе вычисления результат равен 255, а при втором - 192.5. При выполнении данной Си программы на машине реализуется, по-видимому, какой-то другой порядок вычислений, поскольку на деле переменная butter получит значение 205.0.

     Совершенно очевидно, что изменение порядка выполнения действий может приводить к различным результатам, поэтому язык Си нуждается в наборе непротиворечивых правил, указывающих, какое действие осуществлять первым. Язык Си делает это, задавая приоритет той или иной операции. Каждой операции назначается уровень старшинства. Умножение и деление имеют более высокий уровень, чем сложение и вычитание, поэтому они выполняются первыми. Если же две операции имеют один и тот же уровень старшинства, они выполняются в том порядке, в котором присутствуют в операторе. Для большинства операций обычный порядок - слева направо. (Операция = является исключением из этого правила.) Поэтому в операторе

butter = 25.0 + 60.0 * n / SCALE;

порядок операций следующий:

60.0 * n - первое умножение (или, возможно, деление) (если n = 6, то 60.0 * n = 360.0).

360.0/SCALE - второе умножение (или, возможно, деление) и наконец (поскольку SCALE = 2.0):

25.0 + 180.0 - первое сложение (или, возможно, вычитание) дает 205.0.

     Многие программисты предпочитают представлять порядок вычислений с помощью диаграммы специального вида, называемой "правом выражения". Ниже приводится пример такой диаграммы. Диаграмма показывает, как исходное выражение сводится к одному значению.

     Если вы захотите, скажем, чтобы сложение выполнялось перед делением, тогда вы должны делать то же, что и мы в приведенной ниже строке:

hour = (25.0 + 60.0 * n) / SCALE;

В первую очередь выполняется все, что заключено в скобки; внутри действуют обычные правила. В данном примере сначала вы умножение, а затем сложение. С помощью этих действий вычисляется выражение в скобках, и только потом результат делится на значение константы SCALE.

     В языке Си имеется около 40 операций, но некоторые из них используются гораздо чаще, чем другие. Те операции, которые мы толькo что рассмотрели, являются наиболее общеупотребительными. Кроме того, нам хотелось бы привести еще три полезные операции.

     Операция деления по модулю используется в целочисленной арифметикe. Ее результатом является остаток от деления целого числа, стоящего слева от знака операции, на число, расположенное справa от него. Например, 13 % 5 (читается как "13 по модулю 5") имеет значение 3, поскольку справедливо равенство 13 = 2*5 + 3.

     Не пытайтесь производить данную операцию над числами с плавающей точкой она просто не будет выполняться.

     На первый взгляд эта операция может показаться некоторым экзотическим средством, используемым лишь математиками, но на самом деле она применяется на практике и довольно удобна при программировании ряда задач. Одно широко распространенное применение - содействие пользователю в управлении ходом программы. Предположим, например, что вы пишите программу обработки счетов, которая должна предусматривать дополнительную плату раз в три месяца. Для этого нужно только вычислить оста ток от деления номера месяца на 3 (т.е. month % 3), проверить, равен ли результат 0, и, если равен, добавить к счету величину дополнительной платы. После того как вы познакомились с "оператором if", вы сможете лучше представить себе, как все это работает.

     Операция увеличения осуществляет следующее простое действие: она увеличивает значение своего операнда на единицу. Существуют две возможности использования данной операции, первая:

     когда символы ++ находятся слева от переменной (операнда), - "префиксная" форма,

и вторая:

     когда символы ++ стоят справа от переменной, - "постфиксная" форма.

Эти две формы указанной операции различаются между собой только тем, в какой момент осуществляется увеличение операнда. Сначала мы обсудим сходство указанных двух форм, а затем вернемся к различиям. Короткий пример, приведенный ниже, показывает, как выполняется данная операция.

/*выполнение сложения */

main( ) /*увеличение префиксная и постфиксная формы */

{

int ultra = 0, super = 0;

 while (super < 6)

 {

     super++;

    ++ultra;

    printf(" super = %d, ultra = %d\n", super, ultra);

}

}

Результаты работы программы "выполнение сложения" выглядят слeдyющим образом

super = 1, ultra = 1

super = 2, ultra = 2

super = 3, ultra = 3

super = 4, ultra = 4

super = 5, ultra = 5

     Вот это да! Мы досчитали до 5! Дважды! Одновременно! (Если вы захотите считать дальше, вам необходимо будет только изменить параметр, определяющий верхний предел счета в операторе while).

     Признаемся, что мы могли бы получить тот же результат, заменив два оператора увеличения следующими операторами присваивания

super = super + 1, ultra = ultra + 1,

     Данные операторы выглядят достаточно простыми. В связи с этим возникает вопрос, зачем нужен еще один дополнительный оператор, не говоря уже о двух, да еще в сокращенной форме?

     Во-первых, компактная форма делает ваши программы более изящными и легкими для понимания. Эти операции придают им блеск, что приятно само по себе.

Например, мы можем переписать часть программы "размер обуви2" следующим образом.

size = 3.0;

while(size < 18.5) {foot = SCALE*size + OFFSET;printf("%10.1f %20.2f дюймов\n", size, foot);++size;}

     При этом способе мы еще не воспользовались всеми преимуществами операции увеличения. Мы можем сократить данный фрагмент так

size = 2.0;while(++size < 18.5) {

foot = SCALE *size + OFFSET;

printf( %10.1f  %20.2f дюйма\n" , size, foot);

 }

     Здесь мы объединили в одном выражении операцию увеличения переменной на 1 и проверку истинности условия в операции while. Подобного типа конструкция настолько часто встречается в языке Си, что заслуживает более подробного рассмотрения. Во-первых, как она работает. Очень просто значение переменной size увеличивается на единицу, а затем сравнивается с 18.5. Если оно меньше, то выполняются операторы, заключенные в фигурные скобки. После этого переменная size увеличивается на единицу один раз и т. д. Данный цикл повторяется до тех пор, пока значение переменной size не станет слишком большим. Мы изменили значение переменной size с 3.0 на 2.0, чтобы скомпенсировать увеличение переменной size перед ее первоначальным использованием для вычисления переменной foot.

     Каждой операции увеличения соответствует некоторая операция уменьшения, при этом вместо символов ++ мы используем --

-- count, /* префиксная форма операции уменьшения */

count --, /* постфиксная форма операции уменьшения */

     Ниже приводится пример, иллюстрирующий, как машины могут быть законченными лириками

/* бутылки*/

#define MAX 100

main( )

 {

int count = MAX + 1;

while(--  count > 0)

 {

     printf(" %d бутылок пива на полке, %d бутылок пива!\n", count, count);

    printf(" Сними одну и пусти ее по кругу, \n");

    printf("%d бутылок пива! \n \n", count-1); }}

Начальные результаты выглядят так:

100 бутылок пива на полке, 100 бутылок пива!

Сними одну и пусти ее по кругу,

99 бутылок пива!

99 бутылок пива на полке, 99 бутылок пива!

Сними одну и пусти ее по кругу,98 бутылок пива!

Постепенно количество бутылок сходит на нет, и программа завершит свою работу следующим образом

1 бутылок пива на полке, 1 бутылок пива!

Сними одну и пусти ее по кругу,

0 бутылок пива!

     По-видимому, у нашего законченного лирика имеются трудности со склонением существительных с количественными числительными, но это можно устранить, используя условные операторы, показываемые в гл. 7. Необходимо заметить, что смысл операции > словами выражается как "больше". Так же как и операция <, она является "операцией отношения". Подробнее операции отношения мы рассмотрим внизу.

     В соответствии с принятым в языке Си порядком вычислений операции увеличения и уменьшения имеют очень высокий уровень старшинства; только круглые скобки обладают более высоким приоритетом. Поэтому выражение x*y++ означает (x)*(y++), а не (x*y)++, что очень удобно, поскольку последнее выражение смысла не имеет. (Операции увеличения и уменьшения применяются к переменной, в то время как произведение х*у само по себе не является переменной в отличие от сомножителей).

     Не путайте только старшинство этих операций с порядком вычислений. Предположим, у нас есть последовательность операторов:

y  = 2;

n  = 3;

nextnum = (у + n ++ )*6;

Какое значение примет переменная nextnum? Подставляя в выражение соответствующие значения, получаем

nextnum = (2 + 3)*6= 5*6 = 30

     Только после того как выражение вычислено, значение переменной n увеличивается до 4. Старшинство операций говорит, что операция ++ имеет отношение только к n; кроме того, оно указывает, когда значение переменной n используется при вычислении выражения, но момент изменения значения n определяется семантикой данной операции.

     Вы можете попасть в глупое положение, если попытаетесь использовать операцию увеличения в неподходящих случаях. Например, вы могли бы захотеть улучшить нашу программу вывода на печать целых чисел и их квадратов, заменив имеющийся там цикл while следующей конструкцией :

while (num < 21)

{

printf("%10d  %10d\n", num*num++);

}

     Эта модификация выглядит разумной. Мы печатаем число num, умножаем его само на себя, чтобы получить его квадрат, а затем увеличиваем значение num на единицу. На некоторых машинах эта программа даже может работать. Но не на всех. Проблема состоит в том, что при выполнении функции printf(), когда определяются печатаемые значения, вычисление последнего аргумента может выполниться сначала, и приращение переменной n произойдет до того, как будет определен первый аргумент. Поэтому, вместо, скажем, такой строки

5

будет напечатано

6

     Правила языка Си предоставляют компилятору возможность выбрать, какой аргумент функции вычислять первым, это повышает эффективность работы компилятора, но может приводить и к некоторым проблемам, если операция увеличения выполняется над одним из аргументов функции.

     Другим возможным источником неприятностей служит оператор вида

ans = num/2 + 5*(1 + num++);

     Опять проблема заключается в том, что компилятор может выполнять действия не в том порядке, который вы ожидали. Вы можете считать, например, что сначала он определит значение num/2, а затем перейдет к другой части выражения. Но компилятор может вычислить сначала последний член, увеличить переменною num, а затем использовать новое значение при нахождении num/2. Никакой гарантии в этом случае не существует.

Избежать эти трудности достаточно просто:

     1. Не применяйте операции увеличения или уменьшения к переменной присутствующей в более чем одном аргументе функции.

     2. Не применяйте операции увеличения или уменьшения к переменной, которая входит в выражение более одного раза.

    Мы использовали термины "выражение" и "оператор" на протяжении всех первых глав; теперь настало время изучить их более подробно. Операторы служат основными элементами, из которых строится программа на языке Си; большинство же операторов сосостоит из выражений. Исходя из этого, вначале разумно рассмотреть выражения, что мы и сделаем.  

     Выражение представляет собой объединение операций и операндов. (Напомним, что операндом называется то, над чем выполняется операция.) Простейшее выражение состоит из одного операнда, отталкиваясь от него, вы можете строить более сложные конструкции. Приведем несколько выражений.

4

-64+21

a*(b + c/d)/20

q = 5*2

х = ++q % 3 q > 3

     Нетрудно заметить, что операнды могут быть константами, переменными или их сочетаниями. Некоторые выражения состоят из меньших выражений, которые мы можем назвать подвыражениями. Например, с/d - это подвыражение в нашем четвертом примере.

     Важным свойством языка Си является то, что каждое выражение в Си имеет значение. Чтобы определить это значение, мы выполняем операции в порядке, определяемом уровнями старшинства. Значения первых нескольких выражений очевидны, но что можно сказать относительно выражений со знаком = ? Они просто имеют те же значения, что и переменная, стоящая слева от знака =. Эта переменная получает его в результате вычисления выражения, стоящего справа от знака. А выражение q > 0? Подобное выражение, связанное с операцией отношения, имеет значение 1, если оно истинно, и 0, если оно ложно. Приведем несколько выражении и их значения

Выражение            Значение

-4+6                       2

с = 3 + 8                 11

5 > 3                      1

6 + (с = 3 + 8)         17

     Последний пример выглядит довольно странно. Но он полностью соответствует правилам языка Си, поскольку данное выражение представляет собой сумму двух подвыражении, каждое из которых имеет значение.

     Операторы служат основными строительными блоками программы. Программа состоит из последовательности операторов с добавлением небольшого количества знаков пунктуации. Оператор является законченной инструкцией для компьютера. В языке Си указанием на наличие оператора служит символ "точка с запятой", стоящий в конце него. Поэтому

legs = 4

это всего лишь выражение (которое может быть частью большего выражения), но

legs = 4;

является оператором. Что делает инструкцию законченной? Она должна выполнять некоторое действие полностью. Выражение

2 + 2

не является законченной инструкцией, а служит указанием компьютеру сложить 2 и 2, но не говорит, что делать с результатом.

kids = 2 + 2;

служит указанием компилятору (а затем компьютеру) поместить результат (4) в ячейку памяти, помеченную именем kids. После записи в память числа 4 компьютер может приступить к выполнению следующих действий.

