В начало

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ЧАСТЬ I. ОПИСАНИЕ ЯЗЫКА СИ

1. ЭЛЕМЕНТЫ ЯЗЫКА СИ

Под элементами языка понимаются его базовые конструкции, используемые при написании программ. В этом разделе описываются следующие элементы языка Си:

— алфавит;

— константы;

— идентификаторы;

— ключевые слова;

— комментарии.

Компилятор языка Си воспринимает исходный файл, содержащий программу на языке Си, как последовательность текстовых строк. Каждая строка завершена символом новой строки. Этот символ вставляется текстовым редактором при нажатии клавиши ENTER (ВВОД).

Компилятор языка Си последовательно считывает строки программы и разбивает каждую из считанных строк на группы символов, называемые лексемами. Лексема—это единица текста программы, которая имеет самостоятельный смысл для компилятора языка Си и которая не содержит в себе других лексем. Никакие лексемы, кроме символьных строк, не могут продолжаться на последующих строках текста программы. Знаки операций, константы, идентификаторы и ключевые слова, описанные в этом разделе, являются примерами лексем. Разделители, например квадратные скобки [], фигурные скобки {}, круглые скобки (), угловые скобки о и запятые, также являются лексемами. Внутри идентификаторов, ключевых слов, а также знаков операций, состоящих из нескольких символов, пробельные символы недопустимы.

Когда компилятор языка Си выделяет отдельную лексему, он пытается включить в нее последовательно столько символов, сколько возможно, прежде чем перейти к выделению следующей лексемы. Рассмотрим, например, следующее выражение:

i+++j

В этом примере компилятор языка Си вначале сформирует из первых двух знаков "плюс" операцию инкремента (++), а из оставшегося знака плюс — операцию сложения. Выражение проинтерпретируется как (i++)+(j), а не как (i)+(++j). В подобных случаях рекомендуется для ясности разделять лексемы пробельными символами или круглыми скобками.

1.1. Алфавит

В программах на языке Си используются два множества символов: множество символов языка Си и множество представимых символов. Множество символов языка Си содержит буквы, цифры и знаки пунктуации, которые имеют определенный смысл для компилятора языка Си. Программы на языке Си строятся путем комбинирования в осмысленные синтаксические конструкции символов из множества символов языка Си.

Множество символов языка Си является подмножеством множества представимых символов. Множество представимых символов состоит из всех букв, цифр и символов, которые могут быть представлены как отдельный символ на клавиатуре данного персонального компьютера.

Программа на языке Си может содержать только символы из множества символов языка Си, однако внутри символьных строк, символьных констант и комментариев может быть использован любой представимый символ. Компилятор языка Си выдает сообщение об ошибке при обнаружении неверно использованных символов.

В последующих разделах описываются символы из множества символов языка Си и объясняются правила их использования.

1.1.1. Буквы и цифры

Множество символов языка Си включает прописные и строчные буквы латинского алфавита и арабские цифры:

— прописные латинские буквы:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z;

— строчные латинские буквы:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z;

— десятичные цифры:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9.

Буквы и цифры используются при формировании констант, идентификаторов и ключевых слов (эти конструкции описаны ниже).

Компилятор языка Си рассматривает одну и ту же прописную и строчную буквы как различные символы.

1.1.2. Пробельные символы

Символы пробел, табуляция, перевод строки, возврат каретки, новая страница, вертикальная табуляция и новая строка называются пробельными, поскольку они имеют то же самое назначение, что и пробелы между словами и строками в тексте на естественном языке. Эти символы отделяют друг от друга лексемы, например константы и идентификаторы.

Символ CONTROL-Z (шестнадцатеричный код 1А) рассматривается как индикатор конца файла. Он автоматически вставляется текстовым редактором при создании файла в его конец. Компилятор языка Си завершает обработку файла с исходным текстом программы при обнаружении символа CONTROL-Z.

Компилятор языка Си игнорирует пробельные символы, если они используются не как компоненты символьных констант или символьных строк. Это позволяет использовать столько пробельных символов, сколько нужно для повышения наглядности программы.

Комментарии компилятор языка Си также рассматривает как пробельные символы.

1.1.3. Разделители

Разделители из множества символов языка Си используются для различных целей, от организации текста программы до определения указаний компилятору языка Си. Разделители перечислены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Эти символы имеют специальный смысл для компилятора языка Си. Правила их использования описываются в дальнейших разделах руководства. Элементы множества представимых символов, которые не представлены в данном списке (в частности, русские буквы), могут быть использованы только в символьных строках, символьных константах и комментариях.

