Программная инженерия. 1 курс 1 семестр / Лекции / L-03.YazikSi.Nachalniesvedeniya

Из всей истории языка Си выделяются три основных фактора, позволяющих понять Си как явление:

во-первых, язык был создан в качестве заменителя языка ассемблера ;

во-вторых, одним из важнейших соображений при его создании была простота реализации;

в-третьих, язык был, что называется, «слеплен» под конкретную задачу, вставшую здесь и сейчас, и делали его,

как говорят в таких случаях, «на коленке».

Вряд ли Дэннис Ритчи, в то время ещё очень молодой, мог предполагать, что создаваемый им язык переживёт своего создателя и, уже просуществовав больше сорока лет (а описываемые события происходили в начале 1970-х годов), всё ещё не будет выказывать никаких признаков надвигающейся старости; сейчас можно достаточно смело предсказывать, что ещё по меньшей мере полтора-два десятка лет языку Си ничего не грозит, даже если вдруг кому-то удастся создать ему полноценную замену.

С технологической точки зрения ситуация сейчас выглядит так. Имеются по меньшей мере две области задач, где единственной альтернативой Си оказывается язык ассемблера:

это, во-первых, ядра операционных систем;

и, во-вторых, прошивки для микроконтроллеров — специализированных компьютеров, используемых для управления техникой (лифтами, стиральными машинами и т. п.); даже билет на метро представляет собой не что иное, как компьютер на основе микроконтроллера.

К вопросу о том, почему это так и чем здесь не устраивают другие языки, мы вернёмся позже, пока просто отметим, что работа на языке ассемблера оказывается в десятки раз более трудоёмкой, причём если когда-то давно ещё можно было ссылаться на более высокую эффективность ассемблерных программ, то сейчас оптимизаторы кода, встроенные прямо в компилятор, добиваются таких результатов по быстродействию, что человек, работая вручную, в большинстве случаев просто не может сделать лучше.

Поэтому, когда дело доходит до низкоуровневого

программирования, язык ассемблера используется лишь для тех редких и незначительных по объёму фрагментов, которые не могут быть сделаны даже на Си ; примером такого фрагмента может служить точка входа в обработчик прерывания в ядре ОС или, например, обращение к портам ввода-вывода в драйвере, и это обычно несколько строчек.

Большую часть низкоуровневой программы пишут именно на Си, что позволяет экономить дорогостоящее время программистов.

Разработка велась на микроЭВМ

DEC PDP-11:

Оперативная память – 24Кб

Из них используется ОС – 12 Кб

Задачи:

Разработка нового языка программирования

Разработка на нем операционной системы

Общая структура программы на языке Си имеет вид:

<директивы препроцессора>

<определение типов пользователя - typedef> <описание прототипов функций> <определение глобальных переменных>

<функции>

Программа, написанная на языке Си, состоит из одной или нескольких функций, причем одна функция обязательна имеет идентификатор (имя) main()

Назначение функции main() – управление работой всей программы.

Функции main(), как правило, не имеет параметров и не возвращает результат (наличие круглых скобок обязательно).

Исполняемый файл, полученный из программы на Си, обычно устроен так, что после загрузки его в оперативную память управление получит код, скомпилированный из функции main().

С некоторой натяжкой можно считать, что функцию main() вызывает операционная система при старте программы.

Структура простой программы

#include <stdio.h> //содержит стандартные

//функции файлового ввода-вывода void main()

{ //Начало функции main

рrintf ("Это работает функция main! "); return 0; } //Окончание функции main

#include <stdio.h> int main (void)

{

printf ("Hello, World!\n"); return 0;

}

Строчка printf("Hello, world\n");

представляет собой вызов библиотечной функции, которая называется printf.

Отметим один крайне важный идеологический момент.

В отличие от Паскаля, где операторы ввода-вывода являются частью языка, в язык Си как таковой никакие средства ввода-вывода не входят.

Функция printf не является частью языка Си по меньшей мере в том смысле, что компилятор о ней ничего не знает .

Более того, сама функция printf написана на Си.

Мы использовали функцию printf, чтобы напечатать строку, но её возможности гораздо шире: она умеет печатать значения всех встроенных типов языка Си, причём целые числа можно печатать в разных системах счисления, можно управлять количеством печатаемых знаков и т. п.

Буква f в названии функции происходит от слова formatted, то есть эта функция осуществляет форматированный вывод.

Основные возможности printf мы рассмотрим на других занятиях. Отметим ещё один момент.

Функция printf — это действительно функция; она возвращает целое число, равное количеству напечатанных символов, то есть мы могли бы, например, написать:

x = printf("Hello, world\n");

Отдельного рассмотрения заслуживает выражение

"Hello, world\n"

которое представляет собой строковую константу или,

как часто говорят, строковый литерал.

Следует обратить внимание на двойные кавычки; апострофы в Си тоже используются, но для других целей. Кроме того, внимание привлекает конструкция \n;

это обозначение символа перевода строки, то есть символа с кодом 10.

Можно вспомнить, что в Паскале мы в подобной ситуации применяли оператор writeln / write:

writeln(’Hello, world’); write(’Hello, world’#10);

то есть заставляли нашу программу сначала напечатать

данную строку, а затем перевести строку на печати, то есть фактически напечатать ещё и символ перевода строки.

Ввышеприведённом примере мы просто включили этот символ в состав печатаемой строки.

Обратим внимание на символ точки с запятой.

Впринципе, роль этого символа в языке Си подобна паскалевской, но есть одно важное отличие:

Если в Паскале точка с запятой разделяла операторы, то в Си точка с запятой является частью синтаксиса оператора.

#include <stdio.h> int main (void)

{

printf ("Hello, World!\n"); return 0;

}

Рассмотрим теперь следующую строку, «return 0;». Слово return в переводе с английского означает

«возврат»; в языке Си это оператор возврата из функции. Он делает две вещи:

во-первых, работа функции на этом заканчивается, что можно, например, использовать для досрочного её завершения (подобно паскалевскому exit);

во-вторых, его параметр — выражение, написанное после слова return, в данном случае 0 — задаёт то значение, которое вернёт функция (вспомним, что наша функция main описана как возвращающая целое число).

Вданном случае наша функция main вернёт число 0.

Значение, возвращаемое из main, предназначается ОС, а 0 в данном случае означает, что всё в порядке, т. е. программа, завершаясь, считает, что возложенную на неё миссию успешно выполнила.

Технология компиляции

Программу на интерпретируемом языке

непосредственно выполняет без предварительного перевода программа-интерпретатор.

ЯВУ не зависит от внутренних машинных языков целевых процессоров, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, требуют перевода в машинные коды с помощью специальных программ –

трансляторов (компиляторов или

интерпретаторов), т.е. языки программирования могут быть реализованы как компилируемые и интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код – двоичные коды инструкций конкретного процессора), который далее преобразуется

(компонуется) в исполнимый модуль.

Технология интерпретации

Текст

программы

Транслятор Результаты

(интерпретатор)

Исходные

данные

10