     До сих пор мы познакомились с четырьмя типами операторов. Далее приводится краткий пример, в котором используются все четыре типа.

/ * сумма */

main( ) /* нахождение суммы первых 20 целых чисел */

{

int count, sum;   /* оператор описания */

count = 0;   /* оператор присваивания */

 sum = 0;    /* то же самое */

 while(count++ < 20)   /* while */

    sum = sum + count;   /* оператор*/

printf (" sum = %d\n" , sum);   /* вызовфункции*/

}

     Давайте обсудим этот пример. К данному моменту оператор описания должен быть вам уже довольно хорошо знаком. Тем не менее мы напомним, что с его помощью определяются имена и типы переменных и им отводятся ячейки памяти.

     Оператор присваивания - это основная рабочая сила большинства программ с его помощью переменной присваивается некоторое значение. Он состоит из имени переменной, за которым следует знак операции присваивания (=), а затем выражение, оканчивающееся символом "точка с запятой". Отметим, что оператор while включает в себя оператор присваивания. Оператор вызова функции приводит к выполнению последовательности операторов, образующих тело функции. В нашем примере функция printf( ) вызывается для того, чтобы вывести на печать результаты работы программы.

Оператор while состоит из трех различных частей: это ключевое слово while, затем проверяемое условие, заключенное в круглые скобки, и, наконец, оператор, который выполняется в том случае если условие истинно. Тело цикла состоит из одного оператора. Он может быть простым, как в данном примере (причем в этом случае не требуется заключать его в фигурные скобки), или составным как в некоторых предыдущих примерах (тогда фигурные скобки абсолютно необходимы). Вы сможете прочесть о составных операторах чуть позже.

     "Составной оператор" представляет собой два или более операторов, объединенных с помощью фигурных скобок; он называется также "блоком". В нашей программе размер обуви 2 мы использовали такой оператор, чтобы иметь возможность включить в оператор while несколько простых операторов. Сравните между собой фрагменты программы:

/* фрагмент1 */

index = 0;

while (index ++  < 10) sam = 10 * index +  2;

printf(" sam = %d\n", sam);

 /* фрагмент2*/

index = 0;

while(index ++  < 10) {

sam = 10*index + 2;

printf(" sam = %d\n", sam);

}

     В фрагменте 1 в цикл while включен только оператор присваивания. (При отсутствии фигурных скобок область действия оператора while распространяется от ключевого слова while до следующего символа "точка с запятой".) Печать данных будет произведена только один раз - после завершения цикла.

     В фрагменте 2 наличие фигурных скобок гарантирует, что оба оператора являются частью цикла while, и печать результатов будет изводиться на каждом шаге работы цикла. Весь составной оператор рассматривается как один оператор, являющийся составной частью оператора while.

     Выражение состоит из операций и операндов. Примерами простейших выражений являются константы или переменные (операция отсутствует), такие, как 22 или beebop. Более сложные выражения - это 55 + 22 и vap = 2*(vip + (mgx = 4 )).

     Оператор служит камандой компьютеру. Операторы бывают простыми и составными. Простые операторы оканчиваются символом "точка с запятой". Примеры:

1. Операторы описания                      int toes;

2. Операторы присваивания               toes = 12;

3. Операторы вызова функции           printf(" %d\n", toes);

4. Управляющие операторы               while (toes < 20) toes = toes + 2;

5. Пустой оператор                             ;

     Составные операторы, или блоки, состоят из одного или более операторов (которые в свою очередь сами могут быть составными), заключенных в фигурные скобки. Оператор while, приведенный ниже, содержит, например, составной oпeратор:

while(years < 100) {

wisdom = wisdom + 1;

printf(" %d  %d\n" , years, wisdom);

}

 В операторах и выражениях, вообще говоря, должны использоваться переменные и константы только одного типа. Если все же вы смешаете типы в одном выражении, то компилятор с языка Си не считает программу неправильной, как это произошло бы при программировании на Паскале. Вместо этого компилятор использует набор правил для автоматического преобразования типов. Это очень удобно, но может оказаться и опасным, особенно если вы допустили смешение типов нечаянно. (Например, программа lint, работающая в операционной системе UNIX, проверяет несоответствие типов.) Нам представляется разумным привести несколько основных правил, касающихся преобразования типов:

     1. Если операция выполняется над данными двух различных типов, обе величины приводятся к "высшему" из двух типов. Этот процесс называется "повышением" типа.

     2. Последовательность имен типов, упорядоченных от "высшего" к "низшему", выглядит так: double, float, long, int, short и char. Применение ключевого слова unsigned повышает ранг соответствующего типа данных со знаком.

     3. В операторе присваивания конечный результат вычисления выражения в правой части приводится к типу переменной, которой должно быть присвоено это значение. Данный процесс может привести к "повышению" типа, как описано выше, или к "понижению, при котором величина приводится к типу данных, имеющему более низкий приоритет.

     Повышение" типа обычно происходит гладко, в то время как понижение" может привести к затруднениям. Причина этого проста: все число целиком может не поместиться в элементе данных низшего типа. Переменная типа char может иметь целое значение 101, но не 22334. Пример, приведенный ниже, иллюстрирует применение этих правил.

/* Преобразования*/

main()

{

char ch;

int i;

float fl;

fl = i  = ch = 'А'; /* строка8 */

printf(" ch = %c, i = %d, fl = %2.2f\n", ch, i, fl);

ch = ch + 1;  /* строка10 */

i = fl + 2*ch; /* строка11 */

fl = 2.0*ch + 1;      /* строка12*/

printf(" ch = %c,     i =  %d, fl = %2.2f\n", ch, i, fl);ch = 2.0e30;  /* строка 14 */

printf(" Теперь ch    =  %с \n" , ch);

}

Выполнив программу "преобразования", получим следующие результаты:

ch =A, i = 65, fl = 65.00

ch =B, i = 197, fl = 329.00

Теперь  ch =

Строки 8 и 9: Величина ' А' присваивается символьной переменной ch. Переменная i получает целое значение, являющееся преобразованием символа ' А' в целое число, т. е ' 65'. И наконец, перемен ная fl получает значение 65.00, являющееся преобразованием числа 65 в число с плавающей точкой.

Строки 10 и 13: Значение символьной переменной 'А' преобразуется в целое число 65, к которому затем добавляется 1. После этого получившееся в результате число 66 преобразуется в код символа В и помещается в переменную ch.

Строки 11 и 13. При умножении на 2 значение переменной ch преобразуется в целое число (66). При сложении с величиной переменной fl получившееся в результате число (132) преобразуется в число с плавающей точкой. Результат (197.00) преобразуется в число целого типа и присваивается переменной i.

Строки 12 и 13. Перед умножением на 2.0 значение переменной ch(' В') преобразуется в число с плавающей точкой. Перед выполнением сложения величина переменной i(197) преобразуется в число с плавающей точкой, а результат операции (329.00) присваивается переменной fl.

Строки 14 и 15: Здесь производится попытка осуществить преобразование типов в порядке убывания старшинства - переменная ch полагается равной сравнительно большому числу. Результаты оказываются неутешительными. Независимо от переполнения и усечения, которые имеют место, в итоге на нашей системе мы пoлучили код, соответствующий какому-то непечатаемому знаку.

     На самом деле существует еще один вид преобразования типов. Для, сохранения точности вычислений при арифметических операциях все величины типа float преобразуются в данные типа double. Это существенно уменьшает ошибку округления. Конечный результат, естественно, преобразуется обратно в число типа float, если это диктуется соответствующим оператором описания. Вам нет необходимости заботиться о выполнении подобных преобразований, но должно быть приятно сознавать, что компилятор стоит на страже ваших интересов.

     Самое лучшее - это вообще избегать преобразования типов особенно в порядке убывания ранга. Но иногда оказывается удобным применять такие преобразования при условии, что вы ясно представляете себе смысл выполняемых действий. Преобразования типов, которые мы обсуждали до сих пор, выполнялись автоматически. Кроме того, существует возможность точно указывать тип данных, к которому необходимо привести некоторую величину.

     Этот способ называется "приведением" типов и используется следующим образом: перед данной величиной в круглых скобках записывается имя требуемого типа. Скобки и имя типа вместе образуют операцию приведения". В общем виде она записывается так

(тип)

где фактическое имя требуемого типа подставляется вместо слова "тип".

Рассмотрим две нижеследующие строки, где mice - это переменная типа int. Вторая строка содержит две операции приведения

mice = 1.6 + 1.7;mice = (int)1.6  + (int)l.7;

     В первом примере используется атоматическое преобразование типов. Сначала числа 1.6 и 1.7 складываются - результат равен 3.3. Затем путем отбрасывания дробной части полученное число преобpaзyeтcя в 3 для согласования с типом int переменной mice. Во втором примере 1.6 и 1.7 преобразуются в целые числа 1, так что переменной mice присваивается значение, равное 1+1, или 2.

     Вообще говоря, вы не должны смешивать типы; вот почему в некоторых языках это запрещено. Но бывают ситуации, когда это оказывается полезным. Философия языка Си заключается в том, чтобы не устанавливать барьеров на вашем пути, но при этом возложить на вас всю ответственность за злоупотребление предоставленной свободой.

     Ниже перечислены операции, которые мы уже обсудили.

=           Присваивает величину справа от знака переменной слева от него

 +          Прибавляет величину справа от знака к величине слева от него

-           Вычитает величину справа от знака из величины слева от него

-           Унарная операция, изменяет знак величины справа от знака

*           Умножает величину справа от знака на величину слева от него

/           Делит величину слева от знака на величину справа от него.

            Результат усекается, если оба операнда целые числа

 %         Дает остаток при делении величины слева от знака на величину

            справа от него (только для целых чисел)

++         Прибавляет 1 к значению переменной слева от знака (префиксная форма)

            или к значению переменной справа от знака (постфиксная форма)

 --         Аналогичная операции ++, но вычитает 1

sizeof    Дает размер операнда, стоящего справа, в байтах.

            Операнд может быть спецификацией типа, заключенного в круглые скобки,

            как, например, sizeof (float), или именем конкретной переменной,

            массива и т. п., например sizeof foo

(тип)     Операция приведения: приводит величину, стоящую справа, к типу,

            определяемому ключевым словом (или словами) в скобках. Например,

            (float)9 преобразует целое число 9 в число с

            плавающей точкой 9.0.

     На рис. 5.8 приведена программа, которая может оказаться полезной тем, кто занимается бегом, и которая иллюстрирует некоторые положения данной главы. Она выглядит довольно длинной, но все вычисления в ней выполняются шестью операторами, помещенными в конце. Большей частью программа занимается организацией диалога между машиной и пользователем. Мы ввели в программу достаточно большое число комментариев, чтобы сделать ее почти самодокументируемой. Просмотрите ее, а затем мы объясним некоторые ее моменты.

/* бег */

# define SM     60 /* число секунд в минуте */

# define SH   3600 /* число секунд в часе */

# define МК  0.62137 /* число миль в километре */

main()

{

float distk, distm;    /* дистанция в км и милях */

float rate;   /* средняя скорость в милях в час */

int min, sec;   /* время бега в минутах и секундах */

int time;  /* время бега в секундах */

float mtime;    /* время пробега одной мили в секундах */

int mmin, msec;    /* время пробега одной мили в минутах и секундах */

printf(" Эта программа пересчитывает ваше время пробега дистанции, выраженной в км, \n");

printf(" во время, требуемое для пробега одной мили, и вашу среднюю \n");

printf(" скорость в милях в час,\n");

printf(" Укажите, пожалуйста, дистанцию в километрах.\n");

scanf(" %f ", &distk);

printf(" Введите затем время в минутах и секундах. \n ");

printf(" Начните с ввода минут. \n");

scanf(" %d", &min);

printf(" Теперь вводите секунды. \n");

scanf(" %d", &sec);time = SM * mm + sec; /* переводит время в секунды */

distm = MK * distk; /* переводит километры в мили */

rate = distm / time*SH; /* число миль в сек * число

                    сек в час = число миль в час */

mtime = (float)time / distm;  /* время/дистанция = время на милю */

mmin = (int)mtime / SM; /* находит целое число минут */

msec = (int)mtime % SM; /* находит остаток в секундах */

printf("Bы пробежали %1.2f KM (%1.2f мили) за %d мин %d с \n",distk, distm, mm, sec);

printf(" Эта скорость соответствует пробегу мили за %d : мин", mmin);

printf("%d c.\n Ваша средняя скорость %l.2f миль/ч \n", msec, rate);

}

РИС. 5. 8. Программа, полезная для тех, кто занимается бегом

     Здесь мы применили тот же подход, который использовали в программе секунды в минуты для перевода времени, выраженного в секундах, в минуты и секунды. Кроме того, нам пришлось воспользоваться преобразованиями типов. Почему? Потому что для той части программы, которая занимается переводом секунд в ми нуты, нам требуются аргументы целого типа, а при преобразовании из метрической системы в мили используются числа с плавающей точкой. Мы применили операцию приведения для того, чтобы сделать эти преобразования явными.

