воде. В настоящей главе мы умышленно не затрагиваем тех средств языка, которые важны при написании больших программ: указателей, структур, большой части богатого набора операторов, некоторых управляющих инструкций и стандартной библиотеки.
Такой подход имеет свои недостатки. Наиболее существенный из них состоит в том, что отдельное характерное свойство языка не описывается полностью в одном месте, и подобная лаконичность при обучении может привести к неправильному восприятию некоторых положений. В силу ограниченного характера подачи материала в примерах не используется вся мощь языка, и потому они не столь кратки и элегантны, как могли бы быть. Мы попытались по возможности смягчить эти эффекты, но считаем необходимым предупредить о них. Другой недостаток заключается в том, что в последующих главах какие-то моменты нам придется повторить. Мы надеемся, что польза от повторений превысит вызываемое ими раздражение.
В любом случае опытный программист должен суметь экстраполировать материал данной главы на свои программистские нужды. Новичкам же рекомендуем дополнить ее чтение написанием собственных маленьких программ. И те и другие наши читатели могут рассматривать эту главу как "каркас", на который далее, начиная с главы 2, будут "навешиваться" элементы языка.
1.1 Начнем, пожалуй
Единственный способ выучить новый язык программирования - это писать на нем программы. При изучении любого языка первой, как правило, предлагают написать приблизительно следующую программу:
Напечатать слова Hello, worldВот первое препятствие, и чтобы его преодолеть, вы должны суметь где-то создать текст программы, успешно его скомпилировать, загрузить, запустить на выполнение и разобраться, куда будет отправлен результат. Как только вы овладеете этим, все остальное окажется относительно просто. Си-программа, печатающая "Hello, world", выглядит так:
#include ‹stdio.h›main(){ printf("Hello, world\n");}Как запустить эту программу, зависит от системы, которую вы используете. Так, в операционной системе UNIX необходимо сформировать исходную программу в файле с именем, заканчивающимся символами ".c", например в файле hello.c, который затем компилируется с помощью команды
cc hello.cЕсли вы все сделали правильно - не пропустили где-либо знака и не допустили орфографических ошибок, то компиляция пройдет "молча" и вы получите файл, готовый к исполнению и названный a.out. Если вы теперь запустите этот файл на выполнение командой
a.outпрограмма напечатает
Hello, worldВ других системах правила запуска программы на выполнение могут быть иными; чтобы узнать о них, поговорите со специалистами.
Теперь поясним некоторые моменты, касающиеся самой программы. Программа на Си, каких бы размеров она ни была, состоит из функций и переменных. Функции содержат инструкции, описывающие вычисления, которые необходимо выполнить, а переменные хранят значения, используемые в процессе этих вычислений. Функции в Си похожи на подпрограммы и функции Фортрана или на процедуры и функции Паскаля. Приведенная программа - это функция с именем main. Обычно вы вольны придумывать любые имена для своих функций, но "main" - особое имя: любая программа начинает свои вычисления с первой инструкции функции main.
Обычно main для выполнения своей работы пользуется услугами других функций; одни из них пишутся самим программистом, а другие берутся готовыми из имеющихся в его распоряжении библиотек. Первая строка программы:
#include ‹stdio.h›сообщает компилятору, что он должен включить информацию о стандартной библиотеке ввода-вывода. Эта строка встречается в начале многих исходных файлов Си-программ. Стандартная библиотека описана в главе 7 и приложении В.
Один из способов передачи данных между функциями состоит в том, что функция при обращении к другой функции передает ей список значений, называемых аргументами. Этот список берется в скобки и помещается после имени функции. В нашем примере main определена как функция, которая не ждет никаких аргументов, что отмечено пустым списком ().
Первая программа на Си:
| #include ‹stdio.h› | Включение информации о стандартной библиотеке. |
| main() | Определение функции с именем main, не получающей никаких аргументов. |
| { | Инструкции main заключаются о фигурные скобки. |
| printf("Hello, world\n"); | Функция main вызывает библиотечную функцию printf для печати заданной последовательности символов; \n - символ новой строки. |
| } | Инструкции функции заключаются в фигурные скобки {}. Функция main содержит только одну инструкцию printf("Hello, world\n"); |
Функция вызывается по имени, после которого, в скобках, указывается список аргументов. Таким образом, приведенная выше строка - это вызов функции printf с аргументом "Hello, world\n". Функция printf - это библиотечная функция, которая в данном случае напечатает последовательность символов, заключенную в двойные кавычки.
Последовательность символов в двойных кавычках, такая как "Hello, world\n", называется строкой символов, или строковой константой. Пока что в качестве аргументов для printf и других функций мы будем использовать только строки символов.
В Си комбинация \n внутри строки символов обозначает символ новой строки и при печати вызывает переход к левому краю следующей строки. Если вы удалите \n (стоит поэкспериментировать), то обнаружите, что, закончив печать, машина не переходит на новую строку. Символ новой строки в текстовый аргумент printf следует включать явным образом. Если вы попробуете выполнить, например,
printf("Hello, world");компилятор выдаст сообщение об ошибке.
Символ новой строки никогда не вставляется автоматически, так что одну строку можно напечатать по шагам с помощью нескольких обращений к printf. Нашу первую программу можно написать и так:
#include ‹stdio.h›main(){ printf("Hello, "); printf("world"); printf('\n');}В результате ее выполнения будет напечатана та же строка, что и раньше.
Заметим, что \n обозначает только один символ. Такие особые комбинации символов, начинающиеся с обратной наклонной черты, как \n, и называемые эскейп-последовательностями, широко применяются для обозначения трудно представимых или невидимых символов. Среди прочих в Си имеются символы \t, \b, \", \\, обозначающие соответственно табуляцию, возврат на один символ назад ("забой" последнего символа), двойную кавычку, саму наклонную черту. Полный список таких символов представлен в параграфе 2.3.
Упражнение 1.1. Выполните программу, печатающую "Hello, world", в вашей системе. Поэкспериментируйте, удаляя некоторые части программы, и посмотрите, какие сообщения об ошибках вы получите.
Упражнение 1.2. Выясните, что произойдет, если в строковую константу аргумента printf вставить \c, где c - символ, не входящий в представленный выше список.
1.2 Переменные и арифметические выражения
Приведенная ниже программа выполняет вычисления по формуле °С = (5/9)(°F-32) и печатает таблицу соответствия температур по Фаренгейту температурам по Цельсию:
0 –1720 –640 4 60 15 80 26 100 37 120 48 140 60 160 71 180 82 200 93 220 104 240 115 260 126 280 137 300 148Как и предыдущая, эта программа состоит из определения одной-единственной функции main. Она длиннее программы, печатающей "здравствуй, мир", но по сути не сложнее. На ней мы продемонстрируем несколько новых возможностей, включая комментарий, объявления, переменные, арифметические выражения, циклы и форматный вывод.
#include ‹stdio.h›/* печать таблицы температур по Фаренгейтуи Цельсию для fahr = 0, 20,…, 300 */main(){ int fahr, celsius; int lower, upper, step; lower = 0; /* нижняя граница таблицы температур */ upper = 300; /* верхняя граница */ step = 20; /* шаг */ fahr = lower; while (fahr ‹= upper) { celsius = 5 * (fahr-32) / 9; printf("%d\t%d\n", fahr, celsius); fahr = fahr + step; }}Две строки:
/* печать таблицы температур по Фаренгейтуи Цельсию для fahr = 0, 20,… 300 */