Начало работы с Си

Что такое С :

• В 1972 году великий ученый-компьютерщик Деннис Ритчи создал новый язык программирования под названием C в лабораториях Белла .
• Он был создан из языков программирования ALGOL , BCL и B.
• Он содержит все функции этих языков и множество других дополнительных концепций, которые делают его уникальным по сравнению с другими языками программирования.
• Это мощный язык программирования, тесно связанный с операционной системой UNIX, и большинство операционных систем UNIX написаны на языке C.
• Первоначально он был ограничен операционной системой UNIX, но по мере того, как он начал распространяться по всему миру, он стал коммерческим, и многие компиляторы были выпущены для кросс-платформенных систем.
• Сегодня C работает под множеством операционных систем и аппаратных платформ.
• Когда он начал развиваться, было выпущено множество версий языка.
• Время от времени разработчикам становилось трудно идти в ногу с последней версией, поскольку системы работали под более старыми версиями.
• Чтобы гарантировать, что язык C останется стандартным, Американский национальный институт стандартов (ANSI) определил коммерческий стандарт для языка C в 1989 году .
• Позже он был одобрен Международной организацией по стандартизации (ISO) в 1990 году. Язык программирования C также называется ANSI C.

Приложения C :

• Он широко используется для разработки настольных приложений, а также для разработки браузеров и их расширений.
• Google Chromium построен на языке программирования C.
• Он широко используется во встроенных системах.
• Он используется для разработки баз данных. MySQL — самая популярная программа для работы с базами данных, созданная на языке C.
• Он используется при разработке операционных систем, таких как Apple OS X , Microsoft Windows и Symbian , которые разрабатываются с использованием языка C.
• Он используется для разработки настольных компьютеров, а также операционной системы мобильного телефона.
• Он используется для производства компиляторов.
• Он широко используется в приложениях IoT.

Особенности С :

• C — это структурированный язык программирования, в котором программа разделена на различные модули.
• C — процедурно-ориентированный язык программирования.
• C — это язык среднего уровня.
• Каждый модуль может быть написан отдельно, а вместе он образует единую программу на языке C. Эта структура упрощает тестирование, обслуживание и отладку процессов.
• C содержит 32 ключевых слова , различные типы данных и набор мощных встроенных функций, которые делают программирование очень эффективным.
• Программа на C содержит различные функции, являющиеся частью библиотеки. Программист может добавлять в библиотеку свои собственные возможности и функции.
• Эти функции доступны и используются в любое время в программе. Эта функция упрощает работу со сложным программированием.
• Это популярный выбор для приложений системного уровня.

Работа C:

• C является компилируемым языком.
• Компилятор — это специальный инструмент, который компилирует программу и преобразует ее в объектный файл, который может быть прочитан машиной.
• После процесса компиляции компоновщик объединит различные объектные файлы и создаст один исполняемый файл для запуска программы.
• На следующей диаграмме показано выполнение программы на языке C:

В настоящее время различные компиляторы доступны в Интернете. Функциональность никогда не будет отличаться, и большинство компиляторов будут предоставлять функции, необходимые для выполнения программ как на C, так и на C++. Ниже приводится название таких компиляторов:

• Clang-компилятор
• Компилятор MinGW (минималистский GNU для Windows)
• Портативный компилятор C
• Турбо С

Программа 1:
Ниже приведена программа на C для печати Hello World:

Выход

Объяснение:

• директива препроцессора
  • #include — это директива препроцессора в C.
  • #include , stdio — это библиотека, в которой определена функция printf().
  • Он используется для генерации вывода. Прежде чем использовать эту функцию, сначала включите требуемый файл, также известный как файл заголовка (.h).
• Основная функция: основная функция является частью каждой программы на C. Он может быть представлен в различных формах, таких как:
  • главный()
  • основной ()
  • пустая функция()
  • основной (пустой)
  • недействительный основной (пустой)
  • интервал основной (пустой)
• Пустые круглые скобки означают, что эта функция не принимает никаких аргументов, значений или параметров.
• Ключевое слово void означает, что функция не возвращает никакого значения, в этом случае последним оператором всегда будет getch().

