© Copyright Андрей Богатырев. 1992-95
 Email: abs@decart.msu.su
 Txt version is located at

А. Богатырев, 1992-95 - 1 - Си в UNIX Ум подобен желудку. Важно не то, сколько ты в него вложишь, а то, сколько он сможет переварить. В этой книге вы найдете ряд задач, примеров, алгоритмов, советов и стилистичес- ких замечаний по использованию языка программирования "C" (Си) в среде операционной системы UNIX. Здесь собраны этюды разной сложности и "штрихи к портрету" языка Си. Также описаны различные "подводные камни" на которых нередко терпят крушение новички в Си. В этом смысле эту книгу можно местами назвать "Как не надо программировать на Си". В большинстве случаев в качестве платформы используется персональный компьютер IBM PC с какой-либо системой UNIX, либо SPARCstation 20 с системой Solaris 2 (тоже UNIX svr4), но многие примеры без каких-либо изменений (либо с минимумом таковых) могут быть перенесены в среду MS DOS|=, либо на другой тип машины с системой UNIX. Это ваша ВТОРАЯ книга по Си. Эта книга не учебник, а хрестоматия к учебнику. Она не является ни систематическим курсом по Си, ни справочником по нему, и предназ- начена не для одноразового последовательного прочтения, а для чтения в несколько про- ходов на разных этапах вашей "зрелости". Поэтому читать ее следует вместе с "настоя- щим" учебником по Си, среди которых наиболее известна книга Кернигана и Ритчи. Эта книга - не ПОСЛЕДНЯЯ ваша книга по Си. Во-первых потому, что кое-что в языке все же меняется со временем, хотя и настал час, когда стандарт на язык Си наконец принят... Но появился язык C++, который развивается довольно динамично. Еще есть Objective-C. Во-вторых потому, что есть библиотеки и системные вызовы, которые раз- виваются вслед за развитием UNIX и других операционных систем. Следующими вашими (настольными) книгами должны стать "Справочное руководство": man2 (по системным вызо- вам), man3 (по библиотечным функциям). Мощь языка Си - в существующем многообразии библиотек. Прошу вас с первых же шагов следить за стилем оформления своих программ. Делайте отступы, пишите комментарии, используйте осмысленные имена переменных и функций, отделяйте логические части программы друг от друга пустыми строками. Помните, что "лишние" пробелы и пустые строки в Си допустимы везде, кроме изображений констант и имен. Программы на Си, набитые в одну колонку (как на FORTRAN-e) очень тяжело читать и понимать. Из-за этого бывает трудно находить потерянные скобки { и }, потерянные символы `;' и другие ошибки. Существует несколько "школ" оформления программ - приглядитесь к примерам в этой книге и в других источниках - и выберите любую! Ничего страшного, если вы будете смешивать эти стили. Но - ПОДАЛЬШЕ ОТ FORTRAN-а !!! Программу можно автоматически сформатировать к "каноническому" виду при помощи, например, программы cb. cb < НашФайл.c > /tmp/$$ mv /tmp/$$ НашФайл.c но лучше сразу оформлять программу правильно. Выделяйте логически самостоятельные ("замкнутые") части программы в функции (даже если они будут вызываться единственный раз). Функции - не просто средство избежать повторения одних и тех же операторов в тексте программы, но и средство структурирования процесса программирования, делающее программу более понятной. Во- первых, вы можете в другой программе использовать текст уже написанной вами ранее функции вместо того, чтобы писать ее заново. Во-вторых, операцию, оформленную в виде функции, можно рассматривать как неделимый примитив (от довольно простого по смыслу, вроде strcmp, strcpy, до довольно сложного - qsort, malloc, gets) и забыть о его внутреннем устройстве (это хорошо - надо меньше помнить). ____________________ |= MS DOS - торговый знак фирмы Microsoft Corporation. (читается "Майкрософт"); DOS - дисковая операционная система. А. Богатырев, 1992-95 - 2 - Си в UNIX Не гонитесь за краткостью в ущерб ясности. Си позволяет порой писать такие выра- жения, над которыми можно полчаса ломать голову. Если же их записать менее мудрено, но чуть длиннее - они самоочевидны (и этим более защищены от ошибок). В системе UNIX вы можете посмотреть описание любой команды системы или функции Си, набрав команду man названиеФункции (man - от слова manual, "руководство"). Еще одно напутствие: учите английский язык! Практически все языки программирова- ния используют английские слова (в качестве ключевых слов, терминов, имен переменных и функций). Поэтому лучше понимать