книги / Практикум по программированию на языке Си

Наиболее существенное влияние на интерпретацию исходного текста программы оказывают символы новых строк, т.е. при подготовке программы важно именно ее разбиение на строки. Разбиение на строки исходного текста программы на языке Си не может быть произвольным. Прежде чем проиллюстрировать это утверждение, приведем пример программы. Предварительно напомним, что сколько бы ни было в программе определено функций, среди них должна быть только одна с фиксированным именем main. Именно с вызова этой функции начинается выполнение программы.

Изучение следует начинать с простейших конструкций, поэтому рассмотрим в качестве примера однофайловую программу, состоящую из одной функции.

ЗАДАЧА 01-01. Используя функцию puts(), вывести на экран фразу: "From puts(): Hello, World!"

/*01_01.c – простейшая программа */ #include <stdio.h>

int main ()

{

puts("From puts(): Hello, World!"); return 0;

}

Здесь в первой строке комментарий – последовательность символов, помещенная в скобки /* */ (ограниченная разделителями /*

и */).

#include <stdio.h> – препроцессорная директива, при исполнении которой препроцессор включает в текст содержимое заголовочного файла с именем stdio.h, что обеспечивает компилятор сведениями о библиотечных средствах ввода-вывода, используемых в программе.

В теле функции main() первый оператор – обращение к библиотечной функции puts(), описание (прототип) которой находится в тексте заголовочного файла stdio.h. Второй оператор return 0; завершает исполнение программы и возвращает нулевое значение среде исполнения.

Приведенный текст программы необходимо с помощью какоголибо текстового редактора ввести в ЭВМ и разместить в рабочем ка-

11

вочного файла stdio.h. Более подробное рассмотрение этапа препроцессорной обработки будет выполнено в темах 3 и 10. Сейчас достаточно понимать, что препроцессор включает вместо директивы #include <stdio.h> некоторый текст с описаниями библиотечных средств ввода-вывода. В нашей программе 01_01.c таким средством служит функция puts(), прототип которой присутствует в тексте заголовочного файла stdio.h.

Врезультате препроцессорной обработки исходного текста (исходного файла) программы будет создана "единица трансляции". Обработка "единицы трансляции" компилятором приведет к получению программного кода, в котором могут присутствовать ссылки на внешние по отношению к программе объекты и функции. В нашем примере такой внешней ссылкой будет обращение к библиотечной функции puts().

Внекоторых реализациях компиляторов такая не полностью законченная программа (упомянутый программный код) оформляется в виде объектного файла и отдельно выделяется этап компоновки, на котором "разрешаются ссылки", т.е. устанавливаются адреса внешних объектов и функций, к которым обращается программа. Стандарт не требует обязательного создания промежуточного объектного файла, но понимать назначение такого этапа полезно (рис. 1.1).

Все сказанное относилось к обработке программы в среде трансляции. Дополнительно на этой стадии выдаются диагностические сообщения (на рис. 1.1 не показаны).

Среда исполнения обеспечивает вызов исполнимого кода Сипрограммы и передачу ей аргументов. Принято, что точкой входа в программу является функция main(), которая в единственном экземпляре должна присутствовать в каждой Си-программе. В общем случае исполнимая Си-программа обменивается с "внешним" (для нее)

″миром″ разными путями (рис. 1.2). Во-первых, функция main() может иметь необязательные параметры, которые служат для приема передаваемых в программу аргументов. (Особенности обработки параметров функции main() рассмотрены на примерах в теме 9 (программа 09_17.с)). Второй источник информации для программы – данные, вводимые пользователем в процессе исполнения (получаемые из стандартного входного потока). По умолчанию входной поток

″настроен″ на клавиатуру. Третий источник данных – информация из файлов.

