Программирование на c. Язык программирования c (си)

Особенности

Обзор

Язык программирования Си отличается минимализмом. Авторы языка хотели, чтобы программы на нём легко компилировались с помощью однопроходного компилятора , после компиляции каждой элементарной составляющей программы соответствовало весьма небольшое число машинных команд, а использование базовых элементов языка не задействовало библиотеку времени выполнения. Однопроходный компилятор компилирует программу, не возвращаясь назад, к уже откомпилированному тексту. Поэтому использованию функции должно предшествовать её объявление. Код на Си можно легко писать на низком уровне абстракции, почти как на ассемблере . Иногда Си называют «универсальным ассемблером» или «ассемблером высокого уровня», что отражает различие языков ассемблера для разных платформ и единство стандарта Си, код которого может быть скомпилирован без изменений практически на любой модели компьютера . Си часто называют языком среднего уровня или даже низкого уровня , учитывая то, как близко он работает к реальным устройствам.

Компиляторы Си разрабатываются сравнительно легко благодаря относительно низкому уровню языка и скромному набору элементов. Поэтому данный язык доступен на самых различных платформах (возможно, круг этих платформ шире, чем у любого другого существующего языка). К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык позволяет создавать переносимые программы и поддерживает программиста в этом. Программы, соответствующие стандарту языка, могут компилироваться на самых различных компьютерах.

Программа «Hello, World!»

Эта простая программа, появившаяся в первом издании книги «Язык программирования Си » Кернигана и Ритчи, обычно является первой программой большинства учебников Си. Она печатает сообщение «Hello World!» на стандартном устройстве вывода (которым, как правило, является монитор (дисплей) , но может быть и файл , какое-либо устройство или область в памяти, в зависимости от того, как отражается стандартное устройство вывода на данной платформе).

Main() { printf ("Hello, World!\n " ) ; }

Несмотря на то, что на большинстве современных компиляторов эта программа может быть корректно скомпилирована, она порождает несколько предупреждений на компиляторах стандарта ANSI C . Кроме того, этот код не будет компилироваться, если компилятор жёстко следует стандарту

#include int main(void ) { printf ("Hello, World!\n " ) ; return 0 ; }

В первой строке программы расположена директива препроцессора #include , встретив которую, компилятор заменяет её на полный текст файла, на который она ссылается. В данном случае эта строка будет заменена стандартным заголовочным файлом

Следующая строка является объявлением функции с именем main . Эта функция в программе Си является особенной, так как выполняется первой при запуске программы, то есть служит так называемой точкой входа в программу .

Фигурные скобки после функции main обозначают её определение. Слово int говорит, что функция main возвращает (вычисляет) целое число . Слово void показывает, что функция main не требует от вызывающего ни параметров, ни аргументов.

Следующая строка «вызывает» или исполняет функцию stdio.h содержит информацию, описывающую то, как нужно вызывать эту функцию. В данном примере этой функции передаётся единственный аргумент, содержащий текстовую строку «Hello, World!\n» . Последовательность \n транслируется в символ «новая строка», который при отображении соответственно обозначает разрыв строки. Функция printf возвращает значение типа int , которое в этом примере полностью отбрасывается.

Выражение return заставляет программу прекратить выполнение данной функции (main в этом случае), возвращая вызвавшей функции значение, указанное после ключевого слова return (0 в этом случае). Так как текущая функция - это main , то вызывающим является то, что запустило программу. Последняя фигурная скобка обозначает конец определения функции main .

Комментарии

Текст, заключённый в служебные символы /* и */ в этом порядке, полностью игнорируется компилятором. Компиляторы, совместимые со стандартом C99, также позволяют использовать комментарии, начинающиеся с символов // и заканчивающиеся переводом строки

Типы

Хранение данных

Одной из самых важных функций любого языка программирования является предоставление возможностей для управления памятью и объектами, хранящимися в ней.

В Си есть три разных способа выделения памяти для объектов:

• Статическое выделение памяти : пространство для объектов создаётся в области хранения данных кода программы в момент компиляции; время жизни таких объектов совпадает со временем жизни этого кода.
• Автоматическое выделение памяти : объекты можно временно хранить в стеке ; эта память затем автоматически освобождается и может быть использована снова, после того, как программа выходит из блока, использующего её.
• Динамическое выделение памяти : блоки памяти нужного размера могут запрашиваться во время выполнения программы с помощью библиотечных функций malloc , realloc и free из области памяти, называемой кучей . Эти блоки освобождаются и могут быть использованы снова после вызова для них функции free .

Все три этих способа хранения данных пригодны в различных ситуациях и имеют свои преимущества и недостатки. Например, статическое выделение памяти не имеет накладных расходов по выделению, автоматическое выделение - лишь малые расходы при выделении, а вот динамическое выделение потенциально требует больших расходов и на выделение, и на освобождение памяти. С другой стороны, память стека гораздо больше ограничена, чем статическая, или память в куче. Только динамическая память может использоваться в случаях, когда размер используемых объектов заранее неизвестен. Большинство программ на Си интенсивно используют все три этих способа.

Там, где это возможно, предпочтительным является автоматическое или статическое выделение памяти, потому что такой способ хранения объектов управляется компилятором , что освобождает программиста от трудностей ручного выделения и освобождения памяти, как правило, служащего источником трудно отыскиваемых ошибок в программе. К сожалению, многие структуры данных имеют переменный размер во время выполнения программы, поэтому из-за того, что автоматически и статически выделенные области должны иметь известный фиксированный размер во время компиляции, очень часто требуется использовать динамическое выделение. Массивы переменного размера - самый распространённый пример такого использования памяти.