1.1.4. Специальные символы

Специальные символы предназначены для представления пробельных и неграфических символов в строках и символьных константах. Обычно они используются для спецификации таких действий, как возврат каретки и табуляция для терминалов и принтеров, а также для представления символов, имеющих особый смысл (например, двойная кавычка). Специальный символ состоит из обратного слэша, за которым следует либо буква, либо знаки пунктуации, либо комбинация цифр. В таблице 1.2 приведен список специальных символов языка Си.

Таблица 1.2.

В СП ТС шестнадцатеричное значение байта может задаваться не только как \х, но и как \Х.

В СП ТС, помимо перечисленных специальных символов, имеется еще один: \? — знак вопроса (код 0х3F). Он введен в состав языка Си для совместимости со стандартом ANSI на язык Си. Стандарт ANSI предусматривает использование пары знаков вопроса (??) в качестве признака последовательности, представляющей какой-либо символ, который может не иметь представления на клавиатуре терминала. Если же необходимо просто записать подряд два знака вопроса (например, в символьной строке), следует записать их так: ?\?. В СП ТС, однако, не реализованы последовательности, начинающиеся знаками ??, поэтому использование специального символа \? необязательно.

Примечание. При работе с текстовым редактором ввод каждой строки завершается нажатием клавиши ENTER (ВВОД). Фактически при этом в текст вставляются два символа: возврат каретки и новая строка (с шестнадцатеричными значениями 0D и 0А в коде ASCII). Однако стандартные библиотечные функции ввода и вывода текстовой информации рассматривают эту пару символов как один символ — символ новой строки с шестнадцатеричным значением 0А. Этот символ представляется в символьных константах и символьных строках как \n. При чтении текстовой строки стандартные библиотечные функции заменяют упомянутую пару символов единственным символом новой строки, а при записи символа новой строки добавляют перед ним символ возврат каретки.

Если обратный слэш предшествует символу, не входящему в приведенный список, то обратный слэш игнорируется, а символ представляется обычным образом. Например, сочетание \h в строковой или символьной константе представляет символ h.

Конструкция \ddd позволяет задать произвольное байтовое значение как последовательность от одной до трех восьмеричных цифр. Конструкция \xdd позволяет задать произвольное байтовое значение как последовательность от одной до двух шестнадцатеричных цифр, а для версии 5.0 СП MSC — до трех шестнадцатеричных цифр. Например, символ забой в коде ASCII может быть задан как \010 или \х08. Нулевой код может быть задан как \0 или \х0. В восьмеричном представлении байта могут быть заданы только восьмеричные цифры, причем по крайней мере одна цифра должна быть задана. Например, символ забой может быть задан как \10. Аналогично, в шестнадцатеричном представлении байта должна быть задана по крайней мере одна шестнадцатеричная цифра. Так, шестнадцатеричное представление символа забой может быть задано и как \х08, и как \х8.

Примечание. Если восьмеричное или шестнадцатеричное представление байта используется в составе строки, то рекомендуется полностью задавать все цифры представления. В противном случае, если символ, непосредственно следующий за представлением, случайно окажется восьмеричной или шестнадцатеричной цифрой, он будет интерпретироваться как часть этого представления. Например, в версии 4.0 СП MSC строка \x7Bell при выводе на печать будет выглядеть как {ell, поскольку \х7В проинтерпретируется как код левой фигурной скобки. Строка \x07Bell будет правильным представлением кода звукового сигнала с последующим словом Bell.

В СП ТС разбор конструкций, представляющих байтовое значение, реализован не вполне корректно; так, запись "\1234" считается ошибочной, хотя она представляет восьмеричное значение 123 и символ '4'.

Специальные символы позволяют посылать неграфические управляющие последовательности на внешние устройства. Например, код \033 (символ ESC в коде ASCII) часто используется как первый символ команд управления терминалом и принтером.

Помимо специальных символов, обратный слэш (\) используется также в качестве признака продолжения символьных строк и препроцессорных макроопределений. Если символ новой строки непосредственно следует за обратным слэшем, то комбинация "обратный слэш — символ новой строки" игнорируется и следующая строка рассматривается как продолжение предыдущей строки.

1.1.5. Операции

Операции — это комбинации символов, специфицирующие действия по преобразованию значений. Компилятор языка Си интерпретирует каждую из этих комбинаций как самостоятельную лексему.

В таблице 1.3. представлен список операций. Операции должны использоваться точно так, как они представлены в таблице, без пробельных символов между символами в тех операциях, которые представлены несколькими символами. Операция sizeof не включена в эту таблицу, поскольку задается ключевым словом, а не символом.

Таблица 1.3.