значение этих слов (хотя и восприятие их как просто неких символов тоже имеет определенные достоинства). Обратно - программирова- ние на Си поможет вам выучить английский. По различным причинам на территории России сейчас используется много разных восьмибитных русских кодировок. Среди них: КОИ-8 Исторически принятая на русских UNIX системах - самая ранняя из появившихся. Отличается тем свойством, что если у нее обрезан восьмой бит: c & 0177 - то она все же читаема с терминала как транслитерация латинских букв. Именно этой коди- ровкой пользуется автор этой книги (как и большинство UNIX-sites сети RelCom). ISO 8859/5 Это американский стандарт на русскую кодировку. А русские программисты к ее разработке не имеют никакого отношения. Ею пользуется большинство коммерческих баз данных. Microsoft 1251 Это та кодировка, которой пользуется Microsoft Windows. Возможно, что именно к этой кодировке придут и UNIX системы (гипотеза 1994 года). Альтернативная кодировка для MS DOS Русская кодировка с псевдографикой, использовавшаяся в MS DOS. Кодировка для Macintosh Это великое "разнообразие" причиняет массу неудобств. Но, господа, это Россия - что значит - широта души и абсолютный бардак. Relax and enjoy. Многие примеры в данной книге даны вместе с ответами - как образцами для подра- жания. Однако мы надеемся, что Вы удержитесь от искушения и сначала проверите свои силы, а лишь потом посмотрите в ответ! Итак, читая примеры - делайте по аналогии. А. Богатырев, 1992-95 - 3 - Си в UNIX 1.1. Составьте программу приветствия с использованием функции printf. По традиции принято печатать фразу "Hello, world !" ("Здравствуй, мир !"). 1.2. Найдите ошибку в программе #include <stdio.h> main(){ printf("Hello, world\n"); } Ответ: раз не объявлено иначе, функция main считается возвращающей целое значение (int). Но функция main не возвращает ничего - в ней просто нет оператора return. Корректно было бы так: #include <stdio.h> main(){ printf("Hello, world\n"); return 0; } или #include <stdio.h> void main(){ printf("Hello, world\n"); exit(0); } а уж совсем корректно - так: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]){ printf("Hello, world\n"); return 0; } 1.3. Найдите ошибки в программе #include studio.h main { int i i := 43 print ('В году i недель') } 1.4. Что будет напечатано в приведенном примере, который является частью полной программы: int n; n = 2; printf ("%d + %d = %d\n", n, n, n + n); 1.5. В чем состоят ошибки? А. Богатырев, 1992-95 - 4 - Си в UNIX if( x > 2 ) then x = 2; if x < 1 x = 1; Ответ: в Си нет ключевого слова then, условия в операторах if, while должны браться в ()-скобки. 1.6. Напишите программу, печатающую ваше имя, место работы и адрес. В первом вари- анте программы используйте библиотечную функцию printf, а во втором - puts. 1.7. Составьте программу с использованием следующих постфиксных и префиксных опера- ций: a = b = 5 a + b a++ + b ++a + b --a + b a-- + b Распечатайте полученные значения и проанализируйте результат. 1.8. Цикл for ________________________________________________________________________________ for(INIT; CONDITION; INCR) BODY ________________________________________________________________________________ INIT; repeat: if(CONDITION){ BODY; cont: INCR; goto repeat; } out: ; Цикл while ________________________________________________________________________________ while(COND) BODY ________________________________________________________________________________ cont: repeat: if(CONDITION){ BODY; goto repeat; } out: ; А. Богатырев, 1992-95 - 5 - Си в UNIX Цикл do ________________________________________________________________________________ do BODY while(CONDITION) ________________________________________________________________________________ cont: repeat: BODY; if(CONDITION) goto repeat; out: ; В операторах цикла внутри тела цикла BODY могут присутствовать операторы break и continue; которые означают на наших схемах следующее: #define break goto out #define continue goto cont 1.9. Составьте программу печати прямоугольного треугольника из звездочек * ** *** **** ***** используя цикл for. Введите переменную, значением которой является размер катета тре- угольника. 