Язык программирования C — Лекции и упражнения

PDF (RU) 

Примеры.zip

Глава 1. Предварительные сведения 25
Появление языка C 26
Причины популярности языка C 26
Конструктивные особенности 26
Эффективность 27
Переносимость 27
Мощь и гибкость 28
Ориентация на программистов 28
Недостатки 28
Происхождение языка C 29
Особенности функционирования компьютеров 30
Языки программирования высокого уровня и компиляторы 31
Стандарты языка C 32
Первый стандарт ANSI/ISO C 33
Стандарт С99 33
Стандарт СП 34
Использование языка C: семь этапов 35
Этап 1: определение целей программы 35
Этап 2: проектирование программы 35
Этап 3: написание кода 36
Этап 4: компиляция 36
Этап 5: запуск программы на выполнение 37
Этап 6: тестирование и отладка программы 37
Этап 7: сопровождение и модификация программы 38
Комментирование 38
Механика программирования 38
Файлы объектного кода, исполняемые файлы и библиотеки 39
Операционная система Unix 41
Коллекция компиляторов GNU и проект LLVM 43
Системы Linux 43
Компиляторы командной строки для PC 44
Интегрированные среды разработки (Windows) 44
Опция Windows/Linux 46
Работа с языком C в системах Macintosh 46
Как организована эта книга 47
Соглашения, принятые в этой книге 47
Шрифты и начертание 47
Вывод программы 48
Специальные элементы 49
Резюме 49
Вопросы для самоконтроля 50
Упражнения по программированию 50

Глава 2. Введение в язык C 51
Простой пример программы на языке C 52
Пояснение примера 53
Проход 1: краткий обзор 54
Проход 2: нюансы программы 55
Структура простой программы 63
Советы по обеспечению читабельности программ 64
Еще один шаг в использовании языка C 65
Документирование 65
Множественные объявления 66
Умножение 66
Вывод нескольких значений 66
Множество функций 66
Знакомство с отладкой 68
Синтаксические ошибки 68
Семантические ошибки 69
Состояние программы 70
Ключевые слова и зарезервированные идентификаторы 71
Ключевые понятия 72
Резюме 73
Вопросы для самоконтроля 73
Упражнения по программированию 74
Язык программирования C - Лекции и упражнения

Глава 3. Данные в языке C 77
Демонстрационная программа 78
Что нового в этой программе? 79
Переменные и константы 80
Ключевые слова для типов данных 81
Сравнение целочисленных типов и типов с плавающей запятой 82
Целые числа 82
Числа с плавающей запятой 83
Базовые типы данных языка C 84
Тип int 84
Другие целочисленные типы 88
Использование символов: тип char 92
Тип_Вооl 98
Переносимые типы: stdint.h и inttypes.h 98
Комплексные и мнимые типы 105
За пределами базовых типов 105
Размеры типов 108
Использование типов данных 108
Аргументы и связанные с ними ловушки 109
Еще один пример: управляющие последовательности 111
Результаты выполнения программы 111
Сброс буфера вывода 112
Ключевые понятия 113
Резюме 113
Вопросы для самоконтроля 114
Упражнения по программированию 116

Глава 4. Символьные строки и форматированный ввод-вывод 117
Вводная программа 118
Введение в символьные строки 119
Массив типа char и нулевой символ 119
Использование строк 120
Функция strlen () 121
Константы и препроцессор C 123
Модификатор const 127
Работа с символическими константами 127
Исследование и эксплуатация функций print f() Hscan f() 129
Функцияprintf () 130
Использование функции print f () 130
Использование функции scan f () 144
Ключевые понятия 151
Резюме 152
Вопросы для самоконтроля 153
Упражнения по программированию 155

Глава 5. Операции, выражения и операторы 157
Введение в циклы 158
Фундаментальные операции 160
Операция присваивания: = 160
Операция сложения: + 163
Операция вычитания: - 163
Операции знака: - и + 163
Операция умножения: * 164
Операция деления: / 166
Приоритеты операций 167
Приоритет и порядок вычисления 169
Некоторые дополнительные операции 170
Операция sizeof и тип size_t 170
Операция деления по модулю: % 171
Операции инкремента и декремента: ++ и -- 172
Декрементирование: -- 176
Приоритеты операций 177
Не умничайте 177
Выражения и операторы 178
Выражения 179
Операторы 179
Составные операторы (блоки) 182
Преобразования типов 184
Операция приведения 187
Функции с аргументами 188
Демонстрационная программа 190
Ключевые понятия 191
Резюме 192
Вопросы для самоконтроля 193
Упражнения по программированию 196