Примечание. Условная операция ?: является не двухсимвольной, а тернарной (трехоперандной) операцией. Она имеет следующий формат:

<операнд1>?<операнд2>:<операнд3>

1.2. Константы

Константа — это число, символ или строка символов. Константы используются в программе для задания постоянных величин. В языке Си различают четыре типа констант: целые, с плавающей точкой, символьные константы и символьные строки.

1.2.1. Целые константы

Целая константа—это десятичное, восьмеричное или шестнадцатеричное число, которое представляет целое значение. Десятичная константа имеет следующий формат представления:

<цифры>

<цифры> — последовательность из одной или более десятичных цифр от 0 до 9.

Восьмеричная константа имеет следующий формат представления:

0<в-цифры>

<в-цифры> — это одна или более восьмеричных цифр от 0 до 7. Запись нуля впереди обязательна.

Шестнадцатеричная константа имеет следующий формат представления:

0х<ш-цифры> или 0Х<ш-цифры>

<ш-цифры> — одна или более шестнадцатеричных цифр. Шестнадцатеричная цифра может быть цифрой от 0 до 9 или буквой (большой или малой) от А до F. Допускается "смесь" больших и малых букв. Запись нуля впереди и следующего за ним символа х или X обязательна.

Между цифрами целой константы пробельные символы недопустимы. В таблице 1.4 приведены примеры целых констант. Константы, записанные в одной строке таблицы, используются для представления одного и того же значения.

Таблица 1.4.

Целые константы всегда специфицируют положительные значения. Если требуется отрицательное значение, то необходимо сформировать константное выражение из знака минус и следующей за ним константы. Знак минус рассматривается при этом как арифметическая операция.

Каждая целая константа имеет тип, определяющий ее представление в памяти (описание типов приведено в разделе 3.1 "Базовые типы данных"). Десятичные константы могут иметь тип int (целый тип) или long (длинный целый тип).

Восьмеричные и шестнадцатеричные константы в зависимости от размера могут иметь тип int, unsigned int, long или unsigned long. Если константа может быть представлена типом int, то компилятор языка Си присваивает ей тип int. Если ее значение больше, чем максимальное положительное значение, которое может быть представлено типом int, но может быть представлено тем же числом битов, что и int, ей присваивается тип unsigned int. Наконец, константа, значение которой больше, чем максимальное значение, представляемое типом unsigned int, задается типом long или, если размер этого типа также оказывается недостаточен, типом unsigned long. В таблице 1.5 показаны диапазоны значений констант различных типов для компьютера, на котором тип int имеет длину 16 битов и тип long имеет длину 32 бита.

Таблица 1.5.

Из рассмотренных правил следует, что при преобразовании восьмеричных и шестнадцатеричных констант к более длинным типам не производится расширения знака (поскольку старший, знаковый бит всегда равен нулю).

Программист может явно определить для любой целой константы тип long, записав букву "l" или "L" в конец константы. Это позволяет расширить нижнюю границу диапазона значений констант любого типа до нуля. Например, константа со значением 10 будет иметь тип long только в том случае, если она будет записана с суффиксом L, т.е. 10L.

В таблице 1.6 приведены примеры длинных целых констант.

Таблица 1.6.

В СП ТС реализован также суффикс U (или u), означающий, что константа имеет тип unsigned. Можно использовать одновременно оба суффикса — L и U — для одной и той же константы. Кроме того, в СП ТС константе присваивается тип unsigned long, если ее значение превышает 65535, независимо от наличия или отсутствия суффикса U (в СП MSC в этом случае константе был бы присвоен тип long).

1.2.2. Константы с плавающей точкой

Константа с плавающей точкой—это действительное десятичное положительное число. Оно включает целую часть, дробную часть и экспоненту. Константы с плавающей точкой имеют следующий формат представления:

[<цифры>][<цифры>][<э>[-]<цифры>]

<цифры> — одна или более десятичных цифр (от 0 до 9);

<э> — признак экспоненты, задаваемый символом Е или е. Либо целая, либо дробная часть константы может быть опущена, но не обе сразу. Либо десятичная точка с дробной частью, либо экспонента может быть опущена, но не обе сразу.

Экспонента состоит из символа экспоненты, за которым следует целочисленное значение экспоненты, возможно со знаком плюс или минус.

Между цифрами или символами константы пробельные символы недопустимы.

Примеры констант с плавающей точкой:

15.75

1.575Е1

1575е-2

25.

Примеры констант с плавающей точкой с опущенной целой частью:

.75

.0075e2

Константы с плавающей точкой всегда специфицируют положительные значения. Если требуются отрицательные значения, то необходимо сформировать константное выражение из знака минус и следующей за ним константы. Знак минус рассматривается при этом как арифметическая операция.