1.10. Напишите операторы Си, которые выдают строку длины WIDTH, в которой сначала содержится x0 символов '-', затем w символов '*', и до конца строки - вновь символы '-'. Ответ: int x; for(x=0; x < x0; ++x) putchar('-'); for( ; x < x0 + w; x++) putchar('*'); for( ; x < WIDTH ; ++x) putchar('-'); putchar('\n'); либо for(x=0; x < WIDTH; x++) putchar( x < x0 ? '-' : x < x0 + w ? '*' : '-' ); putchar('\n'); 1.11. Напишите программу с циклами, которая рисует треугольник: * *** ***** ******* ********* А. Богатырев, 1992-95 - 6 - Си в UNIX Ответ: /* Треугольник из звездочек */ #include <stdio.h> /* Печать n символов c */ printn(c, n){ while( --n >= 0 ) putchar(c); } int lines = 10; /* число строк треугольника */ void main(argc, argv) char *argv[]; { register int nline; /* номер строки */ register int naster; /* количество звездочек в строке */ register int i; if( argc > 1 ) lines = atoi( argv[1] ); for( nline=0; nline < lines ; nline++ ){ naster = 1 + 2 * nline; /* лидирующие пробелы */ printn(' ', lines-1 - nline); /* звездочки */ printn('*', naster); /* перевод строки */ putchar( '\n' ); } exit(0); /* завершение программы */ } 1.12. В чем состоит ошибка? main(){ /* печать фразы 10 раз */ int i; while(i < 10){ printf("%d-ый раз\n", i+1); i++; } } Ответ: автоматическая переменная i не была проинициализирована и содержит не 0, а какое-то произвольное значение. Цикл может выполниться не 10, а любое число раз (в том числе и 0 по случайности). Не забывайте инициализировать переменные, возьмите описание с инициализацией за правило! int i = 0; Если бы переменная i была статической, она бы имела начальное значение 0. В данном примере было бы еще лучше использовать цикл for, в котором все операции над индексом цикла собраны в одном месте - в заголовке цикла: for(i=0; i < 10; i++) printf(...); А. Богатырев, 1992-95 - 7 - Си в UNIX 1.13. Вспомогательные переменные, не несущие смысловой нагрузки (вроде счетчика пов- торений цикла, не используемого в самом теле цикла) принято по традиции обозначать однобуквенными именами, вроде i, j. Более того, возможны даже такие курьезы: main(){ int _ ; for( _ = 0; _ < 10; _++) printf("%d\n", _ ); } основанные на том, что подчерк в идентификаторах - полноправная буква. 1.14. Найдите 2 ошибки в программе: main(){ int x = 12; printf( "x=%d\n" ); int y; y = 2 * x; printf( "y=%d\n", y ); } Комментарий: в теле функции все описания должны идти перед всеми выполняемыми опера- торами (кроме операторов, входящих в состав описаний с инициализацией). Очень часто после внесения правок в программу некоторые описания оказываются после выполняемых операторов. Именно поэтому рекомендуется отделять строки описания переменных от выполняемых операторов пустыми строками (в этой книге это часто не делается для эко- номии места). 1.15. Найдите ошибку: int n; n = 12; main(){ int y; y = n+2; printf( "%d\n", y ); } Ответ: выполняемый оператор n=12 находится вне тела какой-либо функции. Следует внести его в main() после описания переменной y, либо переписать объявление перед main() в виде int n = 12; В последнем случае присваивание переменной n значения 12 выполнит компилятор еще во время компиляции программы, а не сама программа при своем запуске. Точно так же про- исходит со всеми статическими данными (описанными как static, либо расположенными вне всех функций); причем если их начальное значение не указано явно - то подразумевается 0 ('\0', NULL, ""). Однако нулевые значения не хранятся в скомпилированном выполняе- мом файле, а требуемая "чистая" память расписывается при старте программы. 1.16. По поводу описания переменной с инициализацией: TYPE x = выражение; является (почти) эквивалентом для TYPE x; /* описание */ x = выражение; /* вычисление начального значения */ А. Богатырев, 1992-95 - 8 - Си в UNIX Рассмотрим пример: #include <stdio.h> extern double sqrt(); /* квадратный корень */ double x = 1.17; double s12 = sqrt(12.0); /* #1 */ double y = x * 2.0; /* #2 */ FILE *fp = fopen("out.out", "w"); /* #3 */ main(){ double ss = sqrt(25.0) + x; /* #4 */ ... } Строки с метками #1, #2 и #3 ошибочны. Почему? Ответ: при инициализации статических данных (а s12, y и fp таковыми и являются, так как описаны вне какой-либо функции) выражение должно содержать только константы, поскольку оно вычисляется КОМПИЛЯТОРОМ. Поэтому ни использование значений переменных, ни вызовы функций здесь недопустимы (но можно брать адреса от переменных). В строке #4 мы инициализируем автоматическую переменную ss, т.е. она отводится уже во время выполнения программы. Поэтому выражение для инициализации вычисляется уже не компилятором, а самой программой, что дает нам право использовать переменные, вызовы функций и.