     Честно говоря, нашу программу можно было бы написать, используя только автоматическое преобразование типов. Мы так и делали, применяя операцию приведения переменной mtime к типу int, чтобы при вычислении времени все операнды были целого типа. Однако такая версия компилятора работает всего на одной из двух доступных нам систем. Использование операции приведения не только проясняет ваш замысел человеку, знакомящемуся c вашей программой, но и упрощает ее компиляцию.

     Вот результат работы данной программы.

Эта программа пересчитывает ваше время пробега дистанции, выраженной в км,во время, требуемое для пробега одной мили, и вашу среднюю скорость, в милях в час.

Укажите, пожалуйста дистанцию в километрах.10,0.Введите затем время в минутах и секундах.

Начните с ввода минут.36.Теперь введите секунды.23Вы пробежали 10,00 км (6,21 мили) за 36 мин. 23 с.

Эта скорость соответствует пробегу мили за 5 мин 51 с.

Ваша средняя скорость 10.25 миль/ч

1. Предположим, все переменные имеют тип int. Определите значение каждой из последующих переменных:

     а.     х = (2+3)*6,

     б.     х = (12+6)/2*3,

     в.     y = x = (2+3)/4,

     г.     y = 3 + 2*(x = 7/2 ),

     д.     x = (int)3.8 + 3.3,

1.  а. 30

     б. 27(а не 3). Результат 3 можно получить в случае (12 + 6)/(2*3)

     в. х = 1, у = 1 (деление целых чисел)

     г. х = 3 (деление целых чисел) и у = 9

     д. х = 6, так как (int)3.8=3.3 + 3.3 = 6.3, это число будет преобразовано в число 6, поскольку х имеет тип int

     Теперь возьмемся за что-нибудь несколько более сложное чем чтение и вывод на печaть oднoгo cимвола - например за вывод на печать групп символов. Жeлaтeльнo также, чтобы в любой момент можно было остановить работу программы; для этого спроектируем ее так, чтобы она прекращала работу при получении какого-нибудь специального символа, скажем *. Поставленную задачу можно решить, используя цикл while:

/*ввод-вывод2 */

/*ввод и печать символов до поступления завершающего символа*/

#include

#define STOP *  /*дает символу * символическое имя STOP*/

main()

{

char ch;

ch = getchar;  /* строка 9 */

while(ch!= STOP){  /* строка 10 /

putchar (ch);        / * строка 11  */

ch=getchar ();      / * строка 12  */

}

}

     В данном примере была использована структура программы, обсуждавшаяся нами в конце гл. 5 (вопрос 3). При первом прохождении тела цикла функция putchar() получает значение своего аргумента в результате выполнения оператора, расположенного в строке 9; в дальнейшем, вплоть до завершения работы цикла, значением этого аргумента является символ, передаваемый программе функцией getchar( ), расположенной в строке 12. Мы ввели новую операцию отношения !=, смысл которой выражается словами "не равно". В результате всего этого цикл while будет осуществлять чтение и печать символов до тех пор, пока не поступит признак STOP. Мы могли бы опустить в программе директиву #define и использовать лишь символ * в операторе while, но наш способ делает смысл данного знака более очевидным.

     Перед тем как приступить к выполнению этой замечательной программы на своей машине, взгляните на ее следующий вариант. Программа, приведенная ниже, делает то же самое, но стиль ее написания лучше отвечает духу языка Си:

/* ввод-выводЗ */

#include

#define STOP *

main( )

{

char ch;

while ((ch=getchar( )) != STOP) /* строка 8 */

putchar (ch);

}

     Одна строка 8 этой программы заменяет строки 9, 10 и 12 программы ввод-вывод2. Как же работает этот оператор? Начнем с того, что рассмотрим содержимое внутренних скобок:

ch = getchar( )

Это - выражение. Его смысл заключается в вызове функции getchar( ) и присваивании полученного значения переменной ch. Одним таким действием мы выполним то, чему в программе ввод-вывод2 были посвящены строки 9 и 12. Далее напомним, что любое выражение имеет значение и что значение выражения, включающего в себя операцию присваивания, совпадает со значением переменной, расположенной слева от знака = . Следовательно, значение выражения (ch = getchar( )) - это величина переменной ch, так что

(ch = getchar( )) ! = STOP    

имеет то же действие, что и

ch != STOP    

     Тем самым выполняется проверка, которую в программе ввод-вывод2 осуществлял оператор, расположенный в строке 10. Конструкции подобного сорта (объединение в одном выражении операций присваивания и сравнения) довольно часто используются при программировании на языке Си:

     Аналогично нашему предыдущему примеру, в котором применялась конструкция while (++ size < 18.5), данная форма записи обладает тем преимуществом, что позволяет объединять в одном выражении проверку условия окончания цикла и действие по изменению одного из операндов операции сравнения. Подобная структура очень напоминает нам рассуждения, которыми мог бы сопровождаться данный процесс: "Я читаю символ, анализирую его и решаю, что делать дальше".

     Теперь вернемся к нашей программе и попробуем ее выполнить. Если в вашей системе реализован небуферизованный ввод, результат может выглядеть, например, следующим образом:

ИИннттеерреесснноо   ppаaббooттaаеeтт   ллии   ооннаа . Думаю что да.

     При вводе все символы вплоть до признака STOP (звездочка), медленно отображаются на экране (эхо-печать). Дублируются даже пробелы. Однако, как только вы ввели признак STOP, работа программы прекращается и все, что вы набираете на пульте после этого, появляется на экране без эхо-дублирования.

     Теперь посмотрим, что будет происходить в системе, обладающей буферизованным вводом. В этом случае программа не начнет работать до тех пор, пока вы не нажмете на клавишу [ввод]. Вот пример возможного диалога

Интересно, работает ли она. Гм , не знаю [ввод].

Интересно, работает ли она.

     Первая строка была целиком передана программе. Программа последовательно читает эту строку по одному символу и также по одному символу выводит на печать до тех пор, пока не встретит символ *.

     Теперь напишем несколько более полезную программу. Мы заставим ее подсчитывать символы, которые она читает. Нам требуется для этого ввести в предыдущую программу лишь некоторые изменения

 /* подсчет символов! */

#define STOP *

main(  )

{

        char ch;

        int count =0;  /* инициализация счетчика символов 0 */

        while ((ch = getchar( ))!= STOP)

 {

           putchar (ch);

           count++;       /* прибавить 1 к счетчику */

}

printf (" \n Всего было прочитано %d символов \n ' , count);

 }

     Давайте подумаем, какие дополнительные усовершенствования можно ввести в программу, используя только те средства, которыми мы владеем. Первое, что легко можно сделать - это заменить признак окончания ввода данных. Но можно ли предложить что-то лучшее, чем символ *? Одной из возможностей является использование символа "нова строка" (\n). Для этого нужно лишь переопределить признак STOP.

#define STOP   ' \n '

     Какой это даст эффект? Очень большой ведь символ "новая стрoка" пересылается при нажатии клавиши [ввод], следовательно, в результате наша программа будет обрабатывать одну вводимую строку. Предположим, например, что мы внесли указанное изменение в программу подсчет символов1, а затем при ее выполнении ввели следующую строку:

О! Быть сейчас во Фресно, когда здесь лето, [ввод]

В ответ на экране появятся следующие строки

О! Быть сейчас во Фресно,  когда здесь лeтo,  Всего бьпо прсчитано 43 симвoлa

     (Если бы мы не включили в управляющую строку оператора printf( ) в качестве первого символа признак \n, второе сообщение появилось бы справа от запятой, после слова лето. Мы предпочли избежать такого склеивания строк).

     Признак, появляющийся в результате нажатия клавиши [ввод] не входит в число символов (43), подсчитанных программой, поскольку подсчет осуществляется внутри цикла.

     Каким может быть идеальный признак STOP? Это должен быть такой символ, который обычно не используется в тексте и следовательно, не приводит к ситуации, когда он случайно встретится при вводе, и работа программы будет остановлена раньше чем мы хотели бы.

     Проблема подобного сорта не нова, и, к счастью для нас, она уже была успешно решена проектировщиками вычислительных систем. На самом деле задача, которую они рассматривали, была не сколько отличной от нашей, но мы вполне можем воспользоваться их решением. Занимавшая их проблема касалась "файлов". Файлом можно назвать участок памяти, в который помещена некоторая информация. Обычно файл хранится в некоторой долговременной памяти, например на гибких или жестких дисках или на магнитной ленте. Чтобы отмечать, где кончается один файл и начинается другой, полезно иметь специальный символ, указывающий на конец файла. Это должен быть символ, который не может появиться где-нибудь в середине файла, точно так же как выше нам требовался символ, обычно не встречающийся во вводимом тексте. Решением указанной проблемы служит введение специального признака, называемого "End-of-File" (конец файла), или EOF, для краткости. Выбор конкретного признака EOF зависит от типа системы он может состоять даже из нескольких символов. Но такой признак всегда существует, и компилятор с языка Си, которым вы пользуетесь, конечно же "знает", как такой признак действует в вашей системе.

                                                  РИС. 6.4. Структура текстового файла с признаком EOF

     Каким образом можно воспользоваться символом EOF? Обычно его определение содержится в файле . Общеупотребительным является определение

#define EOF (-1)

     Это дает возможность использовать в программах выражения, подобные, например, такому

while ((ch=getchar( ))!= EOF)

     Поэтому мы можем переписать нашу предыдущую программу, осущecтвляющyю ввод и эхо-печать символов, так:

/* ввод-вывод4 */

#include < stdio.h>

main( )

{

int ch;

while ((ch = getchar( ))! = EOF)

putchar (ch);

}

Отметим следующие моменты:

     1. Нам не нужно самим определять признак EOF, поскольку заботу об этом берет на себя файл stdio.h.

     2. Мы можем не интересоваться фактическим значением символа EOF, поскольку директива #define, имеющаяся в файле stdio.h, позволяет нам использовать его символическое представление.

     3. Мы изменили тип переменной ch с char на int. Мы поступили так потому, что значениями переменных типа char являются целые числа без знака в диапазоне от 0 до 255, a признак EOF может иметь числовое значение -1. Эта величина недопустима для переменной типа char, но вполне подходит для переменной типа int. К счастью, функция getchar() фактически возвращает значение типа int, поэтому она в состоянии прочесть символ EOF.

     4. Переменная ch целого типа никак не может повлиять на работу функции putchar( ). Она просто выводит на печать символьный эквивалент значения аргумента.

     5. При работе с данной программой, когда символы вводятся с клавиатуры, необходимо уметь вводить признак EOF. He думайте, что вы можете просто указать буквы E-О-F или число -1. (Число -1 служит эквивалентом кода ASCII данного символа, а не самим этим символом. Вместо этого вам необходимо узнать, какое представление используется в вашей системе. В большинстве реализаций операционной системы UNIX, например, ввод знака [CTRL/d] (нажать на клавишу [d], держа нажатой клавишу [CTRL]) интерпретируется как признак EOF. Во многих микрокомпьютерах для той же цели используется знак [CTRL/z].

     Приведем результат работы программы ввод-вывод4 в системе, обладающей буферизованным вводом:

0на идет во всей красе -

Она идет во всей красе -

Светла, как ночь ее страны.Светла, как ночь ее страны.

                       Лорд Байрон

                       Лорд Байрон

[CTRL/z]

     Каждый раз при нажатии клавиши [ввод] производится обработка символов, попавших в буфер, и копия строки выводится на печать. Это продолжается до тех пор, пока мы не введем признак EOF.

     Давайте остановимся и подумаем о возможностях программы ввод-вывод4. Она осуществляет вывод на экран символов независимо от того, откуда они поступают. Предположим, мы сумели сделать так, что программа вводит символы из некоторого файла. В этом случае она будет осуществлять вывод содержимого файла на экран и остановится только тогда, когда достигнет конца файла, поскольку обнаружит признак EOF. Или предположим, что у нас есть способ организовать вывод результатов работы программы в некоторый файл. Тогда можно набрать какой-нибудь текст на клавиатуре и при помощи программы ввод-вывод4 поместить его во внешнюю память. Или мы могли бы выполнить оба действия одновременно: например, осуществить ввод данных из одного файла и переслать их в другой. В этом случае программа ввод-вывод4 использовалась бы для копирования файлов. Следовательно, наша маленькая программа могла бы просматривать содержимое файлов, создавать новые файлы и получать копии файлов. Неплохо для такой короткой программы! Ключ к решению этих проблем - в управлении вводом и выводом. Это послужит темой представленного ниже обсуждения.