Набор используемых символов

Язык Си был создан уже после внедрения стандарта Фортран , Лисп и Кобол использовали только круглые скобки () , а в Си есть и круглые () , и квадратные , и фигурные { } . Кроме того, в Си различаются заглавные и строчные буквы, а более старые языки использовали только заглавные.

Проблемы

Многие элементы Си потенциально опасны, а последствия неправильного использования этих элементов зачастую непредсказуемы. Керниган говорит: «Си - инструмент, острый, как бритва : с его помощью можно создать и элегантную программу, и кровавое месиво ». В связи со сравнительно низким уровнем языка многие случаи неправильного использования опасных элементов не обнаруживаются и не могут быть обнаружены ни при компиляции, ни во время исполнения. Это часто приводит к непредсказуемому поведению программы. Иногда в результате неграмотного использования элементов языка появляются уязвимости в системе безопасности . Необходимо заметить, что использования многих таких элементов можно избежать.

Чаще всего источником ошибки является обращение к несуществующему элементу массива . Несмотря на то, что Си непосредственно поддерживает статические массивы, он не имеет средств проверки индексов массивов (проверки границ). Например, возможна запись в шестой элемент массива из пяти элементов, что, естественно, приведёт к непредсказуемым результатам. Частный случай такой ошибки называется ошибкой переполнения буфера . Ошибки такого рода приводят к большинству проблем с безопасностью.

Другим потенциальным источником опасных ситуаций служит механизм указателей . Указатель может ссылаться на любой объект в памяти, включая и исполняемый код программы, и неправильное использование указателей может порождать непредсказуемые эффекты и приводить к катастрофичным последствиям. К примеру, указатель может быть неинициализированным или, в результате неверных арифметических операций над указателем, указывать в произвольное место памяти; на некоторых платформах работа с таким указателем может вызвать аппаратный останов программы, на незащищённых же платформах это может привести к порче произвольных данных в памяти, причём эта порча может проявиться в самые произвольные моменты времени и намного позже момента порчи. Также, область динамической памяти, на которую ссылается указатель, может быть освобождена (и даже выделена после этого под другой объект) - такие указатели называются «висячими». Или, наоборот, после манипуляций с указателями на область динамической памяти может не остаться ссылок, и тогда эта область, называемая «мусором» (garbage), никогда не будет освобождена, что может приводить к «утечкам памяти» в программе. В других языках подобные проблемы пытаются решить введением более ограниченных ссылочных типов.

Проблемой является также то, что автоматически и динамически создаваемые объекты не инициализируются и они могут содержать значения, оставшееся в памяти от ранее удалённых объектов. Такое значение полностью непредсказуемо, оно меняется от одной машины к другой, от запуска к запуску, от вызова функции к вызову. Если программа использует такое значение, то результат будет непредсказуемым и не обязательно проявится сразу. Современные компиляторы пытаются диагностировать эту проблему некоторым анализом исходного кода, хотя в общем случае статическим анализом это решить нельзя.

Ещё одной распространённой проблемой является то, что память не может быть использована снова, пока она не будет освобождена программистом с помощью функции free() . В результате программист может случайно забыть освобождать эту память, но продолжать её выделять, занимая всё большее и большее пространство. Это обозначается термином утечка памяти . Наоборот, возможно освободить память слишком рано, но продолжать её использовать. Из-за того, что система выделения может использовать освобождённую память по-другому, это ведёт к непредсказуемым последствиям. Эти проблемы решаются в языках со сборкой мусора . С другой стороны, если память выделяется в функции и должна освобождаться после выхода из функции, данная проблема решается с помощью автоматического вызова деструкторов в языке C++, или с помощью локальных массивов, используя расширения С99.

Функции с переменным количеством аргументов также являются потенциальным источником проблем. В отличие от обычных функций, имеющих прототип , стандартом не регламентируется проверка функций с переменным числом аргументов. Если передаётся неправильный тип данных, то возникает непредсказуемый, если не фатальный результат. Например, семейство функций printf стандартной библиотеки языка Си, используемое для генерации форматированного текста для вывода, хорошо известно за его потенциально опасный интерфейс с переменным числом аргументов, которые описываются строкой формата. Проверка типов в функциях с переменным числом аргументов является задачей каждой конкретной реализации такой функции, однако многие современные компиляторы в частности проверяют типы в каждом вызове printf , генерируя предупреждения в случаях, когда список аргументов не соответствует строке формата. Следует заметить, что невозможно статически проконтролировать даже все вызовы функции printf , поскольку строка формата может создаваться в программе динамически, поэтому как правило никаких проверок других функций с переменным числом аргументов компилятором не производится.

Для помощи программистам на Си в решении этих и многих других проблем было создано большое число отдельных от компиляторов инструментов. Такими инструментами являются программы дополнительной проверки исходного кода и поиска распространённых ошибок, а также библиотеки, предоставляющие дополнительные функции, не входящие в стандарт языка, такие как проверка границ массивов или ограниченная форма сборки мусора.

История

Ранние разработки

Язык программирования Си был разработан в лабораториях Bell Labs в период с по 1973 годы . Согласно Ритчи , самый активный период творчества пришёлся на 1972 год . Язык назвали «Си» (C - третья буква латинского алфавита), потому что многие его особенности берут начало от старого языка «Би» (B - вторая буква латинского алфавита). Существует несколько различных версий происхождения названия языка Би. Кен Томпсон указывает на язык программирования

Существует несколько легенд, касающихся причин разработки Си и его отношения к операционной системе , например, для графических дисплеев;

C99

Основная статья : 1995 году в стандарт Си была внесена Первая нормативная поправка, но её почти никто не признавал). Однако в конце 1990-х годов стандарт подвергся пересмотру, что привело к публикации ISO 9899:1999 в 1999 году . Этот стандарт обычно называют «С99». В марте 2000 года он был принят и адаптирован ANSI.