т.п., то есть выражения языка Си без ограничений. 1.17. Напишите программу, реализующую эхо-печать вводимых символов. Программа должна завершать работу при получении признака EOF. В UNIX при вводе с клавиатуры признак EOF обычно обозначается одновременным нажатием клавиш CTRL и D (CTRL чуть раньше), что в дальнейшем будет обозначаться CTRL/D; а в MS DOS - клавиш CTRL/Z. Используйте getchar() для ввода буквы и putchar() для вывода. 1.18. Напишите программу, подсчитывающую число символов поступающих со стандартного ввода. Какие достоинства и недостатки у следующей реализации: #include <stdio.h> main(){ double cnt = 0.0; while (getchar() != EOF) ++cnt; printf("%.0f\n", cnt ); } Ответ: и достоинство и недостаток в том, что счетчик имеет тип double. Достоинство - можно подсчитать очень большое число символов; недостаток - операции с double обычно выполняются гораздо медленнее, чем с int и long (до десяти раз), программа будет работать дольше. В повседневных задачах вам вряд ли понадобится иметь счетчик, отличный от long cnt; (печатать его надо по формату "%ld"). 1.19. Составьте программу перекодировки вводимых символов со стандартного ввода по следующему правилу: a -> b b -> c c -> d ... z -> a другой символ -> * Коды строчных латинских букв расположены подряд по возрастанию. 1.20. Составьте программу перекодировки вводимых символов со стандартного ввода по следующему правилу: А. Богатырев, 1992-95 - 9 - Си в UNIX B -> A C -> B ... Z -> Y другой символ -> * Коды прописных латинских букв также расположены по возрастанию. 1.21. Напишите программу, печатающую номер и код введенного символа в восьмеричном и шестнадцатеричном виде. Заметьте, что если вы наберете на вводе строку символов и нажмете клавишу ENTER, то программа напечатает вам на один символ больше, чем вы наб- рали. Дело в том, что код клавиши ENTER, завершившей ввод строки - символ '\n' - тоже попадает в вашу программу (на экране он отображается как перевод курсора в начало следующей строки!). 1.22. Разберитесь, в чем состоит разница между символами '0' (цифра нуль) и '\0' (нулевой байт). Напечатайте printf( "%d %d %c\n", '\0', '0', '0' ); Поставьте опыт: что печатает программа? main(){ int c = 060; /* код символа '0' */ printf( "%c %d %o\n", c, c, c); } Почему печатается 0 48 60? Теперь напишите вместо int c = 060; строчку char c = '0'; 1.23. Что напечатает программа? #include <stdio.h> void main(){ printf("ab\0cd\nxyz"); putchar('\n'); } Запомните, что '\0' служит признаком конца строки в памяти, а '\n' - в файле. Что в строке "abcd\n" на конце неявно уже расположен нулевой байт: 'a','b','c','d','\n','\0' Что строка "ab\0cd\nxyz" - это 'a','b','\0','c','d','\n','x','y',z','\0' Что строка "abcd\0" - избыточна, поскольку будет иметь на конце два нулевых байта (что не вредно, но зачем?). Что printf печатает строку до нулевого байта, а не до закрывающей кавычки. Программа эта напечатает ab и перевод строки. Вопрос: чему равен sizeof("ab\0cd\nxyz")? Ответ: 10. 1.24. Напишите программу, печатающую целые числа от 0 до 100. 1.25. Напишите программу, печатающую квадраты и кубы целых чисел. А. Богатырев, 1992-95 - 10 - Си в UNIX 1.26. Напишите программу, печатающую сумму квадратов первых n целых чисел. 1.27. Напишите программу, которая переводит секунды в дни, часы, минуты и секунды. 1.28. Напишите программу, переводящую скорость из километров в час в метры в секун- дах. 1.29. Напишите программу, шифрующую текст файла путем замены значения символа (нап- ример, значение символа C заменяется на C+1 или на ~C ). 1.30. Напишите программу, которая при введении с клавиатуры буквы печатает на терми- нале ключевое слово, начинающееся с данной буквы. Например, при введении буквы 'b' печатает "break". 1.31. Напишите программу, отгадывающую задуманное вами число в пределах от 1 до 200, пользуясь подсказкой с клавиатуры "=" (равно), "<" (меньше) и ">" (больше). Для уга- дывания числа используйте метод деления пополам. 1.32. Напишите программу, печатающую степени двойки 1, 2, 4, 8, ... Заметьте, что, начиная с некоторого n, результат становится отрицательным из-за пере- полнения целого. 1.33. Напишите подпрограмму вычисления квадратного корня с использованием метода касательных (Ньютона): x(0) = a 1 a x(n+1) = - * ( ---- + x(n)) 2 x(n) Итерировать, пока не будет | x(n+1) - x(n) | < 0.001 Внимание! В данной задаче массив не нужен. Достаточно хранить текущее и предыду- щее значения x и обновлять их после каждой итерации. 