Предположим, вы осуществили компиляцию программы ввод-вывод4 и поместили выполняемый объектный код в файл с именем getput4. Затем, чтобы запустить данную программу, вы вводите с терминала только имя файла

getput4

и программа выполняется так, как было описано выше, т. е. получает в качестве входных данных символы, вводимые с клавиатуры. Теперь предположим, что вы хотите посмотреть, как наша программа работает с "текстовым файлом" с именем words. (Текстовый файл - это файл, содержащий некоторый текст, т е. данные в виде символов. Это может быть, например, очерк или программа на языке Си. Файл, содержащий команды на машинном языке, например файл, полученный в результате компиляции данной программы, не является текстовым. Поскольку наша программа занимается обработкой символов, она должна использоваться вместе с текстовыми файлами.) Все, что для этого требуется - ввести вместо команды, указанной выше, следующую:

getput4  < words

     Символ < служит обозначением операции переключения, используемой в ОС UNIX. Выполнение указанной операции приводит к тому, что содержимое файла words будет направлено в файл с именем getput4. Сама программа ввод-вывод4 не знает (и не должна знать), что входные данные поступают из некоторого файла, а не с терминала; на ее вход просто поступает поток символов, она читает их и последовательно по одному выводит на печать до тех пор, пока не встретит признак EOF. В операционной системе UNIX файлы и устройства ввода-вывода в логическом смысле представляют собой одно и то же, поэтому теперь файл для данной программы является "устройством" ввода-вывода. Если вы попробуете ввести команду

getput4  < words

то в результате на экране могут появиться, например, следующие строки:

В одном мгновеньи видеть вечность,

Огромный мир - в зерне песка,

В единой горсти - бесконечность,

И небо - в чашечке цветка.

     Теперь предположим (если вы еще не устали и в состоянии что-нибудь предположить), вам хочется, чтобы слова, вводимые с клавиатуры, попадали в файл с именем mywords. Для этого вы должны ввести команду

getput4 > mywords

и начать ввод символов. Символ > служит обозначением еще одной операции переключения, используемой в ОС UNIX. Ее выполнение приводит к тому, что создается новый файл с именем mywords, а затем результат работы программы ввод-вывод4, представляющий собой копию вводимых символов, направляется в данный файл. Если файл с именем mywords уже существует, он обычно уничтожается, и вместо него создается новый. (В некоторых реализациях ОС UNIX, однако, вам предоставляется возможность защитить существующие файлы.) На экране в данном случае появятся лишь вводимые вами символы; их же копии будут направлены в указанный файл. Чтобы закончить работу программы, введите признак EOF; в системе UNIX это обычно символ [CTRL/d]. Попробуйте воспользоваться описанной здесь операцией. Если вам ничего другого не придет в голову, просто воспроизведите на своей машине пример, приведенный ниже. Знак приглашения, выводимый на экран интерпретатором команд SHELL, обозначается здесь символом %. Не забывайте оканчивать каждую введенную строку символом [возврат], чтобы содержимое буфера пересылалось в программу.

% getput4 > mywords

у вас не должно быть трудностей с запоминанием того, какая операция переключения для чего предназначена. Необходимо помнить только, что знак каждой операции указывает на направление информационного потока. Вы можете по ассоциации представлять себе этот знак в виде воронки. [CTRL/d]

     После того как введен символ [CTRL/d], программа заканчивает свою работу и возвращает управление операционной системе UNIX, на что указывает повторное появление знака приглашения. Как убедиться в том, что наша программа вообще работала? В ОС UNIX существует команда Is, которая выводит на экран имена файлов; обращение к ней должно продемонстрировать вам, что файл с именем mywords теперь существует. Чтобы проверить его содержимое, вы можете воспользоваться командой cat или запустить заново программу ввод-вывод4, направляя в нее на этот раз содержимое входного файла.

% getput4 < mywords

     Предположим теперь, что вы хотите создать копию файла mywords и назвать ее savewords. Введите для этого команду

getput4 < mywords > savewords

и требуемое задание будет выполнено. Команда

getput4  > savewords < mywords

приведет к такому же результату, поскольку порядок указания операций переключения не имеет значения. Нельзя использовать в одной команде один и тот же файл и для ввода и для вывода одновременно.

getput4 mywords             НЕПРАВИЛЬНО

     Причина этого заключается в том, что указание операци, > mywords приводит к стиранию исходного файла перед его использованием в качестве входного.

     Здесь мы главным образом рассмотрим, чем отличаются другие операционные системы от ОС UNIX; поэтому если вы пропустили предыдущий раздел, вернитесь назад и прочтите его.

     На большинстве машин, в которых реализован компилятор с языка Си, операцию переключения можно использовать либо для всех программ, благодаря поддержке операционной системы, либо только для программ, написанных на Си, благодаря наличию компилятора с этого языка. Ниже prog будет именем выполняемой программы, a file1 и file2 - именами файлов.

     Рассмотрим различные устройства ввода-вывода, поскольку теперь мы хотим обсудить вопрос о том, как приспособить реализацию компилятора с языка Си к требованиям конкретной вычислительной системы. Многие из современных микрокомпьютеров спроектированы на основе микропроцессорных интегральных схем (ИС) INTEL 8086 и INTEL 8088. Наиболее известным является персональный компьютер IBM PC, в котором применяются ИС второго типа. Конкретный пример, который приведен ниже, относится к упомянутому компьютеру, но обсуждаемые принципы применимы и при рассмотрении других мини-машин, построенных на базе семейства микропроцессоров 8086/8088.

     В компьютере типа IBM PC кроме ИС 8088 имеются и другие устройства, например клавиатура, громкоговоритель, возможно, накопитель на мини-кассете или магнитном диске, монитор, встроенная память, таймеры, а также микропроцессоры для управления потоком данных. Центральный процессор (встроенный в кристалл 8088) должен иметь возможность взаимодействовать с остальными частями компьютера. Некоторые из таких взаимодействий осуществляются при помощи адресов памяти, другие - при помощи "портов" ввода-вывода. У микропроцессора 8088 имеется 65536 портов, которые могут использоваться при различных взаимодействиях. Для связи с этим микропроцессором каждому устройству назначается свой определенный порт или порты. (Заметим, что используются не все 65536 портов!) Например, порты 992, 993, 1000-1004 используются для связи с адаптером цветной графики. Работа громкоговорителя управляется портом с номером 97. Это выглядит несколько проще, чем управление адаптером цветной графики, поэтому мы используем его для иллюстрации работы портов ввода-вывода.

     Порт 97 не управляет непосредственной работой громкоговорителя. Устройство, осуществляющее эти функции, называется "Программируемый параллельный интерфейсный контроллер 8255". Этот микропроцессор имеет три "регистра" (небольших, легко до ступных элемента памяти), в каждом из которых содержится некоторое число. Числа в регистрах используются для управления работой данного устройства. Каждый регистр связан с ИС 8088 через порт, и регистру, управляющему громкоговорителем, выделен для связи порт 97. С его помощью управление данным устройством осуществляется путем изменения числа в регистре. При посылке правильного" числа громкоговоритель издает звуковой сигнал; посылка же "неправильного" числа может вызвать ряд проблем. Поэтому нам необходимо знать, какие числа требуется посылать и как их нужно посылать. В частности, нам хотелось бы знать, как использовать язык Си для подобного рода операций.

     Существуют две операции, которые могут выполняться с помощью порта: микропроцессор 8088 может послать информацию в подсоединенное устройство или прочитать данные из него. В языке Асемблера эти операции выполняются при помощи команд OUT и IN, а в языке Си использование указанных средств зависит от компилятора. Некоторые из них предоставляют возможность вызова специальных функций (в соответствии с тем, как это обычно делается в языке Си). В компиляторах Lattice С и Supersoft С, например с этой целью применяются функции outp( ) и inp( ), в других же аналогичные функции могут носить другие имена. Если вы работаете с компилятором, в котором такие возможности отсутствуют для задания указанных функций можно либо воспользоваться ассемблером, либо просто включить в свою программу соответствующий ассемблерный код (что очень просто). В любом случае вам необходимо ознакомиться с документацией по вашему компилятору. Пока же будем предполагать, что у вас имеется возможность вызова функций outp( ) и inp( ).

     Приведем пример программы, представляющей собой первую попытку извлечь звуковой сигнал из громкоговорителя:

/* сигнал1 */

/* заставляет громкоговоритель подавать сигнал */

main( )

{

int store;

store = inp (97);               /* запоминание начального значения с помощью порта 97 */

printf("пopт  97 = %d \n", store); /* проверка результатов*/

outp(97, 79);                    /* посылает 79 в порт 97; включение громкоговорителя */

outp(97, store);                  /* восстановление начального значения */

}

     Несмотря на то что, по-видимому, вы и сами можете догадаться, что выполняют функции inp( ) и outp( ), ниже приведем их формальное описание:

inр(номер порта)

Эта функция возвращает (т. е. формирует) 8-разрядное целое значение (которое преобразуется в 16-разрядное число типа int путем добавления нулей слева), полученное из порта ввода с указанным номером. Обращение к ней не зависит от номера подключенного порта.

оuр(номер порта, значение)

Эта функция передает 8-разрядное целое значение в порт вывода с указанным номером.

Заметим, что один и тот же порт может быть как портом ввода, так и портом вывода в зависимости от того, как он используется.

     Давайте теперь выполним программу. В итоге вы можете быть не совсем удовлетворены, поскольку компьютер выключает громкоговоритель довольно быстро после включения. Было бы лучше если бы мы смогли заставить компьютер подождать немного, прежде чем выключить громкоговоритель. Как это можно сделать? Довольно просто! Нужно только дать компьютеру какую-нибудь работу" на это время. Приведенная ниже программа показывает, как этого достичь.

/* сигнал2 */

/* более длинный сигнал */

#define LIMIT 10000

int store;

int  count = 0; /* счетчик для организации задержки */

store= inp (97);

outp (97, 79);

while (count++ < LIMIT); /* задержка на время работы пустого цикла */

outp (97, store);

     Заметим, что вся работа оператора while состоит в увеличении на каждом шаге цикла) значения переменной count до тех пор, пока оно не станет равным величине константы LIMIT. Символ "точка с запятой", следующий за оператором while, - это "пустой" оператор, который не выполняет никаких действий. Поэтому программа сигнал2 включает громкоговоритель, считает до 10000, а затем выключает его. Вы можете изменять значение константы LIMIT чтобы регулировать продолжительность звучания, или можете заменить константу LIMIT переменной и использовать функцию scanf( ) для ввода соответствующего значения, определяющего продолжительность сигнала.

     Было бы прекрасно иметь возможность регулировать и высоту тона. Это и в самом деле осуществимо. После того как мы изучим функции более полно, в приложении в конце книги вы сможете познакомиться с программой, которая превращает клавиатуру терминала в клавиатуру музыкального инструмента.

1. Выражение putchar(getchar( )) является правильным. Будет ли правильным вы ражение getchar(putchar( ))?

1. Нет. У функции getchar( ) аргумент должен отсутствовать, а у функции putchar( ) аргумент обязательно должен быть.

     Простейшей формой оператора if является та, которой мы только что воспользовались:

if(выражение)оператор

     Обычно под выражением здесь понимают условное выражение, с его помощью сравниваются значения двух величин (например x > y или c == 6). Если такое выражение истинно (x больше у или c равно 6), то оператор выполняется. В противном случае он пропускается. Вообще говоря, в качестве условия может быть использовано любое выражение, и если его значение равно 0, то оно считается ложным - дальнейшие детали мы обсудим чуть позже. Оператор может быть простым, как в нашем примере, или составным (блоком), начало и конец которого отмечены фигурными скобками:

if (score > big)  printf(" Полная победа!\n"); /* простой оператор */

 if (jое > rоn)                                    /* составной оператор */

{

   joecash + + ;  printf(" Ты проиграл, Рон.\n");

}

     Простая форма оператора if позволяет выбрать оператор (возможно, составной) или пропустить его. Язык Си предоставляет также возможность выбрать любой из двух операторов путем использования конструкции if-else.

     В предыдущей главе мы привели очень простую программу шифровки сообщений, которая заменяла каждый символ следующим по порядку в таблице ASCII. К сожалению, она заменила даже символ "новая строка", что привело к объединению нескольких строк в одну. Можно исключить эту проблему, написав программу, реализующую простой выбор: если символ - "новая строка", то оставить его без изменений, в противном случае преобразовать его. Вот как это можно запрограммировать на языке Си:

/* код1 */

#include

 main( )

{

char ch;

while((ch = getchar( )) != EOF)

 {

     if(ch =='\n' ) /* оставить символ */

        putchar(ch); /* "новая строка" неизменным */

    else

        putchar(ch + 1); /* заменить остальные символы */

   }

}

В прошлый раз был использован файл, содержащий следующий текст:

Good spelling is an aid to clear writing.

Его использование в качестве теста для нашей новой программы приводит к результату:

Ура! Она работает!

     Между прочим, совсем несложно написать и программу дешифровки. Скопируйте для этого программу код1, но только замените выражение (ch + 1) на (ch - 1).