Вот некоторые новые особенности С99:

• подставляемые функции (inline);
• отсутствие ограничений на объявление локальных переменных (как и в С++);
• новые типы данных, такие как long long int (для облегчения перехода от 32- к 64-битным числам), явный булевый тип данных и тип complex для представления комплексных чисел;
• массивы переменной длины;
• поддержка ограниченных указателей (restrict);
• именованная инициализация структур: struct { int x, y, z; } point = { .y=10, .z=20, .x=30 };
• поддержка однострочных комментариев, начинающихся на // , заимствованных из C++ (многие компиляторы Си поддерживали их и ранее в качестве дополнения);
• несколько новых библиотечных функций, таких как snprintf ;
• несколько новых заголовочных файлов , таких как stdint.h .

Интерес к поддержке новых особенностей С99 в настоящее время смешан. В то время как GCC , компилятор Си от Sun Microsystems и некоторые другие компиляторы в настоящее время поддерживают большую часть новых особенностей С99, компиляторы компаний Microsoft не делают этого, причём похоже, что две эти компании и не думают их добавлять.

Связь с C++

Приоритет операций в Си

Ниже приведены операции в порядке убывания приоритета. Операции, приведённые на одной строчке, имеют одинаковый приоритет. Операции, помеченные как R->L, имеют правую ассоциативность (то есть при сочетании равноприоритетных операций без скобок они вычисляются справа налево; при этом порядок вычисления аргументов большинства операций не специфицирован и зависит от реализаций):

Известные компиляторы языка Си

Компиляторы на динамические языки и платформы

Иногда, в целях переноса тех или иных библиотек, функций и инструментов, написанных на Си, в иную среду, требуется компиляция Си-кода на язык более высокого уровня или в код виртуальной машины , предназначенной для такого языка.

Следующие проекты предназначены для этих целей:

• Alchemy - компилятор из Си/C++ в Flash- и Adobe AIR -приложениях.
• AMPC -- компилятор из Си в виртуальную машину

  Примечания

  См. также

  • Cyclone (язык программирования) - безопасный диалект языка Си
  • Категория:Компиляторы C

  Ссылки

  • ISO/IEC JTC1/SC22/WG14 official home (англ.) . - Официальная страница международной рабочей группы по стандартизации языка программирования Си. Проверено 20 февраля 2009.

Изучение основ и тонкостей языка программирования C++. Учебник с практическими заданиями и тестами. Хотите научиться программировать? Тогда Вы по адресу - здесь бесплатное обучение программированию. Неважно, имеете ли Вы опыт или нет, эти уроки по программированию помогут Вам начать создавать, компилировать и отлаживать программы на языке C++ в разных средах разработки: Visual Studio, Code::Blocks, Xcode или Eclipse.

Множество примеров и подробных разъяснений. Отлично подойдут как для новичков (чайников), так и для более продвинутых. Объясняется всё с нуля и до самых деталей. Эти уроки (200+) дадут Вам хорошую базу/фундамент в понимании программирования не только на С++, но и в других языках программирования. И это абсолютно бесплатно!

Также рассматривается пошаговое создание игры на С++, графическая библиотека SFML и больше 50 задания для проверки своих навыков и знаний в C++. Дополнительным бонусом является .

За репост +20 к карме и моя благодарность!

Глава №0. Введение. Начало работы

Глава №1. Основы C++

Глава №2. Переменные и основные типы данных в C++

Глава №3. Операторы в C++

Глава №4. Область видимости и другие типы переменных в C++

Глава №5. Порядок выполнения кода в программе. Циклы, ветвления в C++

C - это достаточно "древний" язык программирования, он сформировался в начале 70-х. Не смотря на это, C - живой язык в том смысле, что он активно применяется в настоящее время. Он был придуман, использовался и используется для написания существенных частей программного кода Unix-подобных операционных систем. Также на нем пишут утилиты, компиляторы и реже прикладные программы. Поэтому C называют системным языком программирования.

Его живучесть можно объяснить тем, что принципы работы операционных систем относительно универсальны, они не подвержены тому прогрессу и разнообразию, которые можно наблюдать в среде десктопного и мобильного ПО, Web-приложений. C не является языком достаточно высокого уровня, он ближе к архитектуре компьютера. В результате программы на C получаются компактными и быстрыми.

C не поддерживает объектно-ориентированного программирования. Поддержка ООП реализована в C++. Хотя последний возник на основе языка C, он не является его "продолжением", а представляет собой отдельный язык, который можно изучать, не зная C. Однако изучение C полезно перед знакомством с его "продвинутым младшим братом", т.к. синтаксис языков похож, C не перегружает мозг начинающего программиста сверхвозможностями и приучает к пониманию сути происходящего.

Подходит ли C для первого знакомства с программированием? Если вы не обучаетесь в вузе по специальности, связанной с IT, то нет. C предполагает понимание организации и принципов работы аппаратного обеспечения, в частности – памяти. Здесь многое делается с помощью указателей, они играют ключевую роль; эта тема достаточно сложная для понимания и обычно не изучается в школе.

Конечно, с помощью C можно изучать основы программирования и не изучать при этом указатели. Однако человек будет думать, что знает C, мало зная о нем по существу. Язык C был создан разбирающимися в устройстве «железа» профессиональными программистами для написания операционной системы UNIX. Его не задумывали как язык для обучения начинающих.