Глава 6. Управляющие операторы C: циклы 199
Повторный обзор цикла while 200
Комментарии к программе 201
Цикл чтения в стиле C 202
Оператор while 203
Завершение цикла while 204
Когда цикл завершается? 204
Оператор while: цикл с предусловием 205
Особенности синтаксиса 205
Сравнение: операции и выражения отношений 207
Что такое истина? 208
Что еще является истинным? 209
Затруднения с понятием истины 210
Новый тип _Воо1 212
Приоритеты операций отношений 213
Неопределенные циклы и циклы со счетчиком 215
Цикл for 216
Использование цикла for для повышения гибкости 217
Дополнительные операции присваивания: +=, -=, * = , / = , %= 221
Операция запятой 222
Греческий философ Зенон и цикл for 225
Цикл с постусловием: do while 226
Выбор подходящего цикла 229
Вложенные циклы 230
Анализ программы 230
Изменение поведения вложенного цикла 230
Введение в массивы 231
Использование цикла for с массивами 233
Пример цикла, использующего возвращаемое значение функции 235
Анализ программы 237
Использование функций с возвращаемыми значениями 238
Ключевые понятия 238
Резюме 239
Вопросы для самоконтроля 240
Упражнения по программированию 243
Язык программирования C - Лекции и упражнения

Глава 7. Управляющие операторы C: ветвление и переходы 247
Оператор if 248
Добавление к оператору if конструкции else 250
Еще один пример: знакомство с функциями getchar () Hputchar() 251
Семейство функций для работы с символами с type.h 254
Множественный выбор else if 255
Образование пар else и if 258
Другие вложенные операторы i f 259
Давайте будем логичными 263
Альтернативное представление: заголовочный файл iso 646.h 264
Приоритеты операций 265
Порядок вычисления выражений 265
Диапазон значений 266
Программа подсчета слов 267
Условная операция ?: 270
Вспомогательные средства для циклов: continue и break 272
Оператор continue 272
Оператор break 275
Выбор из множества вариантов: операторы switch и break 277
Использование оператора switch 278
Чтение только первого символа строки 280
Множество меток 280
Операторы switch и if else 283
Оператор goto 283
Избегайте goto 283
Ключевые понятия 28(5
Резюме 287
Вопросы для самоконтроля 288
Упражнения по программированию 290

Глава 8. Символьный ввод-вывод и проверка достоверности ввода 293
Односимвольный ввод-вывод: getchar () и putchar () 294
Буферы 295
Завершение клавиатурного ввода 297
Файлы, потоки и ввод данных с клавиатуры 297
Конец файла 298
Перенаправление и файлы 301
Перенаправление в Unix, Linux и командной строке Windows 302
Создание дружественного пользовательского интерфейса 305
Работа с буферизированным вводом 305
Смешивание числового и символьного ввода 308
Проверка допустимости ввода 310
Анализ программы 315
Поток ввода и числа 315
Просмотр меню 316
Задачи 316
На пути к более гладкому выполнению 317
Смешивание символьного и числового ввода 319
Ключевые понятия 321
Резюме 322
Вопросы для самоконтроля 322
Упражнения по программированию 323

Глава 9. Функции 325
Обзор функций 326
Создание и использование простой функции 327
Анализ программы 328
Аргументы функции 330
Определение функции с аргументами: формальные параметры 331
Создание прототипа функции с аргументами 332
Вызов функции с аргументами: фактические аргументы 333
Содержание 11
Представление в виде черного ящика 334
Возврат значения из функции с помощью return 334
Типы функций 337
Создание прототипов функций в ANSI C 338
Суть проблемы 338
Решение стандарта ANSI C 339
Отсутствие аргументов и неопределенные аргументы 340
Преимущество прототипов 341
Рекурсия 341
Рекурсия в действии 342
Основы рекурсии 343
Хвостовая рекурсия 344
Рекурсия и изменение порядка на противоположный 346
Преимущества и недостатки рекурсии 348
Компиляция программ, состоящих из двух и более файлов исходного кода 349
Unix 349
Linux 349
Компиляторы командной строки DOS 350
Компиляторы интегрированных сред разработки в Windows и Apple 350
Использование заголовочных файлов 350
Выяснение адресов: операция & 353
Изменение переменных в вызывающей функции 355
Указатели: первое знакомство 357
Операция разыменования: * 357
Объявление указателей 358
Использование указателей для обмена данными между функциями 359
Ключевые понятия 363
Резюме 363
Вопросы для самоконтроля 364
Упражнения по программированию 365

