Брайан Керниган - Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное

• Название: Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное
• Автор: Брайан Керниган
• Издательство: Невский Диалект
• Жанр: Программирование
• Год: 2001
• ISBN: 0-13-110362-8

Книга широко известных авторов, разработчиков языка Си, переработанная и дополненная с учетом стандарта ANSI для языка Си, 2-е английское издание которой вышло в 1988 году, давно стала классикой для всех изучающих и/или использующих как Си, так и Си++. Русский перевод этой книги впервые был выпущен изд- вом "Финансы и статистика" в 1992 г. и с тех пор пользуется неизменным спросом читателей.

Для настоящего третьего русского издания перевод заново сверен с оригиналом, в него внесены некоторые поправки, учитывающие устоявшиеся за прошедшие годы изменения в терминологии, а так же учтены замечания, размещенные автором на странице http://cm.bell-labs.com/cm/cs/cbook/2ediffs.html.

Для программистов, преподавателей и студентов.

Издание подготовлено при участии издательства "Финансы и статистика"

---

Чтобы лучше познакомиться со структурами, напишем несколько функций, манипулирующих точками и прямоугольниками. Возникает вопрос: а как передавать функциям названные объекты? Существует по крайней мере три подхода: передавать компоненты по отдельности, передавать всю структуру целиком и передавать указатель на структуру. Каждый подход имеет свои плюсы и минусы.

Первая функция, makepoint, получает два целых значения и возвращает структуру point.

/* makepoint: формирует точку по компонентам x и y */

struct point makepoint(int х, int у) {

 struct point temp;

 temp.x = х;

 temp.у = у;

 return temp;

}

Заметим: никакого конфликта между именем аргумента и именем элемента структуры не возникает; более того, сходство подчеркивает родство обозначаемых им объектов.

Теперь с помощью makepoint можно выполнять динамическую инициализацию любой структуры или формировать структурные аргументы для той или иной функции:

struct rect screen;

struct point middle;

struct point makepoint(int, int);

screen.pt1 = makepoint(0, 0);

screen.pt2 = makepoint(XMAX, YMAX);

middle = makepoint((screen.pt1.x + screen.pt2.x)/2, (screen.pt1.y + screen.pt2.y)/2);

Следующий шаг состоит в определении ряда функций, реализующих различные операции над точками. В качестве примера рассмотрим следующую функцию:

/* addpoint: сложение двух точек */

struct point addpoint(struct point p1, struct point p2)

{

 p1.x += p2.x;

 p1.y += p2.y;

 return p1;

}

Здесь оба аргумента и возвращаемое значение - структуры. Мы увеличиваем компоненты прямо в р1 и не используем для этого временной переменной, чтобы подчеркнуть, что структурные параметры передаются по значению так же, как и любые другие.

В качестве другого примера приведем функцию ptinrect, которая проверяет: находится ли точка внутри прямоугольника, относительно которого мы принимаем соглашение, что в него входят его левая и нижняя стороны, но не входят верхняя и правая.

/* ptinrect: возвращает 1, если p в r, и 0 в противном случае */

int ptinrect(struct point р, struct rect r) {

 return p.x >= r.pt1.x && p.x < r.pt2.x  && p.y >= r.pt1.y && p.y < r.pt2.y;

}

Здесь предполагается, что прямоугольник представлен в стандартном виде, т.е. координаты точки pt1 меньше соответствующих координат точки pt2. Следующая функция гарантирует получение прямоугольника в каноническом виде.

#define min(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))

#define max(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

/* canonrect: канонизация координат прямоугольника */

struct rect canonrect(struct rect r)

{

 struct rect temp;

 temp.pt1.x = min(r.pt1.x, r.pt2.x);

 temp.ptl.y = min(r.pt1.y, r.pt2.у);

 temp.pt2.x = max(r.pt1.x, r.pt2.x);

 temp.pt2.y = max(r.pt1.y, r.pt2.y);

 return temp;

}

Если функции передается большая структура, то, чем копировать ее целиком, эффективнее передать указатель на нее. Указатели на структуры ничем не отличаются от указателей на обычные переменные. Объявление

struct point *pp;

сообщает, что pp - это указатель на структуру типа struct point. Если pp указывает на структуру point, то *pp - это сама структура, а (*pp).x и (*pp).y - ее элементы. Используя указатель pp, мы могли бы написать

struct point origin, *pp;

pp =&origin;

printf("origin: (%d,%d)\n", (*pp).x, (*pp).y);

Скобки в (*pp).x необходимы, поскольку приоритет оператора . выше, чем приоритет *. Выражение *pp.x будет проинтерпретировано как *(pp.x), что неверно, поскольку pp.x не является указателем.