Среды и компиляторы для программирования на C

Если вы пользуетесь одним из дистрибутивов GNU/Linux, вам подойдет любой текстовый редактор с подсветкой синтаксиса, также понадобятся GCC и терминал.

Существуют редакторы для программистов, включающие различные дополнения, в том числе терминал, просмотр каталогов и др. Например, Geany или Atom.

C – компилируемый язык программирования. В GNU/Linux для получения исполняемых файлов используется GCC – набор компиляторов, включающий в том числе компилятор для C. Чтобы из исходного файла (обычно таким файлам дают расширение *.с) получить исполняемый, надо выполнить в терминале команду примерно следующего вида:

gcc -o hello hello.c

Где gcc - команда, запускающая программу, выполняющую компиляцию и иные действия; -o – ключ, сообщающий, что мы вручную указываем имя исполняемого файла; hello – имя получаемого исполняемого файла; hello.c – имя файла с исходным кодом. Имя исполняемого файла можно не указывать:

gcc hello.c

В этом случае исполняемый файл будет иметь имя по умолчанию a.out.

Для Windows существует свой набор компиляторов – MinGW. Его можно использовать самостоятельно, однако он входит в состав простой среды разработки Dev-C++ , которая может оказаться хорошим выбором для обучения программированию на языках C и С++.

При сохранении выбирайте тип файла "C source files (*.c)". Компиляция и запуск программы выполняется при нажатии клавиши F9. После исполнения программа сразу закрывается и результат невозможно увидеть. Чтобы этого не происходило, прописывают две дополнительные строки: #include и getch(). (Возможно это не актуально для более новой версии Dev-C++.)

"Hello World" в GNU/Linux:

#include \n " ) ; }

"Hello World" в Windows:

#include #include int main () { printf ("Hello World\n " ) ; getch () ; }

С другой стороны, существует большое количество кроссплатформенных сред разработки. Например, Eclipse + модуль CDT, KDevelop, CLion. Последняя платна, выпускается компанией JetBrains – лидером в разработке IDE, однако имеет 30-ти дневный триальный период, чего может быть достаточно для обучения. CLion удобнее других IDE.

"Hello World" на C

На примере простейшей программы сразу отметим некоторые особенности языка программирования C.

В языке C роль основной ветки программы берет на себя функция main(). Эта функция всегда должна присутствовать в законченной программе на языке C, и исполнение программы начинается именно с нее. Однако объявленные внутри нее переменные не являются глобальными, их область видимости простирается только на main(). Тем не менее в языке программирования C почти весь программный код заключается в функции, и функция main() является главной и обязательной.

По умолчанию функция main() возвращает тип данных int, поэтому можно не указывать тип возвращаемых данных. Однако компилятор в этом случае выносит предупреждение.

Функция printf() предназначена для вывода данных. Ее назначение аналогично процедуре write() языка Pascal и функции print() в Python. Функция printf() после вывода не выполняет переход на новую строку. Поэтому для перехода используется специальный символ, который обозначается комбинацией \n. Законченные выражения на языке C разделяются точкой с запятой.

В языке C функции ввода-вывода не являются частью языка. Например, в Python нам не надо импортировать никакой модуль, чтобы пользоваться функциями print() и input(). В C же мы не можем просто вызвать функцию printf(), т.к. в самом C ее просто нет. Эту функцию, а также ряд других, можно подключить с помощью заголовочного файла stdio.h. Именно для этого в начале программы прописана строка #include . Include с английского переводится как "включить", а stdio есть сокращение от "стандартный ввод-вывод (input-output)".

В заголовочных файлах (они оканчиваются на *.h) обычно содержаться объявления тех или иных функций. Объявление - это просто описание функции: какие параметры она принимает и что возвращает. Сам код функции (определение) находится не в заголовочном файле, а в библиотеках (других файлах), которые могут быть уже скомпилированы и расположены в системных каталогах. Перед компиляцией программы запускается препроцессор языка C. Помимо прочего он включает в начало файла программы содержимое указанных в ней заголовочных файлов.

Практическая работа

Закомментируйте 1 первую строчку кода программы HelloWorld. Попробуйте скомпилировать программу. Удалось ли получить исполняемый файл? Какое предупреждение выдал компилятор?

1 // - однострочный комментарий на языке C; /* … */ - многострочный комментарий на языке C.

практический курс

Что это такое?

В свое время (1991-1992 года), выбрав язык Си в качестве основного языка программирования для математических классов, автор столкнулся с проблемой отсутствия нормальных учебников, которые можно было бы рекомендовать школьникам. Это вынудило его написать свой конспект лекций, который можно было бы назвать «Практический курс программирования на Си » — в него вошли те сведения, которые действительно требовались автору на практике. Многолетний опыт преподавания показал, что конспект действительно востребован и широко используется как школьниками, так и выпускниками.

В качестве среды разработки используется бесплатно распространяемая оболочка Dev-C++ с открытым исходным кодом, включающая компилятор GCC .

Автор будет благодарен за отзывы и конструктивную критику по поводу содержания и оформления этих материалов. Если вы заметили ошибку или у вас есть предложения, замечания, жалобы, просьбы и заявления, пишите .

Лицензионное соглашение

1. 1) публикация материалов в любой форме, в том числе размещение материалов на других Web-сайтах;
2. 2) распространение неполных или измененных материалов;
3. 3) включение материалов в сборники на любых носителях информации;
4. 4) получение коммерческой выгоды от продажи или другого использования материалов.

Скачивание материалов означает, что вы приняли условия этого лицензионного соглашения.