1.34. Напишите программу, распечатывающую простые числа до 1000. 1, 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, ... А. Богатырев, 1992-95 - 11 - Си в UNIX /*#!/bin/cc primes.c -o primes -lm * Простые числа. */ #include <stdio.h> #include <math.h> int debug = 0; /* Корень квадратный из числа по методу Ньютона */ #define eps 0.0001 double sqrt (x) double x; { double sq, sqold, EPS; if (x < 0.0) return -1.0; if (x == 0.0) return 0.0; /* может привести к делению на 0 */ EPS = x * eps; sq = x; sqold = x + 30.0; /* != sq */ while (fabs (sq * sq - x) >= EPS) { /* fabs( sq - sqold )>= EPS */ sqold = sq; sq = 0.5 * (sq + x / sq); } return sq; } /* таблица прoстых чисел */ int is_prime (t) register int t; { register int i, up; int not_div; if (t == 2 || t == 3 || t == 5 || t == 7) return 1; /* prime */ if (t % 2 == 0 || t == 1) return 0; /* composite */ up = ceil (sqrt ((double) t)) + 1; i = 3; not_div = 1; while (i <= up && not_div) { if (t % i == 0) { if (debug) fprintf (stderr, "%d поделилось на %d\n", t, i); not_div = 0; break; } i += 2; /* * Нет смысла проверять четные, * потому что если делится на 2*n, * то делится и на 2, * а этот случай уже обработан выше. */ } return not_div; } А. Богатырев, 1992-95 - 12 - Си в UNIX #define COL 6 int n; main (argc, argv) char **argv; { int i, j; int n; if( argc < 2 ){ fprintf( stderr, "Вызов: %s число [-]\n", argv[0] ); exit(1); } i = atoi (argv[1]); /* строка -> целое, ею изображаемое */ if( argc > 2 ) debug = 1; printf ("\t*** Таблица простых чисел от 2 до %d ***\n", i); n = 0; for (j = 1; j <= i; j++) if (is_prime (j)){ /* распечатка в COL колонок */ printf ("%3d%s", j, n == COL-1 ? "\n" : "\t"); if( n == COL-1 ) n = 0; else n++; } printf( "\n---\n" ); exit (0); } 1.35. Составьте программу ввода двух комплексных чисел в виде A + B * I (каждое на отдельной строке) и печати их произведения в том же виде. Используйте scanf и printf. Перед тем, как использовать scanf, проверьте себя: что неверно в нижеприведенном опе- раторе? int x; scanf( "%d", x ); Ответ: должно быть написано "АДРЕС от x", то есть scanf( "%d", &x ); 1.36. Напишите подпрограмму вычисления корня уравнения f(x)=0 методом деления отрезка пополам. Приведем реализацию этого алгоритма для поиска целочисленного квад- ратного корня из целого числа (этот алгоритм может использоваться, например, в машин- ной графике при рисовании дуг): /* Максимальное unsigned long число */ #define MAXINT (~0L) /* Определим имя-синоним для типа unsigned long */ typedef unsigned long ulong; /* Функция, корень которой мы ищем: */ #define FUNC(x, arg) ((x) * (x) - (arg)) /* тогда x*x - arg = 0 означает x*x = arg, то есть * x = корень_квадратный(arg) */ /* Начальный интервал. Должен выбираться исходя из * особенностей функции FUNC */ #define LEFT_X(arg) 0 #define RIGHT_X(arg) (arg > MAXINT)? MAXINT : (arg/2)+1; /* КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ, округленный вниз до целого. * Решается по методу деления отрезка пополам: * FUNC(x, arg) = 0; x = ? А. Богатырев, 1992-95 - 13 - Си в UNIX */ ulong i_sqrt( ulong arg ) { register ulong mid, /* середина интервала */ rgt, /* правый край интервала */ lft; /* левый край интервала */ lft = LEFT_X(arg); rgt = RIGHT_X(arg); do{ mid = (lft + rgt + 1 )/2; /* +1 для ошибок округления при целочисленном делении */ if( FUNC(mid, arg) > 0 ){ if( rgt == mid ) mid--; rgt = mid ; /* приблизить правый край */ } else lft = mid ; /* приблизить левый край */ } while( lft < rgt ); return mid; } void main(){ ulong i; for(i=0; i <= 100; i++) printf("%ld -> %lu\n", i, i_sqrt(i)); } Использованное нами при объявлении переменных ключевое слово register означает, что переменная является ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМОЙ, и компилятор должен попытаться разместить ее на регистре процессора, а не в стеке (за счет чего увеличится скорость обращения к этой переменной). Это слово используется как register тип переменная; register переменная; /* подразумевается тип int */ От регистровых переменных нельзя брать адрес: &переменная ошибочно. 1.37. Напишите программу, вычисляющую числа треугольника Паскаля и печатающую их в виде треугольника. C(0,n) = C(n,n) = 1 n = 0... C(k,n+1) = C(k-1,n) + C(k,n) k = 1..n n - номер строки В разных вариантах используйте циклы, рекурсию. 