Глава 10. Массивы и указатели 367
Массивы 368
Инициализация 368
Назначенные инициализаторы (C99) 372
Присваивание значений элементам массива 373
Границы массива 374
Указание размера массива 376
Многомерные массивы 377
Инициализация двумерного массива 379
Большее количество измерений 380
Указатели и массивы 381
Функции, массивы и указатели 384
Использование параметров типа указателей 386
Комментарии: указатели и массивы 388
Операции с указателями 389
Защита содержимого массива 393
Использование const с формальными параметрами 394
Дополнительные сведения о ключевом слове const 395
Указатели и многомерные массивы 397
Указатели на многомерные массивы 400
Совмести мость указателей 401
Функции и многомерные массивы 403
Массивы переменной длины 406
Составные литералы 410
Ключевые понятия 412
Резюме 412
Вопросы для самоконтроля 414
Упражнения по программированию 416
Язык программирования C - Лекции и упражнения

Глава 11. Символьные строки и строковые функции 419
Введение в строки и строковый ввод-вывод 420
Определение строк в программе 421
Указатели и строки 429
Ввод строк 430
Создание пространства под строку 430
Неудачливая функция gets () 430
Альтернативы функции gets () 432
Функцияscanf() 438
Вывод строк 440
Функция puts () 440
Функция fputs () 441
Функцияprintf() 442
Возможность самостоятельного создания функций 442
Строковые функции 445
Функцияstrlen() 445
Функцияstrcat() 446
Функцияstrncat () 447
Функция strcmp () 449
Функцииstrcpy() иstrncpy() 454
Функция sprintf () 459
Другие строковые функции 460
Пример обработки строк: сортировка строк 462
Сортировка указателей вместо строк 464
Алгоритм сортировки выбором 465
Символьные функции ctype.h и строки 465
Аргументы командной строки 467
Аргументы командной строки в интегрированных средах 469
Аргументы командной строки в Macintosh 469
Преобразования строк в числа 470
Ключевые понятия 473
Резюме 473
Вопросы для самоконтроля 474
Упражнения по программированию 477

Глава 12. Классы хранения, связывание и управление памятью 479
Классы хранения 480
Область видимости 481
Содержание 13
Связывание 483
Продолжительность хранения 484
Автоматические переменные 486
Регистровые переменные 490
Статические переменные с областью видимости в пределах блока 491
Статические переменные с внешним связыванием 492
Статические переменные с внутренним связыванием 496
Множество файлов 497
Спецификаторы классов хранения 498
Классы хранения и функции 501
Выбор класса хранения 501
Функция генерации случайных чисел и статическая переменная 502
Игра в кости 505
Выделенная память: malloc () Hfree() 509
Важность функции free () 513
Функция callос () 514
Динамическое распределение памяти и массивы переменной длины 514
Классы хранения и динамическое распределение памяти 515
Квалификаторы типов ANSI C 517
Квалификатор типа const 517
Квалификатор типа volatile 519
Квалификатор типа restrict 520
Квалификатор типа Atomic (C 11) 521
Новые места для старых ключевых слов 522
Ключевые понятия 523
Резюме 523
Вопросы для самоконтроля 525
Упражнения по программированию 526

Глава 13. Файловый ввод-вывод 531
Взаимодействие с файлами 532
Понятие файла 532
Текстовый режим и двоичный режим 532
Уровни ввода-вывода 534
Стандартные файлы 534
Стандартный ввод-вывод 535
Проверка наличия аргумента командной строки 536
Функция fopen () 537
Функции getc () Hputc() 538
Конец файла 538
Функция fclose() 540
Указатели на стандартные файлы 540
Бесхитростная программа уплотнения файла 540
Файловый ввод-вывод: fprintf (), fscanf () , fgets () и fputs () 542
Функцииfprintf() иfscanf() 542
Функции fgets () и fputs () 544
Произвольный доступ: f seek () Hftell() 544
Работа функций f seek () Hftell() 545
Сравнение двоичного и текстового режимов 547
Переносимость 547
Функции fgetpos () Hfsetpos() 548
"За кулисами" стандартного ввода-вывода 548
Другие стандартные функции ввода-вывода 549
Функция int ungetc ( int с, FILE *fp) 549
Функция int fflush() 550
Функция int setvbuf() 550
Двоичный ввод-вывод: fread () и fwrite () 551
Функцияsize_t fwrite () 552
Функция size_t fread() 553
Функции int feof ( FILE *fp) Hint ferror(FILE * fp) 553
Пример использования f read () и fwrite () 553
Произвольный доступ с двоичным вводом-выводом 556
Ключевые понятия 558
Резюме 558
Вопросы для самоконтроля 559
Упражнения по программированию 561