Скачать

Конспект распространяется свободно в формате PDF . Для просмотра требуется бесплатный просмотрщик Acrobat Reader . Конспект курса условно разбит на 4 части:

1. Введение в программирование на языке Си (860 Кб) 29.03.2014
   Изучение основных конструкций языка и приемов написания программ.
2. Xранение и обработка данных (792 Кб) 21.11.2013
   Язык Си: массивы, матрицы, структуры, символьные строки, структуры, рекурсия.
3. Разработка программ на языке Си (937 Кб) 01.03.2014
   Приемы проектирования программ, структурное программирование, целочисленные алгоритмы, численные методы, моделирование.
4. Динамические структуры данных в языке Си (666 Кб) 11.06.2009
   Списки, стеки, деревья, графы.

Презентации

Для преподавателей и учащихся могут быть полезны презентации, построенные на основе этого конспекта. Их можно скачать на странице Презентации .

Методика

Основная задача — познакомить учащихся с основными конструкциями языка Си : циклами, условными операторами, процедурами. Весьма успешно проходит изучение разделов, связанных с графикой, анимацией.

8 класс

Программа включает следующие разделы (в скобках указана часть конспекта): Массивы (II), Работа с файлами (II), Символьные строки (II), Вращение объектов (III), Моделирование (III) . Особое внимание уделяется изучению алгоритмов работы с массивами, в том числе поиска, сортировки и т.п. Дается понятие об эффективности вычислительных методов.

9 класс

Основное внимание уделяется изучению методов разработки программ на языке Си . Учащиеся выполняют индивидуальное задание, в ходе которого учатся строить графики на экране, знакомятся с преобразованиями систем координат, изучают методы решения уравнений, знакомятся с численными методами, учатся правильно оформлять программы (разделы 1-2 части III). Одно из заданий посвящено использованию метода Монте-Карло для вычисления площади сложной фигуры. Из новых разделов изучаются также Матрицы (II), Массивы символьных строк (II) . Вводится понятие указателей и изучаются простейшие операции с ними.

10 класс

Изучения языка Си выходит на более серьезный уровень. Основные темы — Управление памятью (II), Рекурсия (II), Структуры (II) . Предусмотрено изучение языка Паскаль в качестве второго языка программирования. С этого момента алгоритмы на теоретических занятиях записываются поочередно на двух языках.

11 класс

Изучаются не столько особенности языков, сколько алгоритмы. Основные разделы — Численные методы (III), Моделирование (III), Динамические структуры данных (IV) .

Язык программирования Си разработанный Деннисом Ритчи в начале 1970-х годов для создания операционной системы UNIX. Си остается наиболее широко используемым языком для написания системного программного обеспечения, и Cи также используется для написания приложений. Программирование для начинающих.

Особенности

Язык программирования C имеет следующие основные особенности:

• Фокусирование на парадигме процедурного программирования, с удобствами для программирования в структурированном стиле, это хороший плюс для изучения C .
• Доступ к аппаратному уровню через использование указателей для обозначения места в памяти.
• Параметры всегда передаются функции по значению, а не по ссылке.
• Область видимости лексических переменных (но не поддерживается замыкания или функции, определенные внутри других функций.)
• Стандартный набор библиотечных программ, которые предоставляют возможности, которые являются полезными, но не строго необходимы.
• Использование препроцессора языка, препроцессор C , для таких задач, как определение макросов и в том числе несколько файлов исходного кода.
• «О» производительность для всех операторов

Функциональность языка программирования C гарантируется ANS / ISO C99 C89/90 и нормативными документами, которые явно указывают, когда компилятор (или окружающая среда), выдает диагностику. Программирование для чайников. В документах также указано, какое поведение можно ожидать от кода, написанного на языке программирования Си, который соответствует стандарту.
Например, следующий код, в соответствии со стандартом, производит неопределенное поведение.

#include #include int main (void) { char *s = "Hello World!\\n"; strcpy (s, s+1); /* вероятно, что программист хотел удалить первый символ из строки S = S +1, */ return 0; }

Примечание: стиль отступов в программном коде меняется в зависимости от предпочтений программистов. См. стиль отступов для более подробной информации в разделе основы программирования.
"Неопределенное поведение" означает, что в результате программа может делать все, в том числе работать так, как задумал программист, или выдавая фатальные ошибки каждый раз при запуске, или вызывая одиночные сбои только каждый раз, когда происходит сорок второй запуск программы, или вызывает сбой, когда перезагружается компьютер, и т.д., до бесконечности.
Некоторые компиляторы не придерживаются ни одного из стандартов в режиме по умолчанию, что приводит к тому, что много программ пишется таких, которые будут компилироваться только с определенной версией компилятора и на определенную платформу (Windows, Linux или Mac).
Любая программа, написанная только на стандартном языке программирования C будет компилироваться без изменений на любой платформе, которая имеет соответствующие C реализации компилятора.
Хотя C обычно называется языком высокого уровня, это только язык "высокого уровня" по сравнению с ассемблером, но значительно ниже уровнем, чем большинство других языков программирования. Но в отличии от большинства он дает программисту возможность полностью управлять содержимым памяти компьютера. С не дает инструментов для проверки границ массива или автоматической сборки мусора.
Руководство управления памятью обеспечивает программисту большую свободу в настройке производительности программы, что особенно важно для таких программ, как драйверы устройств. Однако, она также легко позволяет случайно создать код с ошибками, вытекающих из ошибочных операций с памятью, таких как переполнение буфера. Некоторые инструменты были созданы, чтобы помочь программистам избежать этих ошибок, в том числе библиотеки для проведения проверки границ массива и сбор мусора, и библиотеки проверки исходного кода. Преднамеренное использование программ, написанных на С с нуля и содержащих механизм переполнения буфера очень распространено во многих компьютерных вирусов и очень популярно у хакеров, разрабатывающих компьютерные черви.
Некоторые из выявленных недостатков С были рассмотрены и учтены в новых языках программирования, полученных из Си. Язык программирования Циклон имеет особенности, для защиты от ошибочных операций с памятью. C++ и Objective C обеспечивает конструкции предназначены для облегчения объектно-ориентированного программирования. Java и C # добавили конструкции объектно-ориентированное программирование, а также более высокий уровень абстракции, например, автоматическое управление памятью.