1.38. Напишите функцию вычисления определенного интеграла методом Монте-Карло. Для этого вам придется написать генератор случайных чисел. Си предоставляет стандартный датчик ЦЕЛЫХ равномерно распределенных псевдослучайных чисел: если вы хотите получить целое число из интервала [A..B], используйте int x = A + rand() % (B+1-A); Чтобы получать разные последовательности следует задавать некий начальный параметр последовательности (это называется "рандомизация") при помощи srand( число ); /* лучше нечетное */ Чтобы повторить одну и ту же последовательность случайных чисел несколько раз, вы должны поступать так: srand(NBEG); x=rand(); ... ; x=rand(); /* и повторить все сначала */ srand(NBEG); x=rand(); ... ; x=rand(); Используемый метод получения случайных чисел таков: А. Богатырев, 1992-95 - 14 - Си в UNIX static unsigned long int next = 1L; int rand(){ next = next * 1103515245 + 12345; return ((unsigned int)(next/65536) % 32768); } void srand(seed) unsigned int seed; { next = seed; } Для рандомизации часто пользуются таким приемом: char t[sizeof(long)]; time(t); srand(t[0] + t[1] + t[2] + t[3] + getpid()); 1.39. Напишите функцию вычисления определенного интеграла по методу Симпсона. /*#!/bin/cc $* -lm * Вычисление интеграла по методу Симпсона */ #include <math.h> extern double integral(), sin(), fabs(); #define PI 3.141593 double myf(x) double x; { return sin(x / 2.0); } int niter; /* номер итерации */ void main(){ double integral(); printf("%g\n", integral(0.0, PI, myf, 0.000000001)); /* Заметьте, что myf, а не myf(). * Точное значение интеграла равно 2.0 */ printf("%d итераций\n", niter ); } А. Богатырев, 1992-95 - 15 - Си в UNIX double integral(a, b, f, eps) double a, b; /* концы отрезка */ double eps; /* требуемая точность */ double (*f)(); /* подынтегральная функция */ { register long i; double fab = (*f)(a) + (*f)(b); /* сумма на краях */ double h, h2; /* шаг и удвоенный шаг */ long n, n2; /* число точек разбиения и оно же удвоенное */ double Sodd, Seven; /* сумма значений f в нечетных и в четных точках */ double S, Sprev;/* значение интеграла на данной и на предыдущей итерациях */ double x; /* текущая абсцисса */ niter = 0; n = 10L; /* четное число */ n2 = n * 2; h = fabs(b - a) / n2; h2 = h * 2.0; /* Вычисляем первое приближение */ /* Сумма по нечетным точкам: */ for( Sodd = 0.0, x = a+h, i = 0; i < n; i++, x += h2 ) Sodd += (*f)(x); /* Сумма по четным точкам: */ for( Seven = 0.0, x = a+h2, i = 0; i < n-1; i++, x += h2 ) Seven += f(x); /* Предварительное значение интеграла: */ S = h / 3.0 * (fab + 4.0 * Sodd + 2.0 * Seven ); do{ niter++; Sprev = S; /* Вычисляем интеграл с половинным шагом */ h2 = h; h /= 2.0; if( h == 0.0 ) break; /* потеря значимости */ n = n2; n2 *= 2; Seven = Seven + Sodd; /* Вычисляем сумму по новым точкам: */ for( Sodd = 0.0, x = a+h, i = 0; i < n; i++, x += h2 ) Sodd += (*f)(x); /* Значение интеграла */ S = h / 3.0 * (fab + 4.0 * Sodd + 2.0 * Seven ); } while( niter < 31 && fabs(S - Sprev) / 15.0 >= eps ); /* Используем условие Рунге для окончания итераций */ return ( 16.0 * S - Sprev ) / 15.0 ; /* Возвращаем уточненное по Ричардсону значение */ } А. Богатырев, 1992-95 - 16 - Си в UNIX 1.40. Где ошибка? struct time_now{ int hour, min, sec; } X = { 13, 08, 00 }; /* 13 часов 08 минут 00 сек.*/ Ответ: 08 - восьмеричное число (так как начинается с нуля)! А в восьмеричных числах цифры 8 и 9 не бывают. 1.41. Дан текст: int i = -2; i <<= 2; printf("%d\n", i); /* печать сдвинутого i : -8 */ i >>= 2; printf("%d\n", i); /* печатается -2 */ Закомментируем две строки (исключая их из программы): int i = -2; i <<= 2; /* printf("%d\n", i); /* печать сдвинутого i : -8 */ i >>= 2; */ printf("%d\n", i); /* печатается -2 */ Почему теперь возникает ошибка? Указание: где кончается комментарий? Ответ: Си не допускает вложенных комментариев. Вместо этого часто используются конструкции вроде: #ifdef COMMENT ... закомментированный текст ... #endif /*COMMENT*/ и вроде /**/ printf("here");/* отладочная выдача включена */ /* printf("here");/* отладочная выдача выключена */ или /* выключено(); /**/ включено(); /**/ А вот дешевый способ быстро исключить оператор (с возможностью восстановления) - конец комментария занимает отдельную строку, что позволяет отредактировать такой текст редактором почти не сдвигая курсор: /*printf("here"); */ 1.42. Почему программа печатает неверное значение для i2 ? А. Богатырев, 1992-95 - 17 - Си в UNIX