     Вы обратили внимание на общий вид оператора if-else. Он выглядит следующим образом:

if (выражение)оператор

 else

оператор

     Если выражение истинно, то выполняется первый оператор, а если ложно, то выполняется оператор, следующий за ключевым словом else. Операторы могут быть простыми или составными. Правила языка Си не требуют отступа в строке, но это стало обычной практикой. Отступ позволяет с первого взгляда заметить те операторы, выполнение которых зависит от проверяемого условия.

     Простая конструкция if позволяет нам выбирать: выполнить или нет некоторое действие; конструкция же if-else дает возможность выбрать одно из двух действий. Что делать, если нам требуется осуществить выбор из большого числа вариантов?

     Часто нам приходится осуществлять выбор более, чем из двух вариантов. Чтобы учесть это, мы можем расширить структуру if-else конструкцией else-if. Рассмотрим конкретный пример. Расценки, назначаемые за коммунальные услуги некоторыми компаниями зависят от количества потребляемой энергии. Приведем расценки, установленные за пользование электроэнергией:

Первые         240 кВт/ч:    0.05418 долл. за кВт/ч

Следующие      300 кВт/ч:    0.07047 долл. за кВт/ч

Свыше           540 кВт/ч:    0.09164 долл. за кВт/ч

     Если вас занимает этот вопрос, мы могли бы подготовить программу, вычисляющую стоимость потребляемой энергии. Приведем пример программы, являющейся первым шагом, сделанным в этом направлении:

     Когда у вас в программе имеется несколько конструкции if и else, каким образом компилятор решает, какому оператору if соответствует какой оператор else? Рассмотрим, например, фрагмент программы:

if(number > 6)

  if(number < 12)

    printf ("Вы закончили!\n");

else

printf("Простите, вы потеряли ход.\n");

     В каком случае фраза "Простите, вы потеряли ход!" будет напечатана? Когда значение переменной number меньше или равно 6, или когда оно больше 12? Другими словами, чему соответствует else: первому if или второму?

     Ответ выглядит так: else соответствует второму if, т.е. при выполнении программы результаты будут такими:

Число:       Результат:

5                Нет

10              Вы закончили!

15              Простите, вы потеряли ход!

     Существует правило, которое гласит, что else соответствует ближайшему if, кроме тех случаев, когда имеются фигурные скобки. Мы сознательно записали этот фрагмент так, как будто else соответствует первому if, но вспомните, что компилятор не обратит внимания на отступы в строках. Если мы действительно хотим чтобы else соответствовал первому if, необходимо данный фрагмент оформить следующим образом:

if(number > 6)

{

    if(number < 12) printf (" Вызакончили'\n");

}

else

    printf(" Простите, вы потеряли ход!\n");

Теперь результат может выглядеть так

Число:      Результат:

   5           Простите, вы потеряли ход!

  10          Вы закончили!

  15          Нет

КЛЮЧЕВЫЕ CЛOBA: if, else

     Операции отношения используются для сравнений. Мы уже использовали ранее некоторые из них, а сейчас приведем полный список операций отношения, применяемых при программировании на языке Си.

     Каждое условное выражение проверяется "истинно" ли оно или ложно. При этом возникает интересный вопрос: Что такое истина?

     Мы можем ответить на этот вечный вопрос по крайней мере так, как он решен в языке Си. Напомним, во-первых, что выражение в Си всегда имеет значение. Это утверждение остается вepным даже для условных выражений, как показывает пример, приведенный ниже. В нем определяются значения двух условных выражений, одно из которых оказывается истинным, а второе - ложным.

/* истина и ложь*/

main( )

{

    int true, false;

    true = (10 > 2); /* отношение истинно */

    false = (10 = =2); /* отношение ложно */

    printf("true = %d; false = %d\n" , true, false);

}

     В данном примере значения двух условных выражений присваиваются двум переменным. Чтобы не запутать читателя, мы присвоили переменной true значение выражения, которое оказывается истинным, а переменной false - значение выражения, которое оказывается ложным. При выполнении программы получим следующий простой результат:

true = 1; false = 0

     Вот как! Оказывается, в языке Си значение "истина" - это 1, a "ложь" - 0. Мы можем это легко проверить, выполнив программу, приведенную ниже.

/* проверка истинности */

main( )

 {

if(1)

    printf(" 1 соответствует истине.\n" );

else

    printf(" 1 не соответствует истине. \n");

if(0)

    printf(" 0 не означает ложь. \n");

else

    printf(" 0 означаетложь. \n");

}

     Мы скажем, что 1 должна рассматриваться как истинное утверждение, а 0 - как ложное. Если наше мнение верно, то в первом операторе if должна выполниться первая ветвь (ветвь if, а во втором операторе if - вторая (ветвь else). Попробуйте запустить программу, чтобы узнать, правы ли мы.

     Мы можем использовать 1 и 0 в качестве проверочных значений оператора if. Спрашивается, можем ли мы использовать другие числа. Если да, то что при этом происходит? Давайте проведем эксперимент.

/* if - тест */

main( )

{

if (200)

    printf("200 - это истина. \n");

if(-33)

    printf(" -33 - это истина \n");

}

Pезультаты выглядят так

200 - это истина

-33- это истина

     Очевидно, в языке Си числа 200 и -33 тоже рассматриваются как "истина". И действительно, все ненулевые величины принимаются в качестве "истины" и только 0 - как "ложь". В языке Си понятие истины оказывается чрезвычайно растяжимым.

     Многие программисты обычно пользуются этим определением истинности. Например, строку

if(goats !=0)

можно заменить такой

if(goats)

поскольку выражение (goats != 0) и выражение (goats) оба примут значение 0, или "ложь", только в том случае, если значение переменной goats равно 0. Мы думаем, что смысл второй формы записи менее очевиден, чем первой. Однако в результате компиляции она оказывается более эффективной, так как при реализации про граммы требует меньшего числа машинных операций.

     Растяжимость понятия истина в языке Си может привести и к неприятностям. Рассмотрим следующую программу:

/* занятость */

main( )

{

int age = 20;

while(age++  <= 65)

{ if((age % 20) = =0) /* делится ли возраст на 20 ? */

    printf(" Вам %d. Поздравляем с повышением!\n", age);

  if (age = 65)

    printf(" Вам %d. Преподносим Вам золотые часы \n", age);

} }

     С первого взгляда вам может показаться, что результат работы программы будет выглядеть, например, так:

Вам 40. Поздравляем с повышением

Вам 60. Поздравляем с повышением

Вам 65. Преподносим Вам золотые часы

На самом деле, однако, выход будет таким:

Вам 65. Преподносим Вам золотые часы

Вам 65. Преподносим Вам золотые часы

Вам 65. Преподносим Вам золотые часы

Вам 65. Преподносим Вам золотые часы

Вам 65. Преподносим Вам золотые часы

и т. д.- до бесконечности.

В чем дело? Это произошло не только потому, что мы плохо спроектировали программу, но и потому, что мы забыли свои собственные предостережения и использовали выражение:

if (agе= 65)

вместо

if (age == 65)

     Последствия ошибки оказались катастрофическими. Когда в процессе выполнения программа достигает указанного оператора, она проверит выражение (аgе = 65). Это выражение, включающее в себя опреацию присваивания, имеет значение, которое совпадает со значением переменной, расположенной слева от знака, т.е. с 65 (в любом случае). Поскольку 65 не равно нулю, выражение считается истинным" и выполняется команда вывода на печать. Затем, когда в программе происходит передача управления на команду проверки условия в цикле while, значение переменной аgе по-прежнему равно 65, что меньше или равно 65. Условие оказывается истинным и величина аgе увеличивается до 66 (ввиду наличия операции увеличения ++ в постфиксной форме), и тело цикла выполняется еще раз. Прекратится ли его выполнение на следующем шаге? Должно было бы, поскольку величина аgе теперь больше, чем 65. Когда программа опять попадает на наш ошибочный оператор if переменная аgе снова получит значение 65. В результате сообщение будет напечатано еще раз, затем тело цикла выполнится еще раз, и т.д. - до бесконечности (Конечно, если вы в конце концов не захотите остановить программу).

     Подводя итоги, можно сказать, что операции отношения используется для образования условных выражений. Условное выражение имеет значение "1", когда оно истинно, и "0", если оно ложно. В операторах (таких как while и if), где обычно используются условные выражения для задания проверяемых условий, могут применяться любые выражения, причем ненулевое значение является истиной", а нуль - "ложью".

     Приоритет операций отношения считается меньшим, чем у операций + и -, и больше, чем у операции присваивания. Например, значение выражения:

х > y + 2

то же, что и выражения

х > (у + 2)

Это означает также, что выражение

ch = getchar( ) != EOF

эквивалентно

ch = (getchar( ) != EOF)

поскольку наличие у оператора !=, более высокого приоритета говорит о том, что она выполняется перед присваиванием. Поэтому значение переменной ch может стать либо 1, либо 0 ввиду того, что (getchar( ) != EOF) - условное выражение, значение которого присваивается переменной ch. Поскольку в примерах программ рассмотренных до сих пор, предполагалось, что переменная ch получает свое значение от функции getchar( ), мы использовали скобки, чтобы организовать выполнение операций в нужном порядке.

(ch = getchar( )) != EOF

Сами операции отношения можно разбить на две группы в соответствии с назначенными приоритетами:

     группа операций более высокого приоритета: <   <=   =>   >

     группа операций более низкого приоритета: = =   !=

     Подобно большинству остальных операций операции отношения выполняются слева направо. Поэтому под записью:

ех != wye == zee

подразумевается

(ex != wye) == zee

     Следовательно, в соответствии с правилами языка Си сначала проверяется, равны ли значения переменных ех и wye. Результирующая величина, равная 1 или 0 (истина или ложь), затем сравнивается со значением zee. Мы не видим реальной необходимости использовать подобного сорта конструкцию, но считаем своим долгом указать на возможные следствия принятого порядка выполнения операций.

     Читателю, озабоченному сохранением своего высокого приоритета, хотим напомнить, что полный список всех операций вместе с их приоритетами приведен в приложении В в конце книги.

     1. Операции отношения

     Иногда бывает полезным объединить два или более условных выражения. Например, предположим, нам требуется программа, которая подсчитывает только "непустые" символы, т. е. мы хотим знать число символов, не являющихся пробелами, символами "новая строка" и табуляции. Для этого мы можем использовать "логические" операции. Ниже приводится короткая программа иллюстрирующая этот способ подсчета:

/* число символов */

/* подсчитывает не пустые символы */

main( )

{

int ch;

int charcount = 0;

while ((ch = getchar( )) != EOF)

if(ch !='  ' && ch \='\n' && ch != '\t') charcount++;

    printf(" Всего %d непустых символов. \n", charcount);

}

     Так же как это обычно происходило в наших предыдущих программах, данная программа начинает свое выполнение с чтением символа и проверки, является ли он признаком конца файла. Дальше появляется нечто новое - оператор, использующий логическую операцию "и", обозначаемую &&. Смысл действий, осуществляемых оператором if в данном случае, можно пояснить следующим образом:

     Если прочитанный символ не пробел, И не символ "новая строка", И не символ табуляции, то происходит увеличение значения переменной charcount на единицу.

     Все выражение будет истинным, если указанные три условия истинны. Логические операции имеют меньший приоритет, чем операции отношения, поэтому не было необходимости использовать дополнительные скобки для выделения подвыражений.

     В языке Си имеются три логические операции:

     Операция ! имеет очень высокий приоритет, он выше, чем у умножения, такой же, как у операций увеличения, и только круглые скобки имеют более высокий приоритет. Приоритет операции && больше чем операции ||, а обе они имеют более низкий приоритет, чем операции отношения, но более высокий, чем операция присваивания. Поэтому выражение:

а > b  &&  b > c  || b > d

интерпретировано так:

((a > b) && (b > с)) || (b > d)

т. е. b содержится между с и а или b больше d.

     Обычно в языке Си не определяется, какие части сложного выражения будут вычисляться вначале. Например, в операторе:

apples = (5 + 3)*(9 + 6);

выражение 5 + 3 может быть вычислено до вычисления выражения 9 + 6, или наоборот (Приоритеты, присвоенные операциям гарантатируют, что оба выражения будут вычислены перед выполнением операции умножения.) Эта неопределенность была оставлена в языке, чтобы создатели компилятора имели возможность в конкретной системе осуществлять наиболее эффективный выбор. Исключением из этого правила (или его нарушением) является выполнение логических операций. Язык Си гарантирует, что логические выражения вычисляются слева направо. Более того, гарантируется также, что, как только обнаруживается элемент, значение которого устанавливает ложность всего выражения как целого, вычисление данного выражения прекращается. Это дает возможность использовать конструкции типа:

while((c = getchar( )) != EOF &&  с != '\n')

     В результате вычисления первого подвыражения переменная с получает свое значение, которое затем можно использовать во втором подвыражении. Если бы такой порядок вычислений не гарантировался, при выполнении программы компьютер, возможно, проверял бы истинность второго выражения перед нахождением значения переменной с.

