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"

---

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

/* подсчет ключевых слов Си */

main()

{

 int n;

 char word[MAXWORD];

 while(getword(word, MAXWORD) != EOF)

  if (isalpha(word[0]))

   if ((n = binsearch(word, keytab, NKEYS)) >= 0)

    keytab[n].count++;

 for (n = 0; n < NKEYS; n++)

  if (keytab[n].count > 0)

   printf("%4d %s\n", keytab[n].count, keytab[n].word);

 return 0;

}

/* binsearch: найти слово в tab[0]...tab[n-1] */

int binsearch(char *word, struct key tab[], int n)

{

 int cond;

 int low, high, mid;

 low = 0;

 high = n-1;

 while (low <= high) {

  mid = (low + high)/2;

  if ((cond = strcmp(word, tab[mid].word)) < 0)

   high = mid - 1;

  else if (cond > 0)

   low = mid + 1;

  else

   return mid;

 }

 return -1;

}

Чуть позже мы рассмотрим функцию getword, а сейчас нам достаточно знать, что при каждом ее вызове получается очередное слово, которое запоминается в массиве, заданном первым аргументом.

NKEYS - количество ключевых слов в keytab. Хотя мы могли бы подсчитать число таких слов вручную, гораздо легче и безопасней сделать это с помощью машины, особенно если список ключевых слов может быть изменен. Одно из возможных решений - поместить в конец списка инициализаторов пустой указатель (NULL) и затем перебирать в цикле элементы keytab, пока не встретится концевой элемент.

Но возможно и более простое решение. Поскольку размер массива полностью определен во время компиляции и равен произведению количества элементов массива на размер его отдельного элемента, число элементов массива можно вычислить по формуле

размер keytab / размер struct key

В Си имеется унарный оператор sizeof, который работает во время компиляции. Его можно применять для вычисления размера любого объекта. Выражения

sizeof объект

и

sizeof (имя типа)

выдают целые значения, равные размеру указанного объекта или типа в байтах. (Строго говоря, sizeof выдает беззнаковое целое, тип которого size_t определена заголовочном файле ‹stddef.h›.) Что касается объекта, то это может быть переменная, массив или структура. В качестве имени типа может выступать имя базового типа (int, double…) или имя производного типа, например структуры или указателя.

В нашем случае, чтобы вычислить количество ключевых слов, размер массива надо поделить на размер одного элемента. Указанное вычисление используется в инструкции #define для установки значения NKEYS:

#define NKEYS (sizeof keytab / sizeof(struct key))

Этот же результат можно получить другим способом - поделить размер массива на размер какого-то его конкретного элемента:

#define NKEYS (sizeof keytab / sizeof keytab[0])

Преимущество такого рода записей в том, что их не надо коppектировать при изменении типа.

Поскольку препроцессор не обращает внимания на имена типов, оператор sizeof нельзя применять в #if. Но в #define выражение препроцессором не вычисляется, так что предложенная нами запись допустима.

Теперь поговорим о функции getword. Мы написали getword в несколько более общем виде, чем требуется для нашей программы, но она от этого не стала заметно сложнее. Функция getword берет из входного потока следующее "слово". Под словом понимается цепочка букв-цифр, начинающаяся с буквы, или отдельный символ, отличный от символа-разделителя. В случае конца файла функция возвращает EOF, в остальных случаях ее значением является код первого символа слова или сам символ, если это не буква.

/* getword: принимает следующее слово или символ из ввода */

int getword (char *word, int lim) {

 int c, getch(void);

 void ungetch(int);

 char *w = word;

 while (isspace(c = getch()))

  ;

 if (c != EOF)

  *w++ = c;

 if (!isalpha(c)) {

  *w = '\0';

  return c;

 }

 for (; --lim › 0; w++)

  if (!isalnum(*w = getch())) {

   ungetch(*w);

   break;

  }

 *w = '\0';

 return word[0];

}

Функция getword обращается к getch и ungetch, которые мы написали в главе 4. По завершении набора букв-цифр оказывается, что getword взяла лишний символ. Обращение к ungetch позволяет вернуть его назад во входной поток. В getword используются также isspace - для пропуска символов-разделителей, isalpha - для идентификации букв и isalnum - для распознавания букв-цифр. Все они описаны в стандартном заголовочном файле ‹ctype.h›.

