Язык С.С/С++ (лекция 1)

Язык С был разработан Деннисом М. Ритчи в 1972 году. Реализация С, в соответствии с изложенными правилами, рассматривается как K&R стандарт (Брайн В. Керниган и Ритчи). K&R – минимальная стандартная реализация. В 1983 году Американский институт национальных стандартов (ANSI) разработал новый стандарт, названный стандартом ANSI языка С.
С++ - это надмножество языка С. Реально он включает все операторы и средства языка С, добавив только некоторые новые. Преимущество С++ в том, что он позволяет с большой легкостью разрабатывать большие сложные программы за счет модульного подхода и некоторых других усовершенствований. Кроме того, С++ является языком ООП.

Логические структуры языка.
Программа состоит из лексических элементов.
1. Элементы
Программа на С представляет собой строки, состоящие из лексических элементов пяти типов: ключевые слова, константы, операции, ограничители, идентификаторы.
Смежные элементы отделяются друг от друга разделителями или комментариями.
Разделители: пробелы, символы табуляции, возврата каретки, перевода строки.
2. Комментарии
Они служат для документирования программы
Формат /* текст комментария */
Пример
/* Программа выводит сообщение на экран */

3. Ограничители
Символы – ограничители: ( ), [ ], { }, : , , , ;
4. Операции
Перечень операций приведен ниже:
Одно символьные операции: = ! ^ & * - : . < > / ? + %
Двух символьные операции: = = != && :: -> ++ -- << >> <= >= += -= *= /= %= ^= := &=
Трехсимвольные операции: <<= >>=
5. Идентификаторы
Они служат для именования типов, переменных, констант и функций. Идентификатор состоит из букв и цифр и может содержать символы подчеркивания. Значащие – первые 32 символа. Начинается идентификатор с буквы. В идентификаторах прописные и заглавные буквы различаются.

6. Зарезервированные слова
В С используются зарезервированные слова, которые нельзя использовать в качестве идентификаторов. Они задаются прописными буквами. Фрагмент таблицы зарезервированных слов.

Константы
В С имеется четыре типа констант: целые, вещественные, символьные и строковые.
Константы целого типа
Константы целого типа могут задаваться в десятичной, 8-ой или 16-ой системах счисления.
Десятичные целые константы образуются из цифр. Первой цифрой не должен быть 0.
Восьмеричные константы начинаются с цифры 0, за которой следуют цифры 0-7.
Шестнадцатеричные константы начинаются с цифры 0 и символа , за которыми может стоять одна или более 16-ых цифр 0-9,A-F.

Пример
#include
main()
{
int a=3478,
b=06626,
c=0xD96;
printf(“a=%d b=%d c=%d\n”,a,b,c);
}
На экране
a=3478 b=3478 c=3478

Константы вещественного типа
Константы этого типа состоят из цифр, десятичной точки и знака десятичного порядка
Примеры
1. 2е1 .1234 .1е3
.1 2Е1 1.234 0.0035е-6
1.0 2е-1 2.1е-12 0.234

Символьные константы
Символьные константы заключаются в одиночные кавычки (апострофы)
Например
if (ch>=’a’&&ch<=’z’)
Одни символьные константы соответствуют символам, которые можно вывести на экран, другие – управляющим символам, задаваемым с помощью esc-последовательности, третьи – форматирующим символам, также задаваемым с помощью esc – последовательности.
Например
Символ “апостроф” → ‘\’’;
Переход на новую строку → ‘\n’;
Обратный слэш → ‘\\’.

Управляющие коды
В следующей таблице приведены управляющие коды. Каждая esc – последовательность должна быть заключена в кавычки

Строковые константы
Строковые константы состоят из нуля или более символов, заключенных в двойные кавычки. В строковых константах управляющие коды задаются с помощью esc-последовательности.
Замечания к использованию констант
Для задания констант можно использовать их непосредственное написание (обозначение). Кроме того, существуют следующие способы задания константы:
a) Макроопределение
Формат
#define <имя константы> <значение константы>
Например
#define PI 3.14
#define CHARACTER_B 'B'
#define version_oct 020 // для восьмеричного числа
#define version_dec 16 // для десятичного числа
#define version_hex 0x10 // для 16-го числа
#define NAME “ALEKS”

a) Макроопределение
Формат
#define<имя константы><значение константы>
Например
#define PI 3.14
#define CHARACTER_B 'B'
#define version_oct 020 // для восьмеричного числа
#define version_dec 16 // для десятичного числа
#define version_hex 0x10 // для 16-го числа
#define NAME “ALEKS”

б) типизированные константы
Можно определить константу, описать тип данных и присвоить значение, использую ключевое слово const
Например
main()
{
const int CHILDREN=8;
const char INIT=’C’;
const float NUMBER=1.65;
}

Скалярные типы данных, операции, преобразование типов.
Используются различные типы данных для представления хранимой и обрабатываемой информации.
Типы данных и элементы памяти.
Тип задается набором допустимых значений и набором действий, которые можно совершать над каждой переменной рассматриваемого типа. Переменные типизируются посредством их описаний. Выражения типизируются посредством содержащих в них операций.
Есть предопределенные типы данных: целые, вещественные, указатели, переменные, массивы, функции, объединения, структуры и void (отсутствие типа).
Скалярные типы: указатель, арифметический (целый, вещественный), перечисляемый.