Приведем еще один пример:

if (number !=0  && 12/number ==2) printf(" Число равно 5 или 6.\n" );

     Если значение переменной number равно 0, то все выражение ложно, и поэтому дальнейшее вычисление данного условного выражения прекращается. Это избавляет компьютер от последствий деления на нуль. Многие языки не обеспечивают выполнения подобного требования, и, выяснив, что number равно 0, компьютер переходит к проверке следующего условия.  

1. ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Операндами логических операций обычно являются условные выражения. У операции != имеется только один операнд. Остальные имеют по два - один слева от знака и другой справа от него.

&&  И||  ИЛИ!   НЕ

     Давайте теперь займемся чем нибудь менее утилитарным и более декоративным. Нашей целью является создание программы, с помощью которой вы сможете рисовать на экране геометрические фигуры, заполненные символами. Каждая выводимая строка представляет собой сплошной рад одинаковых символов.

     Нам предоставляется возмжность выбора символа, длины строки, а текже начальной позиции, с которой она выводиться на печать. Программа читает указываемые параметры до тех пор, пока не встретит признак EOF. Текст программы представлен на рис. 7.5.

     Положим, мы вызываем программу sketcher. Чтобы ее выполнить, мы набираем на клавиатуре ее имя, затем вводим символ и два числа. На экране появляется отклик, после чего мы вводим его набор параметров, отклик появляется вновь, и так до тех пор пока мы не введем признак EOF.

В среде ОС UNIX диалог будет выглядеть следующим образом:

%   sketcher

B 10 20

      BBBBBBBBBBB

Y 12 18

         YYYYYYY

[CTRL/-d]

%

/* художник-график */

/* РИСУЕТ  сплошные фигуры */

#include

 #define MAXLENGTH  80

main( )

{

int ch; /*печатаемыйсимвол*/

int start, stop;  /* начальная и конечные позици */

int count;   /* счетчикпозиций*/

whilе((сh = getchar( )) != EOF)   /* вводсимвола*/

{

  if(ch != '\n' )  /*пропуск символа "новая строка"*/

   { scanf(" %d  %d", &start, &stop);  /* ввод граничных значний*/

     if (start > stop ||  start < 1 ||        stop > MAXLENGTH)

        printf(" Введены неправильные граничные значе ния \n");

     else

        { count = 0;

          while(++count < start)

            putchar(' '); /* печать пробелов вплоть до начальной позиции */

          while(count++  <= stop)

            putchar(ch);   /*печать символа до конечной позиции */

          putchar(' \n'); /* закончить печать строки и начать новую */

        }   /* конец части else */

  }   /* конец проверки содержимого ch */

}   /* конец цикла while */

}   /* конец программы */

РИС. 7. 5. Программа, рисующая символами

     Программа вывела на экран символ В в позициях с 10 по 20, а символ Y - с 12 по 18. К сожалению, при диалоговой работе с программой на экране наши команды перемежаются выводимым строками. Гораздо более удобным способом использования программы является создание файла, содержащего подходящий набор данных, а затем применение операции переключения для ввода (из него) параметров в программу. Предположим, например, что в файле с именем fig содержатся следующие данные:

- 30 50

| 30 50

| 30 50

| 30 50

| 30 50

| 30 50

= 20 60

: 31 49

: 31 49

: 29 49

: 27 49

: 25 49

: 30 49

: 30 49

/ 30 49

: 35 48

: 35 48

Послe ввода команды sketcher < fig результат работы программы будет выглядеть так, как показано на рис. 7.6.

     В языке Си имеется короткий способ записи одного из видов оператора if-else. Он называется "условным выражением" и использует операцию условия - ?:. Эта операция состоит из двух частей и содержит три операнда. Ниже приводится пример оператора с помощью которого находится абсолютное значение числа:

x = (y < 0 )? -y : y;

Все, что находится между знаком = и символом "точка с занятой" представляет собой условное выражение. Смысл этого оператора заключается в следующем: если у меньше 0, то х = - у; в противном случае х = у. В терминах оператора if-else данный оператор мог выглядеть так:

if(у < 0)         x = (y < 0 )? -y : y;

    х = -у;

else

    х = у;

В общем виде условное выражение можно записать следующим образом:

выражение1 ? выражение2 : выражение3

I. Операция условия: ?:

     В этой операции имеются три операнда, каждый из которых является выражением, причем вся запись выглядит следующим образом:

     Операция условия и конструкция if-else облегчают написание программ, в которых осуществляется выбор между двумя вариантами. Однако иногда в программе необходимо произвести выбор одного из нескольких вариантов. Мы можем сделать это используя конструкцию if-else if - ... - else, но во многих случаях оказывается более удобным использовать оператор switch. Ниже приводится пример, иллюстрирующий его работу. Программа читает с терминала букву, затем выводит на печать название животного начинеющееся с этой буквы.

/*животные*/

main( )

 {

 char ch;

printf("Введите букву алфавита, а я укажу");

printf("название животного, \n начинающееся с нее.\n");

printf("Введите, пожалуйста,  букву;  для завершения работы введите #. \n");

while((ch = getchar())!= '#')

{

  if(ch != '\n')  /* пропуск символа "новая строка" */

{    if(ch >= 'a' && ch <= 'я')  /*разрешены только строчные буквы */

    switch (ch)

    { case 'a' : printf(" аргали, дикий горный азиатский баран\n");

                 break;

      case 'б' : printf(" бабирусса,  дикая малайская свинья \n");

                 break;

     case 'в' : printf(" выхухоль, водоплавающий крот \n");

                 break;

      case 'г' : printf(" гиббон, длиннорукая обезьяна \n");

                 break;

      case 'д' : printf(" дамандревесный\n");

                 break;

        default: printf(" Это трудная задача!\n");

                 break;

    } else

        printf(" Я распознаю только строчные буквы. \n");

  printf(" Введите, пожалуйста, следующую букву или #.\n");

} /* конец if, пропускающего символ "новая строка" */

} /* конец цикла while */

}

РИС. 7.7. Программа, печатающая названия животных.

     Нам стало скучно продолжать, и мы остановились на букве д. Давайте теперь рассмотрим один пример выполнения программы перед тем, как обсудить использованные в ней новые средства языка.

Введите букву алфавита, а я укажу название животного, начинающееся с нее.

 Введите, пожалуйста, букву; для завершения работы введите #.

 а [возврат]

аргали, дикий горный азиатский баран Введите, пожалуйста, следующую букву или #. г

 [возврат]

гиббон, длиннорукая обезьяна Введите, пожалуйста, следующую букву или #. р

 [возврат]

Это трудная задача!

Введите, пожалуйста, следующую букву или #. Т

 [возврат]

Я распознаю только строчные буквы. Введите, пожалуйста, следующую букву или #. #

[возврат]

     Этот пример служит иллюстрацией работы оператора swith. Вначале вычисляется выражение в скобках, расположенное за ключевым словом switch. В данном случае значением этого выражения будет символ, присвоенный переменной ch, который мы ввели перед этим. Затем программа просматривает список "меток" (в этом примере case 'a':, case'б': и т. д.) до тех пор, пока не находит "метку", которая соответствует данному значению. Далее программа переходит к выполнению оператора, расположенного в этой строке. Что произойдет в случае, когда такой подходящей строки не найдется? Если существует строка с "меткой" case default:, то будет выполняться оператор, помеченный этой меткой. В противном случае произойдет переход к оператору, расположенному за оператором switch.

     Что можно сказать по поводу оператора break? Его выполнение приводит к тому, что в программе происходит выход из оператора switch и осуществляется переход к следующему за ним оператору (см. рис. 7.8). При отсутствии оператора break будут выполнены все операторы, начиная с помеченного данной меткой и завершая оператором switch. Если удалить все операторы break из нашей программы, то, указав, например, букву г, получим следующий диалог:

Введите букву алфавита, а я укажу название животного,  начинающееся с нее.

Введите, пожалуйста, букву; для завершения работы введите #.

г [возврат]

гиббон, длиннорукая обезьяна

даман древесный

это трудная задача

Введите, пожалуйста, следующую букву или #.

# [возврат]

     Мы видим, что выполнились все операторы, начиная от метки case 'г' и кончая оператором switch. Если вы знакомы с языком Паскаль, то можете заметить, что оператор switch в Си похож на оператор case в Паскале. Важнейшее отличие состоит в том, что если вы хотите, чтобы в каждом конкретном случае выполнялся только помеченный оператор, то в операторе switch необходимо использовать операторы break.

     Метки, имеющиеся в операторе switch, должны быть константами или константными выражениями (выражения, операнды которого константы) целого типа (включая тип char). Запрещается использовать в качестве метки переменную. Значением выражения в скобках должна быть величина целого типа (опять же, включая тип char). Ниже приводится общая структура оператора switch:

switch(целоe выражение)

{ case константа1 : операторы; (необязательные)

  case константа2 : операторы; (необязательные)

  case default (необязательные) : операторы; (необязательные)

}

  switch (number)

{

  case 1: оператор1;

          break;

  case 2: оператор 2;

          break;

  сазе 3: оператор 3;

          break;

  default:оператор4;

}

оператор5;

  switch (number) {

case 1:  оператор 1;

case 2:  оператор 2;

case 3:  оператор 3;

defauit:  оператор 4;

}

оператор 5;

В обоих случаях значение number равно 2.

РИС. 7.8. Ход выполнения программы, использующей оператор switch при наличии или в отсутствии операторов break

Когда мы хотим получить одинаковый результат при переходе к разным меткам, мы можем использовать метки без операторов. Например, фрагмент программы

case 'E':

case 'e':

         printf(" ехидна, муравьед колючий \n" );

         break;

свидетельствует о том, что указание букв Е или е приводит к печати названия "ехидна". Если будет введена буква Е, то произойдет переход к соответствующей метке, но, поскольку там операторы отсутствуют, будут выполняться операторы, расположенные ниже, пока не встретится оператор break.

     Наша программа имеет две небольшие особенности, о которых мы хотели бы упомянуть.

     Первая поскольку мы собираемся использовать программу в диалоговом режиме, мы решили воспользоваться символом # вместо EOF в качестве признака прекращения ее работы. В работе компьютера могли бы возникнуть сложности, если бы он предложил нам ввести признак EOF или даже какой-нибудь управляющий символ, между тем как символ # вполне подходит для этой цели. Поскольку теперь отсутствует необходимость чтения символа EOF, мы не должны описывать в программе переменную ch типа int.

     Вторая мы использовали оператор if, который позволяет игнорировать символы "новая строка" при вводе символов в программу. Это тоже некоторая плата за возможность диалоговой работы. Без этого оператора if каждый раз при нажатии клавиши [возврат] программе пришлось бы рассматривать данный признак как прочитанный символ.

     Когда требуется использовать оператор switch, а когда конструкцию else-if? Часто у нас нет возможности выбора. Вы не можете применить оператор switch, когда выбор вариантов основывается на вычислении значения переменной или выражения типа int. Удобного способа воспользоваться оператором switch в случае когда возможные значения переменной попадают в некоторый диапазон, также не существует. Проще написать, например, так:

if(integer < 1000 && integer > 2)

     В то время как замена этой строки оператором switch приведет к необходимости ввести в программу метки для всех целых чисел от 2 до 999. Тем не менее, если у вас есть возможность применить оператор switch, ваша программа будет выполняться более эффективно.  

     Управление в программе передается оператору, у которого в качестве метки используется значение некоторого выражения. Затем в процессе прохождения программы будут выполняться оставшиеся операторы, пока не произойдет новый переход.

     Как выражения, так и метки должны иметь значения целого типа (включая тип char), метки должны быть константами или константными выражениями. Если не которому значению выражения не соответствует никакая метка, управление передается оператору с меткой default (если такой имеется). В противном случае, управление передается оператору, следующему за оператором switch.

III. Форма:

switch (выражение)

{ case метка1: оператор1

  case метка2: оператор2

      default: оператор3

}

     В операторе может присутствовать более чем 2 помеченных оператора, а наличие метки default является необязательным.

IV. Пример

switch (letter)

{

 case 'a':

    case 'e': printf(" %c - этогласная\n ", letter);

  case 'c':

  case 'n': printf(" Символ%свнаборебукв\ саnе\ n ", letter);

   default: printf(" Добрыйдень. \n" );

}

     Если переменная letter имеет значение 'a' или 'e', будут выведены на печать все три сообщения, если же 'c' или 'n', то последние два. В случае остальных значений будет напечатано только последнее сообщение.

     Изложенный здесь материал позволит вам писать гораздо более мощные и обладающие большими возможностями программы, чем раньше. В справедливости этого утверждения вы сможете убедиться, если сравните некоторые из примеров, приведенных в данной главе, с программами, рассмотренными в предыдущих главах. Но вы изучили еще далеко не все. Вот почему вам придется одолеть еще немало страниц этой книги.