Упражнение 6.1. Haшa вepcия getword не обрабатывает должным образом знак подчеркивания, строковые константы, комментарии и управляющие строки препроцессора. Напишите более совершенный вариант программы.

6.4 Указатели на структуры

Для иллюстрации некоторых моментов, касающихся указателей на структуры и массивов структур, перепишем программу подсчета ключевых слов, пользуясь для получения элементов массива вместо индексов указателями.

Внешнее объявление массива keytab остается без изменения, a main и binsearch нужно модифицировать.

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

#include <string.h>

#define MAXWORD 100

int getword(char *, int);

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

/* подсчет ключевых слов Си: версия с указателями */

main()

{

 char word[MAXWORD];

 struct key *p;

 while (getword(word, MAXWORD) != EOF)

  if (isalpha(word[0]))

   if ((p = binsearch(word, keytab, NKEYS)) != NULL)

    p->count++;

   for (p = keytab; p < keytab + NKEYS; p++)

    if (p->count > 0)

     printf("%4d %s\n", p->count, p->word);

 return 0;

}

/* binsearch: найти слово word в tab[0]...tab[n-1] */

struct key *binsearch(char *word, struct key *tab, int n)

{

 int cond;

 struct key *low = &tab[0];

 struct key *high = &tab[n];

 struct key *mid;

 while (low < high) {

  mid = low + (high - low) / 2;

  if ((cond = strcmp(word, mid->word)) < 0)

   high = mid;

  else if (cond > 0)

   low = mid + 1;

  else

   return mid;

 }

 return NULL;

}

Некоторые детали этой программы требуют пояснений. Во-первых, описание функции binsearch должно отражать тот факт, что она возвращает указатель на struct key, а не целое, это объявлено как в прототипе функции, так и в функции binsearch. Если binsearch находит слово, то она выдает указатель на него, в противном случае она возвращает NULL. Во-вторых, к элементам keytab доступ в нашей программе осуществляется через указатели. Это потребовало значительных изменений в binsearch. Инициализаторами для low и high теперь служат указатели на начало и на место сразу после конца массива. Вычисление положения среднего элемента с помощью формулы

mid = (low + high) / 2 /* НЕВЕРНО */

не годится, поскольку указатели нельзя складывать. Однако к ним можно применить операцию вычитания, и так как high-low есть число элементов, присваивание

mid = low + (high-low) / 2

превратит mid в указатель на элемент, лежащий посередине между low и high.

Самое важное при переходе на новый вариант программы - сделать так, чтобы не генерировались неправильные указатели и не было попыток обратиться за пределы массива. Проблема в том, что и &tab[-1], и &tab[n] находятся вне границ массива. Первый адрес определенно неверен, нельзя также осуществить доступ и по второму адресу. По правилам языка, однако, гарантируется, что адрес ячейки памяти, следующей сразу за концом массива (т. е. &tab[n]), в арифметике с указателями воспринимается правильно.

В главной программе main мы написали

for (р = keytab; р < keytab + NKEYS; р++)

Если p - это указатель на структуру, то при выполнении операций с р учитывается размер структуры. Поэтому р++ увеличит р на такую величину, чтобы выйти на следующий структурный элемент массива, а проверка условия вовремя остановит цикл.

Не следует, однако, полагать, что размер структуры равен сумме размеров ее элементов. Вследствие выравнивания объектов разной длины в структуре могут появляться безымянные "дыры". Например, если переменная типа char занимает один байт, а int - четыре байта, то для структуры