Агрегатные типы: массив, структура, объединение.
В следующей таблице представлены типы С, их размеры и диапазоны

2. Переменные целого типа
Переменная описываются с помощью спецификатора типа (см. таблицу) и при описании ей может быть присвоено начальное значение.
Пример
int age=20, height=170; // возраст, рост
unsigned weight=height/2; // вес
long index; // индекс
Замечание Если используются спецификаторы unsigned, short, long, то int можно опускать.
Допустимые операции над целочисленными операндами указаны в таблице

3. Переменные вещественного типа
Для описания таких переменных используются спецификаторы float, double, long double.
Пример
float force=12.78, /* сила */
acceleration=1.234; /* ускорение */
double height; /* высота */
Операции над вещественными операндами, аналогичны арифметическим и логическим операциям над целочисленными операндами (см. предыдущую таблицу). Исключение – операция % (остаток от деления).

4. Символьные переменные
Для описания символьных переменных используются спецификаторы char, signed char, unsigned char.
Можно задавать начальные значения.
Пример
char ch=’$’, ans=’n’, ascii_value=65;
Замечание
В выражениях переменные типа char могут смешиваться с переменными типа int, поскольку те и другие принадлежат к целому типу.

Пример
#include
main()
{
char ch=’a’, ans;
printf(“значение ch+3=%c”,ch+3);
ans=ch%3;
printf((“\n\n значение ans=%d\n”,ans);
}
Программа выводит на экран следующие строки:
Значение ch+3=d
Значение ans=1

5. Строковые переменные
Для определения строковой переменной необходимо использовать тип char и указать максимальное число символов, которое может содержать строка. Строка объявляется, как массив символов, но для работы с массивом символов, как со строкой имеется набор библиотечных функций.
Описание в общем случае:
char name[n];
name – имя массива;
n – размер массива.
Пример char str[80];
Работу со строковыми данными рассмотрим подробнее при изучении массивов и функций работы со строками.

6. Приоритет и порядок выполнения операций.
Если в выражении не используются круглые скобки, задающие порядок выполнения операций, то группировка операндов для операций производится с учетом приоритета операций. В следующей таблице приведены операции в порядке убывания приоритета.

7. Операции отношения
Логические выражения строятся из операций отношения и вырабатывают в качестве результата значение типа int. Если результат равен 0, то считается, что логическое выражение ложно, в противном случае – истинно. Если в логическом выражении не используются скобки, то оно вычисляется слева направо. Вычисление прекращается, как только результат становится определенным. Такой способ вычисления логических выражений называется усечением.

Например
if (a>b||c>d||e>f)
Вычисление выражения прерывается, как только выясняется, что, либо a>b, либо c>d, либо e>f.
Усечение с успехом может быть использовано для задания корректного порядка вычислений в логических выражениях.
Например, логическое выражение
if (b!=0.0&&a/b>12.4)
Имеет больший смысл, чем логическое выражение
if (a/b>12.4&&b!=0.0)

8. Побитовые операции
Операнд или операнды побитовых операций должны быть целого типа. Побитовые операции используются для манипуляция с битами на нижнем уровне. Операции &,|,^ определяются следующим образом

Операции << и >> служат для сдвига последовательности битов, соответственно, влево и вправо.
Эти операции можно применять для деления или умножения на число, равное степени 2, в соответствии со следующими правилами:

9. Операции присваивания
К ним относятся: = , += , -= , *= , /= , %= , и префиксные и постфиксные операции ++ и --.
Все операции присваивают переменной результат вычисления выражения. Если тип левой части отличается от типа правой части, то тип правой части приводится к типу левой. В одном операторе операция присваивания может встречаться несколько раз. Вычисление производится справа налево. Например a=(b=c)*d; Значению b присваивается значение c, затем выполняется операция умножения на d и результат присваивается a.
Типичный пример использования многократного присваивания a=b=c=d=e=f=0;
Операции += , -= , *= , /= укороченная форма, т.е.
a+=b; -> a=a+b; a-=b; -> a=a-b; a*=b; -> a=a*b; a/=b; -> a=a/b;

Постфиксные и префиксные операции ++ и -- используются для увеличения (инкремент) и уменьшения (декремент) на 1 значения переменной. Семантика операций следующая:
++a ,а++– увеличение значения переменной a на 1 до (после) ее использования в выражении.
--a ,а-- – уменьшение значения переменной a на 1 до (после) ее использования в выражении.
Пример
#include
main()
{
int a,b,c=3,d=4,f=3,g,h=5,z=6,i;
a=z+(b=c*d*f+(g=h+(i=3)));
printf(“%d\n”,a);
} // Программа выводит на экран значение – ?.

10. Операция sizeof
Эту операцию можно применять к константе, типу или переменной. В результате будет получено число байтов, занимаемых операндом. Если операндом является тип, то такой операнд следует заключать в круглые скобки. Если операнд переменная, то скобки можно опускать.
Пример
#include
main() {
float a;
int b;
char c;
float d[500];

printf(“\n Размер памяти под целое %d”, sizeof(int));
printf(“\n Размер памяти под двойную точность %d”, sizeof(double));
printf(“\n Размер памяти под переменную a %d”, sizeof a);
printf(“\n Размер памяти под массив d %d”, sizeof d); }
Результат работы программы
Размер памяти под целое 2
Размер памяти под двойную точность 8
Размер памяти под переменную a 4
Размер памяти под массив d 2000

11. Операция “запятая”
Операция “запятая” для связывания между собой выражений. Список выражений, разделенный запятыми, трактуется как единое выражение и вычисляется слева направо. Пример
if (c=getchar(),c>’a’) Читается символ в переменную с и сравнивается с символом ‘a’, результат целое число.
12. Приведение и преобразование типов
Для выполнения однозначного преобразования (cast) объектов одного типа в другой в С имеется специальная конструкция вида:
(имя_типа) выражение;
Пример float r=3.5 int i; i=(int) r;