История
Начальное развитие C произошло между 1969 и 1973 (в соответствии с Ритчи, самый бурный период в 1972 году). Он назывался "С", потому что многие функции, были получены из предшественника языка по имени B , который сам в свою очередь был назван Бон в честь жены Бонни Кен Томпсон.
К 1973 году язык программирования Си стал достаточно мощным, поэтому большая часть ядра из операционной системы Unix была переписана на C , для сравнения операционная система Multics реализована на языке A, ОС Tripos(реализована на языке BCPL. В 1978 году Ричи и Брайан Керниган опубликовали «язык программирования C» (так называемыую "белую книгу", или K & R.) на протяжении многих лет, эта книга служила спецификацией языка, и даже сегодня, это издание пользуется большой популярностью как руководство и учебник.
С стал очень популярным за пределами Bell Labs с 1980-х годов, и было какое-то время доминирующим языком в системах и приложениях программирования микрокомпьютеров. До сих пор наиболее часто используемых языков программирования системы, и является одним из наиболее часто используемых языков программирования в компьютерах для естественно-научного образования.
В конце 1980-х годов, Бьерн Страуструп и другие в Bell Labs работали, чтобы добавить объектно-ориентированные конструкции для C. Язык, который они разработали вместе с первым компилятором Cfront, назвали C++ (что позволяет избежать вопроса о том, что преемник "B" и "С" должен быть "D" или "Р"). В настоящее время язык C++ чаще всего используется для коммерческих приложений для операционной системы Microsoft Windows, хотя C остается очень популярным в мире Unix.

Версии C

K & R Си (Керниган и Ритчи Си)
С развивался непрерывно с момента его зарождения в Bell Labs. В 1978 был опубликовано первое издание Кернигана и Ритчи "Язык программирования C". Он ввел следующие особенности для существующих версий C:

• structure тип данных
• long int тип данных
• unsigned int тип данных
• =+ оператора было изменено на += , и так далее (так как оператор =+ постоянно вызывал ошибки лексического анализатора в C).

В течение нескольких лет, первое издание "Язык программирования C" был широко использован в качестве спецификации языка де-факто. Версию Си описанную в этой книге, как правило, называют "K & R C" (Второе издание охватывает ANSI стандарт C, описанных ниже.)
K & R C часто считается основной частью языка, которая необходима для компилятора C. Так как не все компиляторы, используемые в настоящее, время были обновлены для полной поддержки ANSI C полностью, и достаточно хорошо написанный K & R C код также правилен с точки зрения стандарта ANSI C. Поэтому K & R C считается наименьшим общим знаменателем, которого программисты должны придерживаться для достижения максимальной переносимости. Например, начальная загрузка версии компилятора GCC, xgcc, написано в K & R С. Это происходит потому, что на многих из платформ, поддерживаемых GCC не было правильного ANSI C компилятора GCC, поэтому была написана, только одна базовая реализация K & R языка С.
Однако, ANSI C сейчас поддерживают почти все широко используемые компиляторы. Большая часть кода C с ноля пишется в настоящее время только для использования возможностей языка, которые выходят за рамки первоначальной K & R спецификации.

ANSI C и ISO C
В 1989 , C был впервые официально стандартизирован ANSI в ANSI X3.159-1989 "Язык программирования С". Одна из целей ANSI C было создание расширенного K & R С. Однако, комитетом по стандартам были также включены несколько новых возможностей, которые внесли много новшеств, чем обычно это происходило в программировании при стандартизации языка.
Некоторые из новых возможностей были "неофициально" добавлены в язык после публикации K & R, но до начала процесса ANSI C. К ним относятся:

• void функции
• функции, возвращающие struct или union типы данных
• void * тип данных
• const квалификатор, чтобы сделать объект доступным только для чтения
• struct имена полей в отдельное пространство имен для каждого типа структуры
• выделение памяти на struct типов данных
stdio библиотеки и некоторые другие стандартные функции библиотеки стали доступны в большинстве реализаций (это уже существовало, ну по крайней мере одна реализация в момент создания K & R Си, но на самом деле это был не стандарт, и, следовательно, не было документирована в книге)
• stddef.h заголовочный файл и ряд других стандартных заголовочных файлов.

Некоторые функции были добавлены в C в процессе стандартизации комиссией ANSI, в первую очередь прототипы функций (заимствованные из С++). Си по стандарту ANSI также установил стандартный набор библиотечных функций.
Язык программирования С по стандарту ANSI, с небольшими изменениями был принят в качестве стандарта ИСО за номерорм ISO 9899 . Первое издание ISO этого документа был опубликовано в 1990 (ISO 9899:1990).