Примеры:

-0.0025

-2.5е-3

-.125

-.175Е-2

Все константы с плавающей точкой имеют тип double. В СП ТС можно явно присвоить константе тип float, добавив к ней суффикс f или F.

1.2.3. Символьные константы

Символьная константа — это буква, цифра, знак пунктуации или специальный символ, заключенный в апострофы. Значение символьной константы равно коду представляемого ею символа. Символьная константа имеет следующую форму представления:

'<символ>'

<символ> может быть любым символом из множества представимых символов (в том числе любым специальным символом), за исключением символов апостроф (‘), обратный слэш (\) и новая строка.

Для представления символов апостроф и обратный слэш в качестве символьной константы необходимо вставить перед ними символ обратный слэш — '\" и '\\'. Для представления символа новой строки используется запись '\n' (см. раздел 1.1.4).

Примеры символьных констант приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7.

Символьные константы имеют тип int. Младший байт хранит код символа, а старший байт — знаковое расширение младшего байта.

Помимо односимвольных констант, в СП ТС реализованы двухсимвольные константы, например 'An', '\n\t', '\007\007'. Они представляются 16-битовым значением типа int, причем первый символ заносится в младший байт, а второй — в старший. Односимвольные константы также представляются 16-битовыми значениями типа int, и в старший байт, как и в СП MSC, заносится знаковое расширение младшего байта.

Компилятор языка Си имеет опцию, позволяющую определить тип char по умолчанию как беззнаковый тип — unsigned char. В этом случае старший байт любой односимвольной константы будет нулевым.

1.2.4. Символьные строки

Символьная строка — это последовательность символов, заключенная в двойные кавычки. Символьная строка рассматривается как массив символов, каждый элемент которого представляет отдельный символ. Символьная строка имеет следующую форму представления:

"<символы>"

<символы> — это произвольное (в том числе нулевое) количество символов из множества представимых символов, за исключением символов двойная кавычка ("), обратный слэш (\) и новая строка. Чтобы использовать эти символы внутри символьной строки, нужно представить их с помощью соответствующих специальных символов, как показано на следующих примерах:

"Это символьная строка\n"

"Первый \\ Второй"

"\"Да, конечно,\" — сказала она."

"Следующая строка — пустая:"

""

Для формирования символьных строк, занимающих несколько строк текста программы, используется комбинация символов — обратный слэш и новая строка. Компилятор языка Си проигнорирует эту комбинацию символов, а символьные строки объединит и представит в памяти как одну строку. Например, символьная строка:

"Длинные строки могут быть раз\

биты на части."

идентична строке:

"Длинные строки могут быть разбиты на части."

В СП MSC версии 5.0 и в СП ТС для формирования символьных строк, занимающих несколько строк текста программы, не требуется применения комбинации символов обратный слэш и новая строка. Символьные строки, следующие друг за другом и не разделенные ничем, кроме пробельных символов, объединяются компилятором языка Си в одну строку.

Например, программа

main ()

{

char *p;

р="Данная программа — пример того, как можно"

" автоматически\nосуществлять объединение"

" строк в очень длинную строку;\n"

" такая форма записи может повысить"

" наглядность программ.\n";

printf("%s", p);

}

напечатает следующий текст:

Данная программа — пример того, как можно автоматически

осуществлять объединение строк в очень длинную строку;

такая форма записи может повысить наглядность программ.

Каждый символ символьной строки (в том числе каждый специальный символ) хранится в отдельном байте оперативной памяти. Нулевой символ ('\0') автоматически добавляется в качестве последнего байта символьной строки и служит признаком ее конца. Каждая символьная строка в программе рассматривается как отдельный объект; если в программе содержатся две идентичные символьные строки, то они будут занимать две различные области оперативной памяти.

В СП ТС реализована опция компиляции, позволяющая хранить в памяти только одну из идентичных строк.

Тип символьной строки—массив элементов типа char. Число элементов в массиве равно числу символов в символьной строке плюс один, поскольку нулевой символ (признак конца символьной строки) тоже является элементом массива.

1.3. Идентификаторы

Идентификаторы — это имена переменных, функций и меток, используемых в программе. Идентификатор вводится в объявлении переменной или функции, либо в качестве метки оператора. После этого его можно использовать в последующих операторах программы. Идентификатор — это последовательность из одной или более латинских букв, цифр и символов подчеркивания, которая начинается с буквы или символа подчеркивания. Допускается любое число символов в идентификаторе, однако только первые 32 символа рассматриваются компилятором языка Си как значащие. Если первые 32 символа у двух идентификаторов совпадают, компилятор языка Си рассматривает их как один и тот же идентификатор. Компоновщик также распознает 32 символа в именах глобальных переменных.