Программа 2:
Ниже показана программа на C, печатающая «Hello World»:

Объяснение:

• В приведенном выше примере ключевое слово int означает, что функция вернет целочисленное значение. В этом случае последний оператор всегда должен возвращать 0.
• В исходном коде после объявления функции main укажите открывающую и закрывающую круглые скобки. Фигурные скобки {} обозначают начало и конец программы.
• Эти скобки всегда должны ставиться после основной функции.
• Внутри этих скобок пишется весь программный код, например, декларативная и исполняемая части.
• Функция printf генерирует вывод, и на консоли отображается «Hello World».
• точка с запятой; определяет конец предложения. В C каждый оператор должен заканчиваться точкой с запятой.

Шаги для запуска программы C в CodeBlocks:

• Создайте новый проект, как показано ниже:
  

• Во всплывающем окне сначала выберите файл, затем выберите «Источник C/C++» и нажмите «Перейти», как показано ниже:
  

• Продолжить, нажав «Далее».
  

• Чтобы создать новый файл, выберите файл «C» , затем нажмите кнопку «Далее» , чтобы продолжить.
  

• Задайте путь к файлу, нажав кнопку «…», окно проводника разрешает создание файла C.
  

• Выберите путь к вашему новому файлу C, затем его имя с расширением .c и сохраните его.
  

• Наконец, чтобы подтвердить создание файла C, нажмите «Готово».
  

• Введите код, сохраните его и скомпилируйте, нажав кнопку «Build & Run».
  

Комментарии и их типы в программе на C:

Комментарий: Комментарий — это пояснение или описание исходного кода программы. Это помогает разработчику объяснить логику кода и улучшает читаемость программы. Во время выполнения комментарий игнорируется компилятором.

Типы комментариев:

1. Однострочный комментарий: однострочные комментарии, в которых используется двойная косая черта, // предназначенная для отдельных строк комментария.
2. Многострочный комментарий: комментарий, начинающийся с косой черты /* и заканчивающийся косой чертой */, который можно разместить в любом месте вашего кода, на одной или нескольких строках.

Программа 1:

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая использование однострочного комментария:

Программа 2:

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая использование многострочного комментария:

Нужны комментарии:

1. Хороший программист, который пишет коды, понятные человеку, лучше программиста, который генерирует коды, понятные только машине.
2. Поэтому настоятельно рекомендуется вставлять комментарии в код, потому что это хорошая практика программирования.
3. Комментарии не влияют на программу, поскольку компилятор их игнорирует.
4. Комментарии помогают разработчику понять логику/алгоритм кода, если он возвращается к нему спустя долгое время.

Набор символов:

• Как и любой другой язык, 'C' также имеет свой собственный набор символов.
• Программа — это набор инструкций, которые при выполнении генерируют выходные данные.
• Данные, которые обрабатывает программа, состоят из различных символов и символов.
• Сгенерированный вывод также представляет собой комбинацию символов и символов.

Компилятор всегда игнорирует использование символов, но широко используется для форматирования данных. Ниже приведен набор символов в программировании на языке C. Набор символов в C делится на следующие типы:

Компилятор всегда игнорирует использование символов, но широко используется для форматирования данных. Ниже приведен набор символов в программировании на языке C:

• Буквы: все строчные и прописные буквы от A до Z.
• Числа: все цифры от 0 до 9.
• Пробелы: например, пустое пространство, новая строка, возврат каретки и вкладка «Горизонтальная».
• Специальные символы

Токен :

• Токен — это наименьшая единица в программе на языке C.
• Это каждое слово и пунктуация, с которыми вы сталкиваетесь в программе на C.
• Компилятор разбивает программу на наименьшие возможные единицы (токены) и переходит к различным этапам компиляции.
• Токен делится на шесть различных типов, а именно: ключевые слова, операторы, строки, константы, специальные символы и идентификаторы.
  

Ключевые слова и идентификаторы :

В 'C' каждое слово может быть либо ключевым словом, либо идентификатором.