Указатели на структуры используются весьма часто, поэтому для доступа к ее элементам была придумана еще одна, более короткая форма записи. Если p - указатель на структуру, то

р-›элемент-структуры

есть ее отдельный элемент. (Оператор -› состоит из знака -, за которым сразу следует знак ›.) Поэтому printf можно переписать в виде

printf("origin: (%d,%d)\n", pp-›х, pp-›y);

Операторы. и -› выполняются слева направо. Таким образом, при наличии объявления

struct rect r, *rp = &r;

следующие четыре выражения будут эквивалентны:

r.pt1.x rp-›pt1.x (r.pt1).x (rp-›pt1).x

Операторы доступа к элементам структуры . и -› вместе с операторами вызова функции () и индексации массива [] занимают самое высокое положение в иерархии приоритетов и выполняются раньше любых других операторов. Например, если задано объявление

struct {int len; char *str;} *p;

то

++p-›len

увеличит на 1 значение элемента структуры len, а не указатель p, поскольку в этом выражении как бы неявно присутствуют скобки: ++(p-›len). Чтобы изменить порядок выполнения операций, нужны явные скобки. Так, в (++р)-›len, прежде чем взять значение len, программа прирастит указатель p. В (р++)-›len указатель p увеличится после того, как будет взято значение len (в последнем случае скобки не обязательны).

По тем же правилам *p-›str обозначает содержимое объекта, на который указывает str; *p-›str++ прирастит указатель str после получения значения объекта, на который он указывал (как и в выражении *s++), (*p-›str)++ увеличит значение объекта, на который указывает str; *p++-›str увеличит p после получения того, на что указывает str.

6.3 Массивы структур

Рассмотрим программу, определяющую число вхождений каждого ключевого слова в текст Си-программы. Нам нужно уметь хранить ключевые слова в виде массива строк и счетчики ключевых слов в виде массива целых. Один из возможных вариантов - это иметь два параллельных массива:

char *keyword[NKEYS];

int keycount[NKEYS];

Однако именно тот факт, что они параллельны, подсказывает нам другую организацию хранения - через массив структур. Каждое ключевое слово можно описать парой характеристик

char *word;

int count;

Такие пары составляют массив. Объявление

struct key {

 char *word;

 int count;

} keytab[NKEYS];

объявляет структуру типа key и определяет массив keytab, каждый элемент которого является структурой этого типа и которому где-то будет выделена память. Это же можно записать и по-другому:

struct key {

 char *word;

 int count;

};

struct key keytab[NKEYS];

Так как keytab содержит постоянный набор имен, его легче всего сделать внешним массивом и инициализировать один раз в момент определения. Инициализация структур аналогична ранее демонстрировавшимся инициализациям - за определением следует список инициализаторов, заключенный в фигурные скобки:

struct key {

 char *word;

 int count;

} keytab[] = {

 "auto", 0,

 "break", 0,

 "case", 0,

 "char", 0,

 "const", 0,

 "continue", 0,

 "default", 0,

 /*…*/

 "unsigned", 0,

 "void", 0,

 "volatile", 0,

 "while", 0

};

Инициализаторы задаются парами, чтобы соответствовать конфигурации структуры. Строго говоря, пару инициализаторов для каждой отдельной структуры следовало бы заключить в фигурные скобки, как, например, в

{"auto", 0},

{"break", 0},

{"case", 0},

…

Однако когда инициализаторы - простые константы или строки символов и все они имеются в наличии, во внутренних скобках нет необходимости. Число элементов массива keytab будет вычислено по количеству инициализаторов, поскольку они представлены полностью, а внутри квадратных скобок "[]" ничего не задано.

Программа подсчета ключевых слов начинается с определения keytab. Программа main читает ввод, многократно обращаясь к функции getword и получая на каждом ее вызове очередное слово. Каждое слово ищется в keytab. Для этого используется функция бинарного поиска, которую мы написали в главе 3. Список ключевых слов должен быть упорядочен в алфавитном порядке.

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

#include <string.h>

#define MAXWORD 100

int getword(char *, int);

int binsearch(char *, struct key *, int);

/* подсчет ключевых слов Си */

main()

{

 int n;

 char word[MAXWORD];

 while(getword(word, MAXWORD) != EOF)