Как осуществить выбор из двух возможностей выполнить оператор или пропустить его: с помощью оператора if.

Как осуществить выбор одного из двух вариантов: с помощью оператора if-else.

Как осуществить выбор одного из нескольких вариантов: с помощью операторов else-if, switch

Операции отношения:   >   >=   = =   <=   <   !=

Логические операции:   &&   ||   !

1. Определите, какие выражения истинны, а какие ложны.

     а. 100 > 3

     б. 'а' > 'с'

     в. 100 > 3 && 'а' > 'с'

     г. 100 > 3 || 'a' > 'с'

     д. !(100 > 3)

1. Выражения истинны в вопросах а и г

     В предшествующих главах мы интенсивно пользовались этой формой цикла, сейчас же хотим рассмотреть его работу в случае простой, возможно, даже примитивной программы, угадывающей число.

/* угадывание числа1 */

/* неэффективный способ угадывания */

#inlude

 main( )

{

int guess = 1;

char response;

printf(" Задумайте целое число от 1 до 100. Я попробую угадать");

printf(" его.\n Отвечайте д, если моя догадка правильна и");

printf(" \n н, если я ошибаюсь. \n");

рintf("Итак ... ваше число %d?\n" , guess);

while((response = getchar( )) != 'д') /* получениеответа*/

    if (response != ' \n') /* пропуск символа "новая  строка" */

        printf(" Ну, тогда оно равно %d?\n", ++guess);

printf(" Я знала, что смогу сделать это!\n");

}

     Обратите внимание на логику программы. Если вы отвечаете д, в программе осуществляется выход из цикла и переход на завершающий оператор печати. Программа просит вас отвечать и в случае, если ее догадка неверна, но фактически любой ответ, отличный от символа д, приводит к тому, что программа входит в цикл. Однако если введен символ "новая строка", то при данном прохождении тела цикла никаких операций не производится. Получение другого символа приводит к очередной попытке угадывания целого числа. (Что произошло бы в случае использования операции guess++ вместо операции ++guess?).

     Строка if(response ! = '\n') позволяет программе игнорировать поступление постороннего символа "новая строка", когда вы нажмете клавишу [ввод].

     В этом случае тело цикла while не нужно заключать в фигурные скобки, поскольку оператор if, хотя он и занимает две строки в программе, рассматривается как один оператор.

     Вы, по-видимому, уже заметили, что это довольно "тупая" программа. Она написана правильно и решает поставленную задачу, но делает это крайне неэффективно. Данный пример показывает нам, что правильность написания - не единственный критерий, по которому необходимо оценивать программу. При этом очень важна ее эффективность. Мы вернемся к данной программе несколько позже и попытаемся ее немного улучшить.

     В общем виде цикл while записывается так:

while(выражение)   оператор

     В наших примерах в качестве выражений использовались условные выражения, но, вообще говоря, это могут быть выражения произвольного типа. В качестве оператора можно использовать простой оператор с символом "точка с запятой" в конце или составной oпeратор, заключенный в фигурные скобки. Если выражение истинно (т.е. в общем случае не равно нулю), то оператор, входящий в цикл while выполняется один раз, а затем выражение проверяется снова, а последовательность действий, состоящая из проверки и выполнения оператора, периодически повторяется до тех пор, пока выражение не станет ложным (или в общем случае равным нулю). Такой шаг называется "итерация". Данная структура аналогична структуре оператора if. Основное отличие заключается в том, что в операторе if проверка условия и (возможное) выполнение оператора осуществляется только один раз, а в цикле while эти действия производятся, вообще говоря, неоднократно.

     Мы подошли к самому существенному моменту рассмотрения циклов while. При построении цикла while вы должны включить в него какие-то конструкции, изменяющие величину проверяемого выражения так, чтобы в конце концов оно стало ложным. В противном случае выполнение цикла никогда не завершится. Рассмотрим следующий пример:

index = 1;

while(index < 5)

printf("Доброе утро!\n");

     Данный фрагмент программы печатает это радостное сообщение бесконечное число раз, поскольку в цикле отсутствуют конструкции, изменяющие величину переменной index, которой было присвоено значение 1.

index = 1;

while(--index < 5)

printf("Как колеблются старые атомы!\n");

     И этот фрагмент программы работает ненамного лучше. Значение переменной index в нем изменяется, но в "неправильном" направлении! Единственным утешением здесь служит тот факт, что выполнение данного куска программы в конце концов завершится. Это произойдет, когда величина переменной index станет меньше наименьшего отрицательного числа, допустимого в системе.

     Цикл while является "условным" циклом, использующим предусловие (т.е. условие на входе). Он называется условным, потому что выполнение оператора зависит от истинности условия, описываемого с помощью выражения. Действительно ли значение переменной index меньше 5? Является ли последний введенный символ признаком EOF? Подобное выражение задает предусловие, поскольку выполнение этого условия должно быть проверено перед началом выполнения тела цикла. В ситуации, аналогичной приведенной ниже, тело цикла не выполнится ни разу, потому что используемое условие с самого начала является ложным.

index = 10;

while(index++ < 5)

printf(" Желаю хорошо провести день.\n");

Измените первую строку на

index = 3;

и вы получите работающую программу.

     А теперь вернемся к нашей "тупоумной" программе, угадывающей число. Недостаток этой программы кроется не в программировании самом по себе, а в "алгоритме", т.е. методе, используемом для отгадывания числа. Этот метод можно описать следующим образом: попросите пользователя задумать число компьютер начинает угадывание с 1 до тех пор пока догадка неверна, предлагаемое значение увеличивается на 1.

     Эта запись, между прочим, служит примером "псевдокода" представляющего собой способ выражения смысла программ на разговорном языке и являющегося некоторым аналогом языка машины. Псевдокод очень эффективен при разработке логики программы. После того как логика покажется вам правильной, вы можете обратить основное внимание на детали перевода псевдокода на реальный язык программирования. Преимущество использования псевдокода состоит в том, что он позволяет сконцентрироваться на логике и структуре программы, не заботясь пока о способе перевода этих идей на язык машины. Если мы хотим улучшить программу, нам в первую очередь необходимо улучшить алгоритм. Один из методов заключается в том, чтобы выбрать число где-нибудь посередине между 1 и 100 (50 нам вполне подходит) и попросить пользователя ответить больше ли это число задуманного, меньше его или равно ему. Если он сообщает, что данное число слишком велико, то тем самым из рассмотрения немедленно исключаются все числа между 50 и 100. Следующей догадкой программы является число, выбранное где-то посередине между 1 и 49. И снова ответ на вопрос, велико или мало это число, позволит исключить из рассмотрения половину оставшихся возможных чисел; программа продолжает указанный процесс, быстро сужая поле поиска до тех пор, пока задуманное число не будет угадано. Давайте запишем эти логические рассуждения на псевдокоде. Пусть highest - максимально возможная величина отгадываемого числа, a lowest - его минимально возможное значение. Вначале этими величинами будут соответственно 100 и 1, поэтому алгоритм запишется следующим образом:

     Оператор while определяет операции, которые циклически выполняются до тех пор, пока проверяемое выражение не станет ложным, или равным нулю. Оператор while - это цикл с предусловием; решение, выполнять ли в очередной раз тело цикла, принимается перед началом его прохождения. Поэтому вполне возможно, тело цикла не будет выполнено ни разу. Оператор, образующий тело цикла, может быть либо простым, либо составным.

while(выражение) оператор

     Выполнение оператора циклически повторяется до тех пор, пока выражение не станет ложным, или равным нулю.

while(n++ < 100) printf(" %d %d \n",n, 2*n + 1);

while(fargo < 1000)

{

 fargo = fargo + step;   step = 2 * step;

}

     В нашем последнем примере в цикле while используется "неопределенное" условие: мы не знаем заранее, сколько раз выполнится тело цикла перед тем, как выражение станет ложным. Во многих наших предыдущих примерах, однако, циклы while использовались для подсчета числа выполнении тела цикла. Ниже приведен краткий пример, который содержит подсчитывающий цикл

main( )

{

 int = 1;                      /* инициализация */

   while (count <= NUMBER)    /* проверка     */

    {

      printf(" Будь моим Валентином !\n");   /*действие */

      count++;                  /* увеличение счетчика */   

    }

}

     Хотя цикл подобного типа прекрасно работает, это не лучший вариант его записи, поскольку операции, реализующие цикл, не собраны вместе. Рассмотрим этот вопрос более подробно. При организации цикла, когда его тело должно быть выполнено фиксированное число раз, осуществляются три операции: инициализация счетчика, сравнение его величины с некоторым граничным значением и увеличение значения счетчика при каждом прохождении тела цикла. Условное выражение, имеющееся в цикле while, берет на себя заботу о сравнении, а приращение значения счетчика осуществляется с помощью операции увеличения. Так же как это делалось раньше, можно объединить эти два действия в одно выражение, используя запись count++ <= NUMBER. Но инициализация счетчика осуществляется вне цикла, как, например, в нашем примере оператором count = 1;. При этом можно забыть о необходимости инициализации счетчика, а то, что может случиться, рано или поздно случается. Сейчас мы рассмотрим управляющий оператор, использование которого позволяет избежать этих проблем.

    В цикле for все три вышеуказанных действия собраны вместе. Используя цикл for, фрагмент, приведенный выше, можно записать в виде одного оператора:

for(count = 1; count <= NUMBER; count++)

    printf(" Будь моим Валентином! \n ");

     В круглых скобках содержатся три выражения, разделенные символом "точка с запятой". Первое из них служит для инициализации счетчика. Она осуществляется только один раз - когда цикл for начинает выполняться. Второе выражение - для проверки условия; она производится перед каждым возможным выполнением тела цикла. Когда выражение становится ложным (или в общем случае равным нулю), цикл завершается. Третье выражение вычисляется в конце каждого выполнения тела цикла. Ранее мы использовали его для увеличения значения счетчика count, но, вообще говоря, его использование этим не ограничивается. За заголовком цикла for следует простой или составной оператор. Рис. 8.3 служит иллюстрацией структуры цикла for.

     Хотя цикл for на первый взгляд очень похож на цикл DO в Фортране, цикл FOR в Паскале и цикл FOR ... NEXT в Бейсике, for в Си является гораздо более гибким средством, чем любой из упомянутых. Эта гибкость - следствие способа использования упомянутых выше трех выражений в спецификации цикла for. До сих пор первое выражение применялось для инициализации счетчика, второе - для задания его граничного значения, а третье - для увеличения его текущего значения на 1. Использованный таким образом оператор for в языке Си совершенно аналогичен упомянутым выше соответствующим операторам в других языках. Но, кроме описанной, существует еще и много других возможностей его применения, девять из которых мы приводим ниже.

     1. Можно применять операцию уменьшения для счета в порядке убывания вместо счета в порядке возрастания:

for(n = 10; n > 0; n--)

        printf(" %d секунд!\n", n);

printf(" Пуск!\n");

     2. При желании вы можете вести счет двойками, десятками и т. д.

for (n = 2; n & 60; n = n + 13)

 printf(" %d\n", n);

В этом операторе значение переменной n будет увеличиваться на 13 при каждом выполнении тела цикла; будут напечатаны числа 2, 15, 28, 41 и 54.

Заметим, между прочим, что в языке Си имеется и другая сокращенная форма записи для увеличения переменной на фиксированную величину. Вместо выражения n = n + 13 можно воспользоваться записью n + = 13.

Знак += определяет "аддитивную операцию присваивания", в результате выполнения которой величина, стоящая справа, прибавляется к значению переменной, расположенной слева. Дополнительные детали, относящиеся к этой операции, приведены ниже.

     3. Можно вести подсчет с помощью символов, а не только чисел.

for(ch = 'а' ; ch <= 'z'; ch++)

    printf(" Величина кода ASCII для %с равна %d.\n" , ch, ch);

При выполнении этого оператора будут выведены на печать все буквы от а до z вместе с их кодами ASCII. Этот оператор "работает", поскольку символы в памяти машины размещаются в виде чисел и поэтому в данном фрагменте счет ведется на самом деле с использованием целых чисел.

     4.Можно проверить выполнение некоторого произвольного условия, отличного от условия, налагаемого на число итераций. В нашей программе таблица кубов вы могли бы заменить спецификацию

for(num = 1; num <= 6; num ++)

на

for(num = 1; num *num *num <= 216; num++)

Это было бы целесообразно в случае, если бы нас больше занимало ограничение максимального значения диапазона кубов чисел, а не количества итераций.