• Ключевые слова имеют фиксированное значение, и значение не может быть изменено. Они действуют как строительный блок программы 'C'. Всего в «C» 32 ключевых слова. Ключевые слова пишутся строчными буквами.
• Идентификатор — это не что иное, как имя, присвоенное элементу в программе.
  • Пример: имя переменной, функции и т. д.
  • Идентификаторы — это определяемые пользователем имена, состоящие из стандартного набора символов «C».
  • Как следует из названия, идентификаторы используются для идентификации определенного элемента в программе.
  • Каждый идентификатор должен иметь уникальное имя.
  • Для идентификаторов необходимо соблюдать следующие правила:
    • Первым символом всегда должен быть алфавит или знак подчеркивания.
    • Он должен быть сформирован с использованием только букв, цифр или подчеркивания.
    • Ключевое слово не может использоваться в качестве идентификатора.
    • Он не должен содержать никаких пробелов.
    • Имя должно быть осмысленным.
      

Резюме:

• Маркер — это наименьшая единица в программе.
• Ключевое слово зарезервировано для языка.
• Всего 32 ключевых слова.
• Идентификатор используется для идентификации элементов программы.

Переменные:

• Переменная — это идентификатор, который используется для хранения некоторого значения.
• Константы никогда не могут изменяться во время выполнения.
• Переменные могут изменяться во время выполнения программы и обновлять хранящееся в ней значение.
• Одна переменная может использоваться в нескольких местах программы.
• Имя переменной должно быть осмысленным.
• Он должен представлять цель переменной.
• Пример: рост, возраст — это значимые переменные, которые представляют цель, для которой он используется.
  • Переменная высоты может использоваться для хранения значения высоты.
  • Переменная age может использоваться для хранения возраста человека.
• Переменная должна быть сначала объявлена, прежде чем она будет использоваться где-то внутри программы.
• Имя переменной формируется с использованием символов, цифр и символа подчеркивания.
  

Ниже приведены правила, которые необходимо соблюдать при создании переменной:

1. Имя переменной должно состоять только из символов, цифр и знака подчеркивания.
2. Имя переменной не должно начинаться с цифры.
3. Имя переменной не должно состоять из пробелов.
4. Имя переменной не должно состоять из ключевого слова.
5. «C» — это язык, чувствительный к регистру, что означает, что переменные с именами «возраст» и «возраст» различны.
   

Типы данных : «C» предоставляет различные типы данных, чтобы программист мог легко выбрать подходящий тип данных в соответствии с требованиями приложения. Ниже приведены три типа данных:

• Примитивные типы данных
• Производные типы данных
• Пользовательские типы данных
  

Ниже приведены пять основных типов фундаментальных данных:

• int для целочисленных данных
• char для символьных данных
• float для чисел с плавающей запятой
• double для чисел с плавающей запятой двойной точности
• пустота

Производные типы данных:

• Массив, функции, указатели, структуры являются производными типами данных.
• Язык C предоставляет более расширенные версии вышеупомянутых первичных типов данных.
• Каждый тип данных отличается друг от друга по размеру и диапазону.
• В следующей таблице показаны размер и диапазон каждого типа данных:

Условное заявление:

• Условные операторы в программировании на C используются для принятия решений на основе условий.
• Он выполняется последовательно, когда вокруг операторов нет условий.
• Если задать некоторые условия для блока операторов, поток выполнения может измениться в зависимости от результата, оцениваемого условием. Этот процесс называется принятием решения в «C».
• В программировании на языке C условные операторы возможны с помощью следующих двух конструкций:
  • Если заявление
  • Оператор if-else
• Это также называется ветвлением, поскольку программа решает, какой оператор выполнить, основываясь на результате оцениваемого условия.

Типы условного оператора:

• Если заявление
• Реляционные операторы
• Оператор «если-иначе»
• Условные выражения
• Вложенные операторы if-else
• Вложенные операторы Else-if
  

Если заявление:

• Это один из мощных условных операторов.
• Оператор if отвечает за изменение потока выполнения программы.
• Он всегда используется с условием.
• Условие оценивается первым перед выполнением любого оператора внутри тела if.

Syntax:
             if(condition)
             {
                 instruction;
            }

• Условие оценивается как истинное или ложное.
• True всегда является ненулевым значением, а false — значением, содержащим ноль.
• Инструкции могут быть отдельной инструкцией или блоком кода, заключенным в фигурные скобки {}.