Глава 14. Структуры и другие формы данных 565
Учебная задача: создание каталога книг 566
Объявление структуры 567
Определение переменной типа структуры 568
Инициализация структуры 570
Доступ к членам структуры 570
Инициализаторы для структур 571
Массивы структур 571
Объявление массива структур 574
Идентификация членов в массиве структур 574
Анализ программы 575
Вложенные структуры 576
Указатели на структуры 577
Объявление и инициализация указателя на структуру 579
Доступ к членам по указателю 579
Сообщение функциям о структурах 580
Передача членов структуры 580
Использование адреса структуры 581
Передача структуры в качестве аргумента 582
Дополнительные возможности структур 583
Символьные массивы или указатели на char в структурах 587
Структура, указатели и malloc () 588
Составные литералы и структуры (С99) 591
Члены с типами гибких массивов (С99) 592
Анонимные структуры (C 11) 594
Функции, использующие массив структур 595
Сохранение содержимого структур в файле 596
Пример сохранения структуры 597
Анализ программы 600
Структуры: что дальше? 601
Объединения: краткое знакомство 602
Использование объединений 603
Анонимные объединения (C11) 604
Перечислимые типы 605
Константы enum 606
Стандартные значения 606
Присвоенные значения 606
Использование enum 606
Совместно используемые пространства имен 608
Средство typedef: краткое знакомство 609
Причудливые объявления 611
Функции и указатели 612
Ключевые понятия 619
Резюме 620
Вопросы для самоконтроля 620
Упражнения по программированию 623
Язык программирования C - Лекции и упражнения

Глава 15. Манипулирование битами 627
Двоичные числа, биты и байты 628
Двоичные целые числа 629
Целые числа со знаком 629
Двоичные числа с плавающей запятой 630
Другие основания систем счисления 631
Восьмеричная система счисления 631
Шестнадцатеричная система счисления 631
Побитовые операции 632
Побитовые логические операции 633
Случай применения: маски 634
Случай применения: включение (установка) битов 635
Случай применения: выключение (очистка) битов 636
Случай применения: переключение битов 636
Случай применения: проверка значения бита 637
Побитовые операции сдвига 637
Пример программы 639
Еще один пример 640
Битовые поля 642
Пример с битовыми полями 644
Битовые поля и побитовые операции 647
Средства выравнивания (C11) 653
Ключевые понятия 655
Резюме 655
Вопросы для самоконтроля 656
Упражнения по программированию 658

Глава 16. Препроцессор и библиотека C 661
Первые шаги в трансляции программы 662
Символические константы: #define 663
Лексемы 666
Переопределение констант 667
Использование аргументов в директиве #define 667
Создание строк из аргументов макроса: операция # 670
Средство слияния препроцессора: операция # # 671
Макросы с переменным числом аргументов: ... и____VA_ARGS____ 672
Выбор между макросом и функцией 673
Включение файлов: директива #include 674
Пример заголовочного файла 675
Случаи применения заголовочных файлов 677
Другие директивы 678
Директива # undef 678
Определение с точки зрения препроцессора 678
Условная компиляция 679
Предопределенные макросы 684
Директивы #line и terror 685
Директива #pragma 685
Обобщенный выбор (C11) 686
Встраиваемые функции (С99) 688
Функции Noreturn (C11) 690
Библиотека С 690
Получение доступа к библиотеке С 691
Использование описаний библиотеки 692
Библиотека математических функций 693
Немного тригонометрии 694
Варианты типов 695
Библиотека tgmath.h (C99) 697
Библиотека утилит общего назначения 698
Функции exit () Hatexit() 698
Функция qsort () 700
Библиотека утверждений 704
Использование assert () 704
_Static assert(C11) 706
Функции memcpy () и memmove () избиблиотеки string.h 707
Переменное число аргументов: файл s tdarg.h 709
Ключевые понятия 711
Резюме 711
Вопросы для самоконтроля 712
Упражнения по программированию 713