int main(int argc, char *argv[]){ int i1, i2; i1 = 1; /* Инициализируем i1 / i2 = 2; /* Инициализируем i2 */ printf("Numbers %d %d\n", i1, i2); return(0); } Ответ: в первом операторе присваивания не закрыт комментарий - весь второй оператор присваивания полностью проигнорировался! Правильный вариант: int main(int argc, char *argv[]){ int i1, i2; i1 = 1; /* Инициализируем i1 */ i2 = 2; /* Инициализируем i2 */ printf("Numbers %d %d\n", i1, i2); return(0); } 1.43. А вот "шальной" комментарий. void main(){ int n = 10; int *ptr = &n; int x, y = 40; x = y/*ptr /* должно быть 4 */ + 1; printf( "%d\n", x ); /* пять */ exit(0); } /* или такой пример из жизни - взят из переписки в Relcom */ ... cost = nRecords/*pFactor /* divided by Factor, and */ + fixMargin; /* plus the precalculated */ ... Результат непредсказуем. Дело в том, что y/*ptr превратилось в начало комментария! Поэтому бинарные операции принято окружать пробелами. x = y / *ptr /* должно быть 4 */ + 1; 1.44. Найдите ошибки в директивах препроцессора Си |- (вертикальная черта обозначает левый край файла). ____________________ |- Препроцессор Си - это программа /lib/cpp А. Богатырев, 1992-95 - 18 - Си в UNIX | | #include <stdio.h> |#include < sys/types.h > |# define inc (x) ((x) + 1) |#define N 12; |#define X -2 | |... printf( "n=%d\n", N ); |... p = 4-X; Ответ: в первой директиве стоит пробел перед #. Диез должен находиться в первой позиции строки. Во второй директиве в <> находятся лишние пробелы, не относящиеся к имени файла - препроцессор не найдет такого файла! В данном случае "красота" пошла во вред делу. В третьей - между именем макро inc и его аргументом в круглых скобках (x) стоит пробел, который изменяет весь смысл макроопределения: вместо макроса с параметром inc(x) мы получаем, что слово inc будет заменяться на (x)((x)+1). Заметим однако, что пробелы после # перед именем директивы вполне допустимы. В четвертом случае показана характерная опечатка - символ ; после определения. В результате напи- санный printf() заменится на printf( "n=%d\n", 12; ); где лишняя ; даст синтаксическую ошибку. В пятом случае ошибки нет, но нас ожидает неприятность в строке p=4-X; которая расширится в строку p=4--2; являющуюся синтаксически неверной. Чтобы избежать подоб- ной ситуации, следовало бы написать p = 4 - X; /* через пробелы */ но еще проще (и лучше) взять макроопределение в скобки: #define X (-2) 1.45. Напишите функцию max(x, y), возвращающую большее из двух значений. Напишите аналогичное макроопределение. Напишите макроопределения min(x, y) и abs(x) (abs - модуль числа). Ответ: #define abs(x) ((x) < 0 ? -(x) : (x)) #define min(x,y) (((x) < (y)) ? (x) : (y)) Зачем x взят в круглые скобки (x)? Предположим, что мы написали #define abs(x) (x < 0 ? -x : x ) вызываем abs(-z) abs(a|b) получаем (-z < 0 ? --z : -z ) (a|b < 0 ? -a|b : a|b ) У нас появилась "дикая" операция --z; а выражение a|b<0 соответствует a|(b<0), с сов- сем другим порядком операций! Поэтому заключение всех аргументов макроса в его теле в круглые скобки позволяет избежать многих неожиданных проблем. Придерживайтесь этого правила! Вот пример, показывающий зачем полезно брать в скобки все определение: #define div(x, y) (x)/(y) При вызове А. Богатырев, 1992-95 - 19 - Си в UNIX z = sizeof div(1, 2); превратится в z = sizeof(1) / (2); что равно sizeof(int)/2, а не sizeof(int). Вариант #define div(x, y) ((x) / (y)) будет работать правильно. 1.46. Макросы, в отличие от функций, могут порождать непредвиденные побочные эффекты: int sqr(int x){ return x * x; } #define SQR(x) ((x) * (x)) main(){ int y=2, z; z = sqr(y++); printf("y=%d z=%d\n", y, z); y = 2; z = SQR(y++); printf("y=%d z=%d\n", y, z); } Вызов функции sqr печатает "y=3 z=4", как мы и ожидали. Макрос же SQR расширяется в z = ((y++) * (y++)); и результатом будет "y=4 z=6", где z совсем не похоже на квадрат числа 2. 1.47. ANSI препроцессор|- языка Си имеет оператор ## - "склейка лексем": #define VAR(a, b) a ## b #define CV(x) command_ ## x main(){ int VAR(x, 31) = 1; /* превратится в int x31 = 1; */ int CV(a) = 2; /* даст int command_a = 2; */ ... } Старые версии препроцессора не обрабатывают такой оператор, поэтому раньше использо- вался такой трюк: #define VAR(a, b) a/**/b в котором предполагается, что препроцессор удаляет комментарии из текста, не заменяя их на пробелы. Это не всегда так, поэтому такая конструкция не мобильна и пользо- ваться ею не рекомендуется. 