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая использование оператора if:

Объяснение:

• В приведенной выше программе две переменные инициализируются с помощью num1 , num2 со значениями 1 , 2 соответственно.
• Затем использовал оператор if с тестовым выражением, чтобы проверить, какое число является наименьшим, а какое — наибольшим.
• Реляционное выражение было использовано в if построено. Поскольку значение num1 меньше, чем num2 , условие будет оцениваться как true .
• Таким образом, он напечатает оператор внутри блока If.
• После этого управление выйдет за пределы блока и программа завершится с успешным результатом.

Реляционные операторы: C имеет шесть реляционных операторов, которые можно использовать для формулирования логического выражения для принятия решения и проверки условий, которое возвращает true или false, ниже приведены некоторые из них:

• < меньше чем
• <= меньше или равно
• > больше, чем
• >= больше или равно
• == равно
• != Не равно

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая использование оператора отношения:

Оператор If-Else : это расширенная версия оператора If. Ниже приведена блок-схема, представляющая оператор if-else :

Syntax:
           if (test – expression)
          {
              True block of statement;
         }
       else
       { 
            False block of statements;
      } Statements;

• В этом типе операторов, если значение test-expression истинно, будет выполнен истинный блок операторов.
• Если значение test-expression равно false, то будет выполнен блок операторов false.
• В любом случае, после выполнения управление будет автоматически передано операторам, находящимся вне блока If.

Ниже приведена программа на C, демонстрирующая оператор if-else:

Условные выражения . Есть еще один способ выразить оператор if-else — ввести оператор ?: . В условном выражении оператор ?: имеет только один оператор, связанный с операторами if и else.

Ниже приведена программа на C, демонстрирующая условный оператор:

Вложенные операторы if-else:

• Когда требуется ряд решений, используется вложенный if-else.
• Вложенность означает использование одной конструкции if-else внутри другой.

Ниже приведена программа на C, демонстрирующая использование вложенных операторов if-else:

• Вложенный else-if используется, когда требуются многопутевые решения.

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая использование вложенных операторов if-else для решения о многопутевости:

Петли:

• Цикл выполняет последовательность операторов много раз, пока указанное условие не станет ложным.
• Цикл состоит из двух частей: тела цикла и оператора управления.
• Оператор управления представляет собой комбинацию некоторых условий, которые предписывают телу цикла выполняться до тех пор, пока указанное условие не станет ложным.
• Цель цикла — многократное повторение одного и того же кода.
• В основном существует 3 типа петель, они следующие:
  • Пока цикл
  • Цикл Do-While
  • Для цикла

Заявление о переключении:

• Оператор switch в C проверяет значение переменной и сравнивает его с несколькими случаями.
• После того, как найдено совпадение с прецедентом, выполняется блок операторов, связанных с этим конкретным случаем.
• Каждый случай в блоке переключателя имеет другое имя/номер, который называется идентификатором.
• Значение, предоставленное пользователем, сравнивается со всеми случаями внутри блока переключателей, пока не будет найдено совпадение.

Нить:

• Строка в C — это не что иное, как набор символов в линейной последовательности.
• 'C' всегда обрабатывает строку как одиночные данные, даже если она содержит пробелы.
• Один символ определяется с помощью представления одинарной кавычки.
• Строка представляется с помощью двойных кавычек.

Класс хранения:

• Класс хранения представляет видимость и расположение переменной.
• Он сообщает, из какой части кода мы можем получить доступ к переменной.
• Класс хранения в C используется для описания следующих вещей:
  • Область действия переменной.
  • Место, где будет храниться переменная.
  • Инициализированное значение переменной.
  • Время жизни переменной.
  • Кто может получить доступ к переменной?
• Таким образом, класс хранения используется для представления информации о переменной.

ПРИМЕЧАНИЕ. Переменная связана не только с типом данных, ее значением, но и с классом хранения.