13

Рис. 1.1. Этапы формирования исполнимого модуля программы

14

Рис. 1.2. Обмены с исполняемой программой:

stdin – стандартный входной поток (клавиатура); stdout – стандартный выходной поток (экран дисплея)); stderr – стандартный поток для сообщений об ошибках (экран дисплея)

При исполнении программа может выводить результаты в стандартный выходной поток stdout (по умолчанию он ″ настроен″ на экран дисплея) и в файлы. После завершения программы управление опять возвращается к среде исполнения, причем программа передает среде исполнения целочисленное значение кода возврата, указанное

ввыполненном операторе return.

Впроцессе исполнения программы 01_01.с функция puts() выводит фразу "From puts(): Hello, World!" в стандартный выходной поток stdout, который по умолчанию соответствует экрану дисплея.

Но прежде чем оттранслировать нашу программу и выполнить соответствующую ей исполнимую программу, необходимо получить доступ к конкретному компилятору и среде исполнения программ.

1.3. Компиляция и исполнение программы на Си

Мы предполагаем, что компилятор языка Си доступен читателю. Если вы используете компилятор DJGPP (см. Приложение), то наберите в командной строке сеанса MS-DOS

>gcc –v

15

После этого в окне сеанса MS-DOS появится результат:

From puts( ): Hello, World!

Казалось бы, все ясно, но перед начинающим еще долгий путь изучения и языка Си и возможностей компилятора. Одновременное освоение и нового языка программирования, и традиционных для него приемов обработки программы, предоставляемых транслятором, весьма сложно. Поэтому начнем с простейших средств языка и не будем пока отступать от описанной схемы трансляции и исполнения программ. Много интересного и неожиданного можно узнать, экспериментируя с нашей простой однофайловой программой, состоящей всего из одной функции main(), в которой всего два оператора – обращение к библиотечной функции puts() и завершение работы программы – оператор return.

Если вы проделали все описанные выше действия с программой

01_01.с и получили на экране "From puts( ): Hello, World!", то можно начинать эксперименты.

1.4. Модификации исходного текста программы

ЭКСПЕРИМЕНТ. Сделайте дубль программы 01_01.c и разместите его в файле 01_01_1.c. Измените текст в этом файле таким образом, чтобы программа была записана в одну длинную строку.

Вот ее начало (многоточием в книге отмечена незавершенность текста):

/* 01_01_1.c - */#include <stdio.h>int...

Запустите трансляцию, набрав в командной строке:

>gcc 01_01_1.c -о test.exe

Трансляция будет прервана (заметьте, на каком шаге), а в окне MS-DOS появится сообщение о характере обнаруженной ошибки:

01_01_1.c:1: '#include' expects "FILENAME" or <FILENAME>

17

Трансляция в компиляторе DJGPP пройдет успешно, программа правильно выполнится, т.е. на экран будет выведено:

From puts(): Hello, World!

Результат интересный и вызывающий недоумение. Зачем же нужна директива #include, если от нее одни ошибки? Попробуем разобраться.

1.5. Прототипы функций

ЗАДАЧА 01_02. Вывести на экран сообщение "The value of PI=3.14159", составив его из двух аргументов функции puts(): "The value of PI=" и "3.14159".

Как известно тем, кто знаком с функциями стандартной библиотеки (возможно, и читателю, но мы ориентируемся на его самую скромную подготовку в области языка Си), библиотечная функция puts() может иметь только один фактический параметр (аргумент), в качестве которого должна выступать символьная строка. Предположим, программист для решения поставленной задачи подготовил следующую неверную программу:

/* 01_02.c - неверное обращение к puts() */ int main ()

{

puts("The value of PI=", "3.14159"); return 0;

}

Выполните трансляцию:

>gcc 01_02.c -o test.exe

Трансляция пройдет без ошибок, но при исполнении программы второй аргумент функции puts() вовсе не будет учтен. Результатом станет фраза из первого аргумента:

The value of PI=

Хорошо, что это учебный пример. Ошибки предсказуемы и понятны. Но в реальных программах недопустимы неверные обраще-

19