C 99
После процесса стандартизации ANSI, спецификации языка C остается относительно неизменным в течение некоторого времени, тогда как C++ продолжает развиваться. (На самом деле, Нормативной Поправкой 1 создана новая версия языка C в 1995 году, но эта версия редко признается.) Однако, стандарты подверглись пересмотру в конце 1990-х годов, что привело к созданию ISO 9899:1999, который был опубликован в 1999 году. Этот стандарт обычно называют "C99". Он была принята в качестве стандарта ANSI в марте 2000.
Новые функции, добавленные в C99 включают в себя:

• встроенные функции
• освобождение ограничения на расположение объявления переменных (в соответствии с C++)
• Помимо нескольких новых типов данных, включая long long int (для уменьшения проблем связанных с переходом с 32-разрядных на 64-битные процессоры, надвигающегося на много старых программ, которое предсказало устаревания x86 архитектуры), явный булев типа данных, и тип представляющая комплексные числа
• массивы переменной длины
• Официальная поддержка комментариев, начинающиеся с «/ /» как в C++ (которые уже поддержали многие компиляторы C89 как расширение не-ANSI)
• несколько новых библиотечных функций, в том числе snprintf
• несколько новых заголовочных файлов, в том числе stdint.h

Интерес к поддержке новых особенностей С99 является смешанной. Хотя GCC и нескольких коммерческих компиляторы поддерживают большинство из новых особенностей С99, компиляторы сделанные Microsoft и Borland не поддерживают, и эти две компании, похоже, не заинтересованы в добавлении такой поддержки.

Программа "Hello, World!" на языке Си
Следующее простое приложение выводит " Hello, World "в стандартный файл вывода (обычно экран, но может быть файл или какой-либо другое аппаратное устройство). Изменение этой программы появилась впервые в K & R.

#include int main(void) { printf("Hello, World!\\n"); //комментарий return 0; /* комментарий на несколько строк */ }

Обычно текст, который не является программой, а служит подсказкой для программиста записывается в виде комментария. // однострочнй или /* многострочный*/

Анатомия программы на языке C
Си программа состоит из функций и переменных. Си функции как подпрограммы и функции Fortran или процедуры и функции Паскаля. Особенность функции main в том, что программа начинает выполнение именно с функции main . Это означает, что каждая программа Си должна иметь main функцию.
main функция, как правило, вызывает другие функции, которые помогают выполнять свою работу, например, printf в приведенном выше примере. Программист может написать некоторые из этих функций, а другие могут быть вызваны из библиотеки. В приведенном выше примере return 0 дает возвращаемое значения для main функций. Это указывает на успешное выполнение программы для вызова оболочки программы.
Си функция состоит из типа возвращаемого значения, имени, списка параметров (или void в скобках, если таковых нет) и тела функции. Синтаксис функции тела эквивалентен составному оператору.

Управляющие структуры

Составные операторы
Составные операторы в C имеют вид
{ }
и используются в качестве тела функции и в тех местах, где ожидается несколько действий в одном блоке.

Оператор объявления
Утверждение вида
;
является выражением объявления. Если выражение отсутствует, то такое утверждение называется пустым оператором.

Оператор выбора
C имеет три типа оператора выбора: два вида if и switch оператор.
Два вида if,
if ()
{
}
или
if ()
{
}
else
{
}
В if объявлении, если выражение в скобках отлично от нуля или правда, то управление передается оператору, следующему за if . Если в предложении присутствует else, то контроль перейдет к следующему за else набору действий, если выражение в скобках равно нулю или ложно.
Оператор управления switch – в этом случае необходимо перечислить несколько значений, которые может принимать переменная, стоящая в качестве переменной выбора, которое должно иметь целый тип. Для каждого значения переменной-выбора могут выполнятся несколько действий, которые выбираются. Каждая ветка действий может быть помечена с помощью case метки, что выглядит как ключевое слово case, которое следует константным выражением, а затем двоеточие (:). Никакие значения, связанных с константами switch не могут иметь одно и тоже значение. Также может быть не более одной default метки, связанной со swith; управление передается default метке, если ни одно из константных значений не совпало с переменной выбора, которая стоит в скобках после switch . В приведенном ниже примере, если будет совпадение переменной выбора и константы, то тогда будет выполнен набор действий идущий после двоеточия

Switch () { case: printf(); break; case: printf(); break; default: }

Повторения (Циклы)
Си имеет три формы операторов циклов:

Do { } while (); while () { } for (; ;) { }

В while и do операторах, тело выполняется неоднократно, пока значение выражения остается ненулевой или правдой. Для while проверка равильности условия происходит каждый раз перед началом выполнения; для do проверка условия происходит после выполнеия тела цикла.
Если все три выражения присутствуют в операторе for

For (e1; e2; e3) s;

то это эквивалентно тому же, что и

E1; while (e2) { s; e3; }

Любое из трех выражений в операторе цикла for могут быть опущены. Отсутствие второго выражение делает while проверку условия всегда ненулевой, создавая бесконечный цикл.

Операторы перехода
Оператор безусловного перехода. Существуют четыре типа операторов перехода в C: goto , continue , break , и return .
goto заявление выглядит следующим образом:
goto <метка>;
Идентификатор должен указывать на метку, расположенную в текущей функции. Управление передается на помеченный оператор.
continue оператор может появиться только в пределах повторения цикла и заставляет пропустить оставшиеся шаги на текущем месте и перейти к следующему шагу цикла. То есть, в каждом из заявления

While (expression) { /* ... */ continue; } do { /* ... */ continue ; } while (expression); for (optional-expr; optexp2; optexp3) { /* ... */ continue ; }

break оператор используется для выхода из циклов for , while, do, или switch. Управление передается оператору, следующему за тем, в котором было прервано действие.
Функция возвращает в то место, из которого было вызвано значение с помощью оператора return . После return следует выражение, значение которого возвращается в место, откуда вызывалась. Если функция не содержит оператор return, то это эквивалентно return без выражения. В любом случае, возвращаемое значение не определено.
Порядок применения операторов в C89

• () ->. + + - (CAST) Postfix операторов
• + + - * & ~! + - SizeOf унарные операторы
• * /% Мультипликативных операторов
• + - Аддитивные операторы
• << >> Операторов сдвига
• < <= > >= Реляционных операторов
• =! == Операторов равенства
• & Побитовое и
• ^ Побитовое исключающее ИЛИ
• | Побитовое включительно, либо
• & & Логическое и
• | | Логических или
• ?: Условный оператор
• = += -= *= /= %= <<= >>=
• & = | = ^ Операторов присваивания =
• , Оператор запятая

Объявление данных
Элементарные типы данных
Значения в и заголовочных файлах определяют диапазоны основных типов данных. Диапазоны float , double , и long double типа, как правило, упомянуты в IEEE 754 стандарте.