Управление файлами: файл можно использовать для хранения большого объема постоянных данных.
Как и многие другие языки, C предоставляет следующие функции управления файлами:

• Создание файла
• Открытие файла
• Чтение файла
• Запись в файл
• Закрытие файла

Процесс создания файла:

• Всякий раз, когда вы работаете с файлом, первым шагом является создание файла.
• Файл — это не что иное, как пространство в памяти, где хранятся данные.
• Для создания файла в программе на языке C используется следующий синтаксис:

• В приведенном выше синтаксисе файл представляет собой структуру данных, определенную в стандартной библиотеке.
• Fopen — это стандартная функция, которая используется для открытия файла.
• Если файл отсутствует в системе, то он создается, а затем открывается.
• Если файл уже присутствует в системе, то он напрямую открывается с помощью этой функции.
• fp — указатель файла, указывающий на тип файла.
• Всякий раз, когда вы открываете или создаете файл, укажите операции, которые будут выполняться с файлом.
• Файл в программировании на языке C может быть создан или открыт для чтения/записи.
• Режим используется, чтобы указать, хотите ли вы открыть файл для какой-либо из указанных ниже целей.

Ниже приведены различные типы режимов программирования на языке C, которые можно использовать при работе с файлом:

Описание режима файла :

• r: открыть файл для чтения. Если файл находится в режиме чтения, то никакие данные не удаляются, если файл уже присутствует в системе.
• w: открыть файл для записи. Если файл находится в режиме записи, то создается новый файл, если файл вообще не существует. Если файл уже присутствует в системе, то все данные внутри файла усекаются, и он открывается для записи.
• a: Откройте файл в режиме добавления. Если файл находится в режиме добавления, то файл открывается. Содержимое файла не меняется.
• r+: Открыт для чтения и записи с самого начала.
• w+: Открыть для чтения и записи, перезаписывая файл.
• a+: Открыть для чтения и записи, добавить в файл.

В данном синтаксисе имя файла и режим указываются как строки, поэтому они всегда должны быть заключены в двойные кавычки.

Ниже приведен фрагмент кода C, показывающий использование файлового режима:

Выход:

Ниже приведен фрагмент кода C, показывающий путь, по которому пользователь хочет создать файл:

Выход:

Закрыть файл :

• Всегда следует закрывать файл всякий раз, когда операции над файлом завершены.
• Это означает, что содержимое и ссылки на файл удалены.
• Это предотвращает случайное повреждение файла.
• «C» предоставляет функцию fclose для выполнения операции закрытия файла.
• Синтаксис fclose следующий:

Syntax: fclose (file_pointer);
Example:  FILE *fp;
               fp  = fopen (“data.txt”, “r”);
               fclose (fp);

• Функция fclose принимает в качестве аргумента указатель файла.
• Затем файл, связанный с указателем файла, закрывается с помощью функции fclose.
• Он возвращает 0, если закрытие прошло успешно, и EOF (конец файла), если при закрытии файла произошла ошибка.

Запись в файл:

• В C при записи в файл символы новой строки ' ' должны добавляться явно.
• Библиотека stdio предлагает необходимые функции для записи в файл:
  • fputc(char, file_pointer): записывает символ в файл, на который указывает file_pointer.
  • fputs(str, file_pointer): записывает строку в файл, на который указывает file_pointer.
  • fprintf(file_pointer, str, variable_lists): печатает строку в файл, на который указывает file_pointer. Строка может дополнительно включать спецификаторы формата и список переменных variable_lists.

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая использование fputc():

Выход:

Функция:

• Функция в программировании на C — это многократно используемый блок кода, который упрощает понимание и тестирование программы, а также позволяет легко модифицировать ее без изменения вызывающей программы.
• Функции разделяют код и модулируют программу для получения лучших и эффективных результатов.
• Короче говоря, большая программа делится на различные подпрограммы, которые называются функциями.

Указатели :

• Указатель в C — это переменная, которая хранит адрес другой переменной.
• Указатель также может использоваться для ссылки на другую функцию указателя.
• Указатель может увеличиваться/уменьшаться, т.е. указывать на следующую/предыдущую ячейку памяти.
• Цель указателя — сэкономить место в памяти и ускорить время выполнения.

Использование указателей: если объявить переменную v типа int, v фактически сохранит значение.

              Declaration: int v = 0; 
                                  Where v is equal to zero now.

• Однако каждая переменная, кроме значения, имеет еще и свой адрес (или, проще говоря, место ее расположения в памяти).
• Адрес можно получить, поставив амперсанд ( & ) перед именем переменной.
• Если вывести на экран адрес переменной, то он будет выглядеть как совершенно случайное число (причем от запуска к запуску оно может быть разным).