     5. Можно сделать так, чтобы значение некоторой величины возрастало в геометрической, а не в арифметической прогрессии, т. е. вместо прибавления фиксированного значения на каждом шаге цикла, выполнялось бы умножение:

for(debt = 100.0; debt < 150.0; debt = debt*l.l)

    printf(" Baшдолгтеперь$%.2f.\n", debt);

В этом фрагменте программы значение переменной debt умножается на 1.1 на каждом шаге цикла, что увеличивает ее на 10%. Результат выглядит следующим образом:

Ваш долг теперь $100.00

Ваш долг теперь $110.00

Ваш долг теперь $121.00

Ваш долг теперь $133.10

Ваш долг теперь $146.41

Как вы уже смогли догадаться, для умножения debt на 1.1 также существует сокращенная запись. Мы могли бы использовать выражение

debt * = 1.1

для получения того же результата. Знак *= определяет "мультипликативную операцию присваивания", при выполнении которой значение переменной, расположенной слева, умножается на величину, стоящую справа. (См. пояснения ниже, на с. 226.)

     6. В качестве третьего выражения можно использовать любое правильно составленное выражение. Какое бы выражение вы ни указали, его значение будет меняться при каждой итерации.

for(x = 1; у <= 75; у = 5*х++ + 10);

    printf("%10d  %10d\n", x, у);

В этом фрагменте выводятся на печать значения переменной x и алгебраического выражения 5*х + 10. Результат будет выглядеть так:

1 55

2 60

3 65

4 70

5 75

Обратите внимание, что в спецификации цикла проверяется значение у, а не x. В каждом из трех выражений, управляющих работой цикла for, могут использоваться любые переменные.

Хотя этот пример и правилен, он не может служить иллюстрацией хорошего стиля программирования. Программа выглядела бы гораздо понятнее, если бы мы не смешали процесс изменения переменной цикла с алгебраическими вычислениями.

     7. Можно даже опустить одно или более выражений (но при этом нельзя опустить символы "точка с запятой"). Необходимо только включить в тело цикла несколько операторов, которые в конце концов приведут к завершению его работы.

ans = 2;

for (n = 3; ans <= 25;) ans = ans*n;

При выполнении этого цикла величина n останется равной 3. Значение переменной ans вначале будет равно 2, потом увеличится до 6, 18, а затем будет получена окончательная величина 54. (18 меньше 25, поэтому в цикле for выполняется еще одна итерация, и 18 умножается на 3, давая результат 54). Тело цикла

for(; ;)

    printf(" Я хочу сделать что-нибудь\n");

будет выполняться бесконечное число раз, поскольку пустое условие всегда считается истинным.

     8. Первое выражение не обязательно должно инициализировать переменную. Вместо этого, например, там мог бы стоять оператор printf( ) некоторого специального вида. Необходимо помнить только, что первое выражение вычисляется только один раз перед тем, как остальные части цикла начнут выполняться.

for(printf("Запоминайте введенные числа!\n"); num == 6;)

scanf(" %d", &num);

printf("Это как раз то, что я хочу!\n");

В этом фрагменте первое сообщение оказывается выведенным на печать один раз, а затем осуществляется прием вводимых чисел до тех пор, пока не помтупит число 6.

     9. Параметры, входящие в выражения, находящиеся в спецификации цикла, можно изменить при выполнении операций в теле цикла. Предположим, например, что у вас есть цикл со спецификацией следующего вида:

for(n = 1; n < 1000; n + = delta)

И если после нескольких итераций ваша программа решает, что величина параметра delta слишком мала или велика, оператор if внутри цикла может изменить значение параметра. В диалоговой программе пользователь может изменить этот параметр в процессе выполнения цикла.

Короче говоря, большая свобода выбора вида выражений, управляющих работой цикла for, позволяет с помощью этой конструкции делать гораздо больше, чем просто выполнять фиксированное число итераций. Возможности цикла for могут быть еще более расширены путем использования операций, которые мы вкратце обсудим ниже.

I. КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО: FOR

     Операция "запятая" увеличивает гибкость использования цикла for, позволяя включать в его спецификацию несколько инициализирующих или корректирующих выражений. Например, ниже приводится программа, которая выводит на печать величины почтовых тарифов первого класса обслуживания. (Во время написания этой книги почтовые тарифы были такими: 20 центов за первую унцию и по 17 центов за каждую следующую.)

/* почтовые тарифы*/

#define FIRST 20

#define NEXT 17

main( )

{

int ounces, cost;

printf(" унциистоимость\n");

for(ounces = 1, cost = FIRST; ounces <= 16; ounces++, cost+ = NEXT)

    printf(" %3d %7d\n" , ounces, cost);

}

Первые четыре строки результата работы программы будут выглядеть следующим образом:

унции          стоимость

   1                 20

   2                 37

   3                 54

     Мы воспользовались операцией "запятая" в первом и третьих выражениях: в первом случае она позволяет инициализировать переменные ounces и cost; во втором - на каждой итерации увеличивать значение ounces на 1, а cost на 17 (величину константы NEXT). Все вычисления осуществляются в спецификации цикла for. Применение операции "запятая" не ограничено только циклами for но именно в них она используется особенно часто. Операция обладает одним дополнительным свойством: при ее использовании гарантируется, что выражения, к которым она применяется (т. е. выражения, разделенные запятой), будут вычисляться слева направо. Поэтому переменная ounces будет инициализирована до переменной cost. В данном примере это не имеет значения, но порядок инициализации мог бы оказаться существенным, если выражение, соответвующее cost, содержало бы переменную ounces. Символ "запятая" также используется как разделитель. Поэтому запятые в операторах: char ch, date;

I. ОПЕРАЦИЯ ПРИСВАИВАНИЯ

     Каждая из этих операций корректирует значение переменной слева от знака с помощью величины справа от него, в соответствии с указанной операцией. Ниже мы используем обозначение п.ч. для правой части, а л.ч. для левой части.

+=  прибавляет величину п.ч. к переменной л.ч.

-=  вычитает величину п.ч. из переменной л.ч.

*=  умножает неременную л.ч. на величину п.ч.

/=  делит переменную л.ч. на величину п.ч.

%=  дает остаток от деления переменной л.ч. на величину и.ч.

ПРИМЕР:

rabbits *= 1.6; то же самое, что и rabbits * 1.6;

II. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ:ОПЕРАЦИЯ "ЗАПЯТАЯ"

     Операция "запятая" связывает два выражения в одно и гарантирует, что самое левое выражение будет вычисляться первым. Обычно она используется для включения дополнительной информации в спецификацию цикла for.

Пример:

for(step == 2, fargo = 0; fargo < 1000; step *= 2)

    fargo + = step;

     Посмотрим, как с помощью операции "запятая" можно разрешить старый парадокс. Греческий философ Зенон утверждал, что пущенная стрела никогда не достигнет цели. Сначала, говорил он, стрела пролетит половину расстояния до цели. После этого ей останется пролететь половину всего расстояния, но сначала она должна будет пролететь половину того, что ей осталось пролететь, и т. д. до бесконечности. Поскольку расстояние полета разбито на бесконечное число частей, для достижения цели стреле может потребоваться бесконечное время. Мы сомневаемся, однако, что Зенон вызвался бы стать мишенью для стрелы, полагаясь только на убедительность своего аргумента. Применим количественный подход и предположим, что за одну секунду полета стрела пролетает первую половину расстояния. Тогда за последующую 1/2 секунды она пролетит половину того, что осталось от половины, за 1/4 - половину того, что осталось после этого, и т д. Полное время полета представляется в виде суммы бесконечного ряда 1 + 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 -1- ... . Мы можем написать короткую программу для нахождения суммы первых нескольких членов.

/* Зенон*/

#define LIMIT 15

main ( )

{

int count;

float sum, x;

for(sum = 0.0, x = 1.0, count = 1; count <= LIMIT; count++, x *= 2.0)

{

 sum + = 1.0/x;

  printf(" sum = %f когдаcount = %d.\n" , sum, count);

}

}

     В результате выполнения программы получим значения сумм, соответствующих первым 15 членам ряда:

sum = 1.000000 когда count = 1.

sum = 1.500000 когда count = 2.

sum = 1.750000 когда count = 3.

sum = 1.875000 когда count = 4.

sum = 1.937500 когда count = 5.

sum = 1.968750 когда count = 6.

sum = 1.984375 когда count = 7.

sum = 1.992188 когда count = 8.

sum = 1.996094 когда count = 9.

sum = 1.998047 когда count = 10.

sum = 1.999023 когда count = 11.

sum = 1.999512 когда count = 12.

sum = 1.999756 когда count = 13.

sum = 1.999878 когда count = 14.

sum = 1.999939 когда count = 15.

     Можно видеть, что, хотя мы и добавляем новые члены, сумма, по-видимому, стремится к какому-то пределу. И действительно, математики показали, что при стремлении числа членов к бесконечности сумма ряда сходится к 2,0, что и демонстрируется нашей программой. Какая радость! Если бы Зенон оказался прав, движение было бы невозможно. (Но если бы движение было невозможно, то не было бы Зенона ).

     Что можно сказать по поводу самой программы? В ней показано, что в одном выражении можно использовать более, чем одну операцию "запятая". В спецификации цикла мы инициализировали переменные sum, x и count. После задания условий выполнения цикла оставшаяся часть программы оказывается очень короткой.

     Оба цикла, while и for, являются циклами с предусловиями. Проверка истинности условия осуществляется перед началом каждой итерации цикла. В языке Си имеется также конструкция цикла с постусловием (условием на выходе), где истинность условия проверяется после выполнения каждой итерации цикла. Этот подход реализуется с помощью цикла do while, который иллюстрируется следующим примером.

do

{

ch = getchar( );

putchar(ch);

}

 while(ch != ' \n')

Это сильно отличается от записи, например, такого вида

while((ch = getchar( )) != '\n') putchar(ch);

Различие начинается с того момента, когда прочитан символ "новая строка". Цикл while печатает все символы вплоть до появления первого символа "новая строка", а цикл do while - все символы вплоть до символа "новая строка" включительно. Только после печати этого символа в цикле производится проверка, является ли последний прочитанный символ символом "новая строка" В цикле while эти действия осуществляются перед проверкой истинности условия. В общем виде цикл do while записывается следующим образом:

do

оператор

while(выражение);

Такой оператор может быть как простым, так и составным.

I. Ключевые слова: do while

     Операторы, определяющие циклические вычисления, которые только что обсуждались, и условные операторы (if, if-else, switch) являются важнейшими средствами управления выполнением программы на языке Си. Они должны использоваться для реализации общей структуры программы. Три оператора, рассматриваемые ниже, обычно применяются реже, поскольку слишком частое их использование ухудшает читаемость программы, увеличивает вероятность ошибок и затрудняет ее модификацию.  

     Важнейшим из этих трех управляющих операторов является оператор break, который уже встречался нам при изучении оператора switch. Он может использоваться в операторе switch, где часто это просто необходимо, а также в циклах любого из трех типов. Когда в ходе выполнения программы встречается указанный оператор, его выполнение приводит к выходу из конструкций switch, for, while или do while, в которых он содержится, и переходу к следующему оператору программы. Если оператор break находится внутри некоторой совокупности вложенных структур, его действие распространяется только на самую внутреннюю структуру, в которой он непосредственно содержится.

     Бывает, что break используется для выхода из цикла в тех случаях, когда заданы два разных условия прекращения его работы. Ниже приводится цикл, реализующий эхо-печать символов и завершающийся при чтении либо признака EOF, либо символа "новая строка":

while((ch = getchar( ))!= EOF)

{

        if(ch == '\n') break;

        putchar(ch);

}

     Мы сделаем логику этого фрагмента программы более понятной, если объединим обе проверки в одном выражении:

     Этот оператор может использоваться во всех трех типах циклов, но не в операторе switch. Как и в случае оператора break, он приводит к изменению характера выполнения программы. Однако вместо завершения работы цикла наличие оператора continue вызывает пропуск "оставшейся" части итерации и переход к началу следующей. Заменим оператор break в последнем фрагменте на continue:

while((ch = getchar( ))!==EOF)

{

 if(ch == '\n')

        continue;

  putchar(ch);

 }

     В версии, использующей оператор break, работа цикла полностью прекращается, как только при вводе встречается символ "новая строка". В версии с оператором continue просто пропускаются символы "новая строка", а выход из цикла происходит, только когда читается признак EOF.

Этот фрагмент, конечно, более компактно можно записать следующим образом:

while((ch=getchar( ))!= EOF)

        if(ch != '\n') putchar(ch);

     Очень часто, так же как и в данном случае, изменение условия в операторе if на обратное позволяет исключить необходимость введения в цикл оператора continue.

     С другой стороны, оператор continue помогает иногда сократить некоторые программы, особенно если они включают в себя вложенные операторы if else.  

I. Ключевые слова: break, continue, goto

1. Определите значение переменной quack после выполнения каждого оператора из приведенной ниже их последовательности.

     int quack = 2;

     quack + = 5;

     quack * = 10;

     quack - = 6;

     quack / = 8;

     quack % = 3;

1.     2, 7, 70, 64, 8, 2