Массивы
Если объявление переменной происходит с использованием вместе с указанием квадратных скобок (), то считается, что объявлен массив. Строки это массивы символов. Они заканчиваются символом нуля (представлен в С как "\0" , нулевой символ).
Примеры:
int myvector ;
char mystring ;
float mymatrix = {2.0 , 10.0, 20.0, 123.0, 1.0, 1.0}
char lexicon ; /* 10000 строк, каждая из которых может сожержать максимум 300 символов. */
int a;
Последний пример создает массив массивов, но может рассматриваться как многомерный массив для решения большинства задач. Для доступа к 12 int значеням массива «a», можно использовать следующий вызов:

Указатели
Если переменная предваряется символом звездочка (*) в своем заявлении, тогда она становится указателем.
Примеры:
int *pi; /* указатель на целое */
int *api; /* массив указателей целого типа */
char **argv; указатель на куазатель на char */

Значение в адресе хранится в переменной-указателе и могут быть доступны в программе при вызове переменной-указателя со звездочкой. Например, если первое заявление приведенном выше примере, *pi является int . Это называется "разыменования" указателя.
Другой оператор, & (амперсанд), называется адрес-оператора, возвращает адрес переменной, массива или функции. Таким образом, с учетом вышесказанного
int i, *pi; /* объявим целое и указатель на целое */
pi = &i;

I и *pi могут быть использованы как взаимозаменяемые (по крайней мере до того, как pi будет установлено что-то другое).

Строки
Для работы со строками вам не нужно включать библиотеку, потому, что в стандартной библиотеке C , уже присутствуют функции для обработки строк и блоков данных, как если бы они были массивы типа char .

Наиболее важные функции строки:

• strcat(dest, source) - добавляет строку source в конец строки dest
• strchr(s, c) - находит первую очередь характера c в строку s и возвращает указатель на него или пустой указатель, если c не найден
• strcmp(a, b) - сравнивает строки и a b (лексических заказа); возвращает отрицательным, если меньше a b , 0, если равны, положительным, если больше.
• strcpy(dest, source) - копирует строку source в строку dest
• strlen(st) - возвращает длину строки st
• strncat(dest, source, n) - добавляет максимум n символов из строки source в конец строки dest ; символы после нулевого символа не копируются.
• strncmp(a, b, n) - сравнивает максимум n символов из строки и a b (лексических заказа); возвращает отрицательным, если меньше a b , 0, если равны, положительным, если больше.
• strncpy(dest, source, n) - копии максимум n символов из строки source в строку dest
• strrchr(s, c) - находит последний экземпляр символа c в строку s и возвращает указатель на него или пустой указатель, если c не найден

Менее важные функции строки:

• strcoll(s1, s2) - сравнить две строки в соответствии с локали упорядоченной последовательности
• strcspn(s1, s2) - возвращает индекс первого символа в s1 , что соответствует любому символу, в s2
• strerror(err) - возвращает строку с сообщением об ошибке соответствующий код в err
• strpbrk(s1, s2) - возвращает указатель на первый символ в s1 , что соответствует любому символу, в s2 или пустой указатель, если не найден
• strspn(s1, s2) - возвращает индекс первого символа в s1 , который соответствует не символ в s2
• strstr(st, subst) - возвращает указатель на первое вхождение строки subst в st или пустой указатель, если нет такой подстроки существует.
• strtok(s1, s2) - возвращает указатель на маркер в s1 разделяются символами в s2 .
• strxfrm(s1, s2, n) - преобразует s2 в s1 использовании локали правил

Файл ввода / вывода В языке программирования Си, ввод и вывод осуществляется через группу функций в стандартной библиотеке. В ANSI / ISO Си, те функции, которые определены в заголовка.
Три стандартных потока ввода-вывода
stdin стандартный ввод
stdout стандартный вывод
stderr стандартная ошибка

Эти потоки автоматически открывается и закрывается средой исполнения, они не должны быть открыты в явном виде.
В следующем примере показано, как структурирована обычная программа для фильтрации букв:

//Заголовочные файлы, например, #include

Передача аргументов командной строке
Параметрами, представленными в командной строки передаются в программу C с двумя предопределенными переменными – кол-во аргументов командной строки хранится в переменной argc, а отдельные аргументы как символьные массивы в указателе на массив argv . Так запуск программы их командной строки в в виде
Myprog p1 p2 p3
даст результаты похожие на (примечание: нет никакой гарантии, что отдельные строки являются смежными):
К отдельным значениям параметров можно получить доступ используя argv , argv , или argv .

Си библиотеки
Многие особенности языка Си обеспечиваются стандартной библиотекой Си. "Хостинг" реализация предоставляет все библиотеки C. (В большинстве реализаций размещаются, но некоторые, не предназначены для использования с операционной системой). Доступ к библиотеке достигается в том числе стандартными заголовками через директиву препроцессора #include. См. ANSI C стандартные библиотеки, GCC (GNU C Compiler).