Элементы массива начинаются всегда с индекса 0 и кончаются индексом [n-1].

При этом не происходит проверка на допустимую область памяти компилятором.

§ Многомерные поля. Для многомерных массивов переменные величины задаются несколько другими типами индексов. Пример определения двумерного массива: float x [8] [30];Здесь первый элемент - x [0] [0], и соответственно последний x [7] [29].

Юрген Плате подходит к объяснению работы с символами и строками как с одномерными полями, которые имеют несколько особенностей. Строки могут инициализироваться также в классе памяти auto и должны быть замкнуты '\0 '. Например: char s[] = {'s','t','r','i','n','g','\0'};

Массивы char могут инициализироваться также константами String -

char s[] = "string";

В C не имеется никаких специальных элементов языка для манипуляции строками символов. Ряд функций существуют в C-стандартной библиотеке (копирование, сравнение, длина строк).

В отличие от массивов, которые работают с объектами одного типа, записи задают структуру для описания различных типов под общим именем. Преимущества этих структур состоит в объединении комплексных данных. Например, это персональные данные (Ф.И.О., адрес, социальный статус и т.д.) или студенческие данные (Ф.И.О, адрес, дисциплина, отметка и т.д.).

Записи в языке C описываются с помощью ключевого слова struct:

struct имя структуры {компонент(n)} переменная структуры (n);

Для доступа к элементу записи используются 2 собственных оператора.

При этом для прямого доступа необходима точка как разделитель переменной структуры и имени компонента, т.е переменная структуры . компонент

Структуры могут иметь также элементы, которые являются signed(со знаком) или unsigned(без знака) int, а некоторые имеют битовую длину. Поэтому обозначают эти элементы как поля бита. При определении структуры число битов таких переменных величин указывается определенно, согласно синтаксису:

typedef struct

{ unsigned b1 : 1;

unsigned b2 : 1;

int : 6;

int farbe : 4;

} bitpack;

Таким образом, в этой главе автором рассмотрены практически все типы данных, используемых в С и имеющих широкие возможности применения.

5. Файлы

Файлы - это основная структура для постоянного хранения и ввода-вывода данных. Файлы состоят из различных компонентов определенного типа данных. В конец файла могут добавляться различные данные.

Вместе с типом файла определяются и несколько стандартных операций с файлами (Open - открытие файла, Close - закрытие файла, Read - чтение из файла данных, Write - запись данных в файл).

5.1 Типы доступа

В следующих параграфах автор определяет 2 основных типа доступа для файлов в Cи:

1) Последовательные файлы использовались на заре развития компьютерной техники, так как запись на перфоленту или магнитную ленту могла вестись только последовательно.

2) Файлы с произвольным доступом. С появлением жестких дисков, которые позволяют обращаться к любым участкам памяти в любое время, появились файлы с произвольным доступом.

В последовательных файлах позиционирование компонентов производится неявно и не подчиняется влиянию программы. В файлах с произвольным доступом операции считывания и записи дополняются указанием индекса компонентов. При этом индекс компонентов отсчитывается, как правило, от 1. Вместе с тем файл с произвольным доступом обладает сходством с типом данных "массив".

Доступ к различным периферийным устройствам в C осуществляется с помощью указателей. При этом файл должен открываться до начала доступа и закрываться после. Для выполнения этих функций используется стандартный файл C-библиотеки <stdio.h>.

Что касается самого распространенного типа файлов - текстовых, то в C они представляют собой файлы, компоненты которых буквы, т.е. символы типа char. Все тексты мы разделяем на строки, и здесь встает проблема: как определить конец строки, когда реализация текстовых файлов во всех программах разная?

В Си используется, так называемый, буферный вывод. Это значит, что выводится только тогда, если конец строки посылается устройству вывода, или выводится совсем, если программа завершает свои действия.

Здесь используют следующие функции языка C:

· int putc(int c, FILE *f) - записывает символы в текстовые файлы.

· int getc(FILE *f) - читает символы из файла.

· int puts(const char *s) - записывает последовательность символов в файл.

· char *gets(char *s) - чтение последовательности из файла.

При бинарном вводе и выводе данные представлены в допустимой форме, а внутреннее изображение в памяти перенесет (побайтово) данные в файл. Например, для бинарной записи переменных величин long нужно 4 байт памяти. Необходимое количество памяти зависит от величины числа и соответственно от его формата.