Глава 17. Расширенное представление данных 717
Исследование представления данных 719
От массива к связному списку 721
Использование связного списка 725
Дополнительные соображения 728
Абстрактные типы данных 729
Получение абстракции 730
Построение интерфейса 731
Использование интерфейса 735
Реализация интерфейса 737
Создание очереди с помощью ADT 744
Определение абстрактного типа данных для представления очереди 744
Определение интерфейса
Реализация представления данных интерфейса
Тестирование очереди
Моделирование реальной очереди
Сравнение связного списка и массива
Двоичные деревья поиска
Создание абстрактного типа данных для двоичного дерева
Интерфейс двоичного дерева поиска
Реализация двоичного дерева
Тестирование пакета для древовидного представления
Соображения по поводу дерева
Другие направления
Ключевые понятия
Резюме
Вопросы для самоконтроля
Язык программирования C - Лекции и упражнения

Упражнения по программированию
Приложение А. Ответы на вопросы для самоконтроля
Ответы на вопросы ДЛЯ самоконтроля из главы 1-17

Приложение Б. Справочные материалы

Раздел I. Дополнительные источники информации
Онлайновые ресурсы
Книги по языку C
Книги по программированию
Справочные руководства Книги по C++
Операции в языке C
Арифметические операции
Операции отношений
Операции присваивания
Логические операции
Условная операция
Операции, связанные с указателями 836
Операции со знаком 836
Операции структур и объединений 836
Побитовые операции 837
Прочие операции 838

Раздел III. Базовые типы и классы хранения 838
Сводка: базовые типы данных 838
Сводка: объявление простой переменной 840
Сводка: квалификаторы 842

Раздел IV. Выражения, операторы и поток управления программы 843
Сводка: выражения и операторы 843
Сводка: оператор while 844
Сводка: оператор for 844
Сводка: оператор do while 845
Сводка: использование операторов if для реализации выбора 845
Сводка: множественный выбор с помощью switch 846
Сводка: переходы в программе 847

Раздел V. Стандартная библиотека ANSI С с дополнениями C99 и C11 848
Диагностика: assert. h 848
Комплексные числа: complex. h (C99) 849
Обработка символов: с type. h 851
Сообщение об ошибках: errno . h 851
Среда плавающей запятой: fenv. h (C99) 852
Характеристики среды плавающей запятой: float. h 854
Преобразование формата целочисленных типов: inttypes . h (C99) 856
Альтернативное написание: iso646.h 857
Локализация: locale.h 857
Математическая библиотека: math.h 860
Нелокальные переходы: sеtjmp.h 864
Обработка сигналов: stdalign.h 865
Выравнивание: stdalign.h (C11) 866
Переменное количество аргументов: stdarg. h 866
Поддержка атомарности: stdatomic.h (C11) 867
Поддержка булевских значений: stdbool. h (C99) 867
Общие определения: stddef. h 868
Целочисленные типы: stdalign.h 868
Стандартная библиотека ввода-вывода: stdio. h 871
Общие утилиты: stdlib. h 874
_Noreturn:stdnoreturn.h 879
Обработка строк: string. h 879
Математические функции для обобщенных типов: tgmath. h (C99) 882
Потоки: threads . h (C11) 883
Дата и время: time . h 883
Утилиты Unicode: uchar. h (C11) 887
Утилиты для работы с многобайтными и широкими символами: wchar. h (C99) 887
Утилиты классификации и отображения широких символов: wctype. h (C99) 893

Раздел VI. Расширенные целочисленные типы 895
Типы с точной шириной 895
Типы с минимальной шириной 896
Содержание 19
Самые быстрые типы с минимальной шириной 896
Типы максимальной ширины 897
Целые, которые могут хранить указатели 897
Расширенные целочисленные константы 898
Раздел VII. Расширенная поддержка символов 898
Триграфы 898
Диграфы 899
Альтернативное написание: isо 646. h 899
Многобайтные символы 899
Универсальные имена символов (UCN) 900
Широкие символы 901
Широкие и многобайтные символы 903

Раздел VIII. Расширенные вычислительные средства С99/С11 903
Стандарт плавающей запятой IEC 903
Заголовочный файл f env. h 907
Прагма STDC FP_CONTRACT 908
Дополнения библиотеки math . h 908
Поддержка комплексных чисел 909

Раздел IX. Отличия между C и C++ 911
Прототипы функций 911
Константы char 912
Модификатор const 913
Структуры и объединения 914
Перечисления 914
Указатель Havoid 915
Булевские типы 915
Альтернативное написание 915
Поддержка широких символов 915
Комплексные типы 915
Встраиваемые функции 916
Средства C99/C11, которых нет в C++11 916
Язык программирования C - Лекции и упражнения

Приложение В. Набор символов ASCII 917
Предметный указатель 922