В идентификаторах версии 1.5 СП ТС допускается знак $, однако идентификатор не может с него начинаться.

Компиляторы языка Си в СП MSC и СП ТС имеют опцию, позволяющую изменять число значащих символов в идентификаторах.

При использовании символов подчеркивания в качестве первых символов идентификаторов необходимо соблюдать осторожность, поскольку такие идентификаторы могут совпасть (войти в конфликт) с именами "скрытых" библиотечных функций.

Примеры идентификаторов:

temp1

top_of_page

skip12

Компилятор языка Си рассматривает буквы верхнего и нижнего регистров как различные символы. Поэтому можно создавать идентификаторы, которые совпадают орфографически, но различаются регистром букв. Например, каждый из следующих идентификаторов является уникальным:

add

ADD

Add

aDD

В СП ТС, однако, существует опция компиляции, позволяющая рассматривать в именах внешних переменных буквы верхнего и нижнего регистров как совпадающие.

Компилятор языка Си не допускает использования идентификаторов, совпадающих по написанию с ключевыми словами. Например, идентификатор while недопустим (однако идентификатор WHile — допустим).

1.4. Ключевые слова

Ключевые слова — это предопределенные идентификаторы, которые имеют специальное значение для компилятора языка Си. Их использование строго регламентировано. Имена объектов программы не могут совпадать с ключевыми словами.

Список ключевых слов:

При необходимости можно с помощью директив препроцессора определить для ключевых слов другие имена. Например, при наличии в программе макроопределения

#define BOOL int

слово BOOL можно использовать в объявлениях вместо слова int. Смысл объявлений (спецификация целого типа данных) от этого не изменится, однако программа станет более читабельной, если речь идет не просто о целых переменных, а о переменных, предназначенных для хранения значений булевского типа (булевский тип не реализован в языке Си как самостоятельный тип данных).

Имеется также ряд специальных ключевых слов:

В версии 4.0 СП MSC ключевые слова const и volatile зарезервированы, но использовать их невозможно. В версии 5.0 СП MSC ключевое слово volatile реализовано лишь синтаксически, a const — полностью (как синтаксически, так и семантически). В СП ТС и const, и volatile полностью реализованы. В версии 4.0 СП MSC ключевое слово interrupt не реализовано.

Ключевое слово fortran используется для организации связи программ, написанных на языках Си и Фортран. По действию оно аналогично ключевому слову pascal. Ключевое слово asm применяется для записи в программе на языке Си ассемблерных инструкций. Специальные ключевые слова, начинающиеся с подчеркивания, представляют собой имена псевдопеременных, соответствующих регистрам микропроцессора. Ключевые слова cdecl, pascal, interrupt, near, far, huge, const, volatile объясняются подробно в разделе 3.3.3 "Описатели с модификаторами".

1.5. Комментарии

Комментарий — это последовательность символов, которая воспринимается компилятором языка Си как отдельный пробельный символ и игнорируется. Комментарий имеет следующий вид:

/*<символы>*/

<символы> должны принадлежать множеству представимых символов. Символ новой строки также допустим внутри комментария. Это означает, что комментарии могут занимать более одной строки программного текста. Внутри комментария недопустима комбинация символов */. Это означает, что комментарии не могут быть вложенными.

Компилятор языка Си рассматривает комментарий как пробельный символ, поэтому комментарии допускается использовать везде, где можно использовать пробельные символы (но нельзя, например, внутри лексем). Компилятор языка Си игнорирует все символы комментария, поэтому даже запись в комментариях ключевых слов не приведет к ошибке.

Следующие примеры иллюстрируют использование комментариев:

/*Комментарии помогают документировать программу.*/

/*Комментарии могут содержать ключевые слова, например while и for*/

/*******************************

Комментарий может занимать

несколько строк.

*******************************/

Так как комментарии не могут содержать вложенных комментариев, то следующий пример будет ошибочным:

/*Недопустимы/*вложенные*/комментарии*/

Компилятор языка Си распознает первую комбинацию символов */ после слова "вложенные" как конец комментария. Затем компилятор языка Си попытается обработать оставшийся текст и выявить в нем лексемы языка Си, что приведет к ошибке.

Во избежание случайного возникновения ситуации вложенности комментариев рекомендуется ограничивать участок программного текста, который должен быть закомментирован, директивами препроцессора #if 0 и #endif.

В СП ТС существует опция компиляции, допускающая вложенные комментарии.