1.48. Напишите программу, распечатывающую максимальное и минимальное из ряда чисел, вводимых с клавиатуры. Не храните вводимые числа в массиве, вычисляйте max и min сразу при вводе очередного числа! ____________________ |- ANSI - American National Standards Institute, разработавший стандарт на язык Си и его окружение. А. Богатырев, 1992-95 - 20 - Си в UNIX #include <stdio.h> main(){ int max, min, x, n; for( n=0; scanf("%d", &x) != EOF; n++) if( n == 0 ) min = max = x; else{ if( x > max ) max = x; if( x < min ) min = x; } printf( "Ввели %d чисел: min=%d max=%d\n", n, min, max); } Напишите аналогичную программу для поиска максимума и минимума среди элементов мас- сива, изначально min=max=array[0]; 1.49. Напишите программу, которая сортирует массив заданных чисел по возрастанию (убыванию) методом пузырьковой сортировки. Когда вы станете более опытны в Си, напи- шите сортировку методом Шелла. /* * Сортировка по методу Шелла. * Сортировке подвергается массив указателей на данные типа obj. * v------.-------.------.-------.------0 * ! ! ! ! * * * * * * элементы типа obj * Программа взята из книги Кернигана и Ритчи. */ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <locale.h> #define obj char static shsort (v,n,compare) int n; /* длина массива */ obj *v[]; /* массив указателей */ int (*compare)(); /* функция сравнения соседних элементов */ { int g, /* расстояние, на котором происходит сравнение */ i,j; /* индексы сравниваемых элементов */ obj *temp; for( g = n/2 ; g > 0 ; g /= 2 ) for( i = g ; i < n ; i++ ) for( j = i-g ; j >= 0 ; j -= g ) { if((*compare)(v[j],v[j+g]) <= 0) break; /* уже в правильном порядке */ /* обменять указатели */ temp = v[j]; v[j] = v[j+g]; v[j+g] = temp; /* В качестве упражнения можете написать * при помощи curses-а программу, * визуализирующую процесс сортировки: * например, изображающую эту перестановку * элементов массива */ } } А. Богатырев, 1992-95 - 21 - Си в UNIX /* сортировка строк */ ssort(v) obj **v; { extern less(); /* функция сравнения строк */ int len; /* подсчет числа строк */ len=0; while(v[len]) len++; shsort(v,len,less); } /* Функция сравнения строк. * Вернуть целое меньше нуля, если a < b * ноль, если a == b * больше нуля, если a > b */ less(a,b) obj *a,*b; { return strcoll(a,b); /* strcoll - аналог strcmp, * но с учетом алфавитного порядка букв. */ } char *strings[] = { "Яша", "Федя", "Коля", "Гриша", "Сережа", "Миша", "Андрей Иванович", "Васька", NULL }; int main(){ char **next; setlocale(LC_ALL, ""); ssort( strings ); /* распечатка */ for( next = strings ; *next ; next++ ) printf( "%s\n", *next ); return 0; } 1.50. Реализуйте алгоритм быстрой сортировки. А. Богатырев, 1992-95 - 22 - Си в UNIX /* Алгоритм быстрой сортировки. Работа алгоритма "анимируется" * (animate-оживлять) при помощи библиотеки curses. * cc -o qsort qsort.c -lcurses -ltermcap */ #include "curses.h" #define N 10 /* длина массива */ /* массив, подлежащий сортировке */ int target [N] = { 7, 6, 10, 4, 2, 9, 3, 8, 5, 1 }; int maxim; /* максимальный элемент массива */ /* quick sort */ qsort (a, from, to) int a[]; /* сортируемый массив */ int from; /* левый начальный индекс */ int to; /* правый конечный индекс */ { register i, j, x, tmp; if( from >= to ) return; /* число элементов <= 1 */ i = from; j = to; x = a[ (i+j) / 2 ]; /* значение из середины */ do{ /* сужение вправо */ while( a[i] < x ) i++ ; /* сужение влево */ while( x < a[j] ) j--; if( i <= j ){ /* обменять */ tmp = a[i]; a[i] = a[j] ; a[j] = tmp; i++; j--; demochanges(); /* визуализация */ } } while( i <= j ); /* Теперь обе части сошлись в одной точке. * Длина левой части = j - from + 1 * правой = to - i + 1 * Все числа в левой части меньше всех чисел в правой. * Теперь надо просто отсортировать каждую часть в отдельности. * Сначала сортируем более короткую (для экономии памяти * в стеке ). Рекурсия: */ if( (j - from) < (to - i) ){ qsort( a, from, j ); qsort( a, i, to ); } else { qsort( a, i, to ); qsort( a, from, j ); } } А. Богатырев, 1992-95 - 23 - Си в UNIX int main (){ register i; initscr(); /* запуск curses-а */ /* поиск максимального числа в массиве */ for( maxim = target[0], i = 1 ; i < N ; i++ ) if( target[i] > maxim ) maxim = target[i]; demochanges(); qsort( target, 0, N-1 ); demochanges(); mvcur( -1, -1, LINES-1, 0); /* курсор в левый нижний угол */ endwin(); /* завершить работу с curses-ом */ return 0; } #define GAPY