Функция fwrite записывает указанное количество элементов данных равной величины в файл. Здесь должны передаваться:

· Адрес первого элемента данных.

· Величина отдельного элемента данных.

· Количество записываемых элементов данных

· Выходной файл

Затем автор рассказывает, как получить доступ к отдельным наборам данных файла с произвольным доступом. Для этого в C используются следующие команды:

int fseek(FILE *f, long offset, int origin)

Эта функция ставит указатель на определенную позицию в пределах файла. Функция позиционирует смещение (offset), которое считается в байтах. Значение origin устанавливается в соответствии со смещением (SEEK_SET oder 0 - смещение из начала файла, SEEK_END oder 1 - смещение из текущей позиции, SEEK_CUR oder 2 - смещение из конца файла)

Функция long ftell (FILE *f) указывает текущую позицию в файле, на которой находится указатель файла. В случае ошибки ftell принимает значение -1.

Функция void rewind (FILE *f) перемещает указатель на начало файла и удаляет значение ошибки.

Таким образом, Юрген Плате в отличие от других авторов книг по программированию достаточно подробно описывает процесс работы с файлами, снабжая каждую операцию подробными комментариями и примерами на языке С.

6. Указатель

В этой главе автор рассказывает об одном из важнейших понятий программирования в C - указателях.

6.1 Основы указателя

Указатели - это такие же переменные величины, которые нуждаются в ячейках памяти. Указатель - это переменная величина, которая содержит адрес другого объекта. Потом можно получить доступ к этому объекту косвенно с помощью указателя. В этих адресах памяти содержится либо адреса других переменных величин, либо адреса функций.

Указатели в языке C необходимо применять в следующих случаях:

· при передаче параметра

· при обработке массивов

· для обработки текста

· для доступа к специальным ячейкам памяти

Обозначаются указатели следующим образом: int *pc; , т.е. переменная pc является указателем тип int.

При этом используют преимущественно два типа указателей:

1. Оператор адреса &, который применяется к объекту, доставляющему адрес этого объекта. Например, pc=&c.

2. Смысловой оператор *, который применяет указатель к объекту, находящемуся в этой ячейке. Например, c=*pc; *pc=5;

Особенно важным является то, что * и & имеют более высокий приоритет, чем арифметические операторы. При этом если используются несколько операторов указателя последовательно, то выражение обрабатывается справа налево.

Аргументы указателя обладают возможностью обращаться к объектам функции из другой функции и изменять их.

Автор также показывает, что с указателями можно проводить определенные арифметические операции и операции сравнения. Разрешены, конечно, только такие операции, которые ведут к осмысленным результатам. К указателям могут целочисленные значения прибавляться и вычитаться из них. К указателям могут также применять декремент.

Можно указатели посредством операторов >,> =, <, <=, != и == сравнивать друг с другом. Всевозможные арифметические и логические операции, не описанные выше, не разрешены с указателями.

6.2 Указатель и массив

Как отмечает автор в следующих параграфах, между указателями и полями существует ярко выраженная связь. Каждая операция, которая может применяться к элементам массива, может выражаться также и указателями. Программа, содержащая указатели выполняется гораздо быстрее. Однако понять смысл использования указателей гораздо тяжелее.

Присваивание pa = *a [0] показывает, что pa указывает на 0-ой элемент массива a, т.е. pa содержит адрес a [0]. Вместо этого можно записать следующее: pa = a;

К отдельным элементам массива можно обращаться 3 различными способами:

· a [i] - i-ый элемент массива

· * (pa+i) - указатель pa + i * (длина элементов массива a)

· * (a+i) начало массива + i * (длина элементов a)

Таким образом, каждое значение индекса массива может определяться также как значение смещения указателя и наоборот. Выражение pa + i не значит, что к pa значение i прибавляется, а i устанавливает смещение объекта от pa.

Многомерные массивы можно задавать через указатели следующим образом:

Matrix[1][2]=*(Matrix[1]+2)

Matrix[1][2]=*(*(Matrix+1)+2)

Matrix[1][2]=*(*Matrix+1*M+2)

Так называемые структурные указатели имеют несколько другое обозначение:

Указатель на структурную переменную -> название элемента

Например, punkt.px соответствует (*punkt)-> px

Так как структура указателей и массивов очень похожа, то далее автор объясняет как составить массив указателей.