Объявление указателя:

• Подобно переменным, указатели в программировании на C должны быть объявлены до того, как их можно будет использовать в программе.
• Указатели могут называться как угодно, если они подчиняются правилам именования C.
• Объявление указателя имеет следующую форму:

          Declaration: data_type * pointer_variable_name;

Инициализировать указатель:

• После объявления указателя инициализируйте его как стандартные переменные с адресом переменной.
• Если указатели в программировании на C не инициализированы и не используются в программе, результаты будут непредсказуемыми и потенциально катастрофическими.
• Чтобы получить адрес переменной, используйте оператор амперсанда (&), который ставится перед именем переменной, адрес которой необходим.
• Инициализация указателя выполняется с использованием следующего синтаксиса:

Syntax:  pointer = &variable; 

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая реализацию указателя
Программа 1:

Программа 2:

Преимущества указателей:

• Указатели полезны для доступа к ячейкам памяти.
• Указатели обеспечивают эффективный способ доступа к элементам структуры массива.
• Указатели используются для динамического выделения памяти, а также для ее освобождения.
• Указатели используются для формирования сложных структур данных, таких как связанный список, граф, дерево и т. д.

Недостатки указателей:

• Указатели немного сложны для понимания.
• Указатели могут привести к различным ошибкам, таким как ошибки сегментации, или могут получить доступ к ячейке памяти, которая вообще не требуется.
• Если указателю предоставляется неправильное значение, это может привести к повреждению памяти.
• Указатели также ответственны за утечку памяти.
• Указатели сравнительно медленнее, чем переменные.
• Программистам очень сложно работать с указателями; поэтому ответственность за осторожное обращение с указателем лежит на программисте.

Побитовые операторы:

• Побитовые операторы используются для управления данными на уровне битов, что также называется программированием на уровне битов.
• Побитовое оперирует одним или несколькими битовыми шаблонами или двоичными числами на уровне их отдельных битов.
• Они используются в численных расчетах, чтобы ускорить процесс вычислений.

Побитовое И:

• Это один из наиболее часто используемых логических побитовых операторов.
• Он представлен одним знаком амперсанда (&).
• С каждой стороны оператора (&) записываются два целочисленных выражения.
• Результат побитовой операции И равен 1, если оба бита имеют значение 1; в противном случае результат всегда равен 0.

Побитовое ИЛИ:

• Он представлен одной вертикальной чертой (|).
• С каждой стороны оператора (|) записываются два целочисленных выражения.
• Результат побитовой операции ИЛИ равен 1, если хотя бы одно из выражений имеет значение 1; в противном случае результат всегда равен 0.

Побитовое исключающее ИЛИ:

• Он представлен символом (^).
• С каждой стороны оператора (^) записываются два целочисленных выражения.
• Результат побитовой операции исключающее ИЛИ равен 1, если только одно из выражений имеет значение 1. В противном случае результат всегда равен 0.

Операторы побитового сдвига:

• Операторы побитового сдвига используются для перемещения/сдвига битовых комбинаций влево или вправо. Влево и вправо — это два оператора сдвига, предоставляемые «C», которые представлены следующим образом:
  • Операнд << n (сдвиг влево)
  • Операнд >> n (правый сдвиг)

Побитовый оператор комплимента:

• Побитовое дополнение также называется оператором дополнения, поскольку оно всегда принимает только одно значение или операнд.
• Это унарный оператор.
• При выполнении дополнения к любым битам все единицы становятся нулями и наоборот.
• Если целочисленное выражение содержит 0000 1111 , то после выполнения операции побитового дополнения значение станет равным 1111 0000 .
• Оператор побитового дополнения обозначается символом тильды (~) .

Ниже приведена программа на C, иллюстрирующая побитовый оператор:

Работа управления памятью:

• При объявлении переменной с использованием базового типа данных компилятор C автоматически выделяет пространство памяти для переменной в пуле памяти, называемом стеком.
• Например, переменная с плавающей запятой обычно занимает 4 байта (в зависимости от платформы) при ее объявлении.
• Эту информацию можно проверить с помощью оператора sizeof .

Динамическое выделение памяти:

• Динамическое выделение памяти — это ручное выделение и освобождение памяти в соответствии с вашими программными пот