Массив указателей - это массив, состоящий из элементов-указателей. Вектор указателей определяется следующим образом:

Тип исходных данных *Имя вектора[]

Эту запись необходимо отличать от указателя на вектор:

(*Имя вектора) []

Компоненты вектора могут быть также адресами массивов. При этом такой массив указателей похож на многомерный массив.

Например, char *Z[3], где происходит определение массива с 3 элементами, которые являются соответственно указателями типа char. При этом Z является указателем на массив с 3 указателями char.

6.3 Указатель на функцию

Помимо указателей на типы данных в C можно определять указатели и на функцию, которые можно использовать затем как переменные величины. Это может пригодиться для передачи значения функции в другую функцию.

Указатель на функцию в C записывается следующим образом:

Тип возврата (*Имя функции) (Аргументы функции)

Здесь необходимо обратить особое внимание на то, что имя функции стоит в скобках. Если мы запишем без скобок *Имя функции (), то функция будет возвращать значение указателя.

Функциональные указатели можно использовать в следующих случаях:

· Как переменную-указатель, которая на функцию указывает.

· Распределять значения функциональных указателей.

· Определять массивы функциональных указателей.

· Передавать указатель на функцию как параметр.

· Получать указатель на функцию как возвращенное значение.

Таким образом, профессор обращает также особенное внимание на широкое использование указателей при программировании в С. Это, в общем-то, оправданно довольно высоким быстродействием программ с указателями, но может привести к дополнительным ошибкам программирования из-за трудностей восприятия указателей.

7. Динамические структуры данных

В этой главе автор рассматривает совершенно иной способ хранения данных в памяти.

7.1 Динамическое управление памятью

До сих пор речь шла только об объектах данных, для которых компилятор C предоставляет память и ее количество и величина должны быть определены к началу перевода программы в машинные коды. Такие объекты называют статическими.

Работать с ними не всегда удобно, так как в процессе выполнения программы возникает необходимость увеличить размеры памяти, выделенной для этой структуры. Для борьбы с этим необходимо определять такие объекты с максимальной величиной.

Наиболее приемлемым решением здесь будет применение динамически распределяемой памяти, т.е. определять объекты во время действия, т.е. динамично. Это решение позволяет оперативно освобождать большое количество памяти и избегать ее переполнения или напрасного расходования при статическом распределении.

Динамические объекты определяются несколько по-другому. К ним обращаются не по имени, а только по их адресу. Эта адресация возникает при распределении памяти и назначается обычно с помощью переменных-указателей. Динамическое распределение памяти происходит посредством стандартных функций языка Cи:

· void *malloc (size_t size) - занимает определенную связную область памяти и поставляет из нее начальный адрес.

· void *calloc (size_t nobj, size_t size) - возвращает начальный адрес большой области; содержание этой области инициализируется значением 0.

· void * realloc (void *ptr, size_t size) - изменение величины размещения блока памяти.

· void free(void *) - используется для освобождения области памяти, которая больше не используется.

· size_t sizeof (something) - определяет длину аргумента.

При использовании указателей, которые служат в качестве значений, возвращаемых функцией, нужно следить, чтобы они не указывали на локальные объекты, которые исчезают после работы функции.

7.2 Динамические структуры данных

Динамические структуры данных, как поясняет Юрген Плате в следующих параграфах, изменяют свою структуру и занятое ими пространство памяти во время выполнения программы. Они формируются из отдельных элементов, так называемых 'узлов', между которыми существуют определенные взаимосвязи. Речь в основном при этом идет о структурах, которые обозначаются как 'списки' или 'деревья'.

Отношение отдельных узлов выстраиваются следующим образом: указатель одного узла указывает на место памяти «соседа». Самыми важными из этих структур данных являются:

· Линейные списки - простые цепочные списки, двойные цепочные списки, специальные формы, буфер(FIFO), стек(LIFO).

· Деревья - Бинарные деревья - 2 соседа, многодорожные деревья - больше чем 2 соседа.

· Общие графы

Линейные списки используют элементы, в которых указаны связанные сведения в форме строки символов. Элементы списков можно представить наглядно следующим образом:

Страницы: 1, 2, 3