2. Konštanty, premenné a deklarácie.

Transcription

1 2. Konštanty, premenné a deklarácie. 2.1 Identifikátory, kľúčové slová a komentáre. 2.2 Základné typy dát 2.3 Konštanty a premenné. Konštanty Celočíselné konštanty Racionálne konštanty Znakové konštanty Konštantné reťazce Premenné 2.4. Ukazovatele. V tejto kapitole sa zoznámime s kľúčovými slovami, identifikátormi, komentármi. Poznáme rozdiel medzi konštantou a premennou a naučíme sa nielen základné dátové typy, ale aj tvorbu nových typov dát Identifikátory, kľúčové slová a komentáre. Kľúčové slová majú špeciálny význam pre prekladač C. Žiadny identifikátor nemôže mať vo fáze prekladu rovnaké znenie ako kľúčové slovo. ANSI norma určuje nasledujúce kľúčové slová: auto double int struct break else long switch case enum register typedef char extern return union const float short unsigned continue for signed void default goto sizeof volatile do if static while Identifikátory sú mená, ktoré dávame napríklad premenným, funkciám a typom. Identifikátor sa musí odlišovať od ktoréhokoľvek kľúčového slova. Najvyšší počet znakov identifikátoru je implementačne závislí. ANSI hovorí, že interný identifikátor môže byť dlhý 31 znakov, externý 6. Identifikátor je tvorený postupnosťou alfanumerických znakov a podtrhovníka, pričom musia byť splnené nasledujúce podmienky: prvým symbolom môže byť písmeno alebo podtrhovník nasleduje ľubovoľná kombinácia písmen, číslic a podtrhovníkov (najviac však do maximálnej dĺžky identifikátoru - viď hore).

2 Jazyk C v identifikátoroch rozlišuje malé a veľké písmená (Táto skutočnosť robí problémy najmä začiatočníkom prechádzajúcim k céčku z väčšiny iných jazykov.). Nasledujúce identifikátory sú teda navzájom odlišné: identifikator Identifikator IDENTIFIKATOR IdEnTiFiKaToR Komentár je časť programu umiestnená medzi dvojicu párových symbolov /* a */. Komentár môže vyzerať napríklad takto: /* Toto je komentár, a toto je jeho pokračovanie na druhom riadku. */... /* if (uk->chyba) { ts->pom_info++; } else nepripustim chybu, ladim nasucho */... Komentáre obvykle umiestňujeme do zdrojového textu z dôvodu jeho lepšej čitateľnosti. Často popisujeme niektoré dôležité vlastnosti zdrojového textu práve v komentári. Komentárom si môžeme takisto prechodne vypomáhať vo fáze tvorby a ladenia programu: Biely znak je jeden z nasledujúcich symbolov: medzera, tabelátor, nový riadok, posun riadku, návrat vozíka, nová stránka a vertikálny tabelátor V obvyklom zdrojovom texte sa najčastejšie môžeme stretnúť s prvými tromi predstaviteľmi bielych znakov. Biele znaky spolu s operátormi a oddeľovačmi stoja medzi identifikátormi, kľúčovými slovami, reťazcami a konštantami Všetky uvedené pojmy sa spoločne označujú ako tokeny, ktoré pre prekladač predstavujú ďalej nedeliteľné časti v zdrojovom texte. Prekladač považuje taktiež komentár za biely znak Základní typy dát Základné typy dát delíme na celočíselné, racionálne (Tento termín najlepšie vystihuje obmedzenú dĺžku mantisy, ktorú môžu mať čísla s desatinnou čiarkou), spoločne ich nazývame aritmetické dátové typy, znaky a ukazovatele. Celočíselné dátové typy môžu obsahovať modifikátory unsigned respektíve signed, čím môžeme požadovať hodnoty príslušného typu bez znamienka, resp. so znamienkom (Tento variant je často používaný pri type char, kde môže byť zdôraznený ako signed char,). V céčku máme teda k dispozícii všetky potrebné základné typy aj s ich prípadnými modifikáciami. Ich prehľad spolu s pamäťovými nárokmi a ich slovenským významom nasleduje v tabuľke: dátový typ počet bitov význam char, unsigned char, signed char 8 znak short, unsigned short, signed short 16 krátke celé číslo int, unsigned int, signed int 16 alebo 32 celé číslo long, unsigned long, signed long 32 dlhé celé číslo

3 enum výpočtový typ float 32 racionálne číslo double 64 long double 80 racionálne číslo s dvojitou presnosťou pointer ukazovateľ Ak nás prekvapí viac možných hodnôt v stĺpci počet bitov, tak vedzme, že túto hodnotu určuje ako prekladač, a prípadne u niektorých OS aj pamäťový model, tak skutočnosť zásadnejšieho významu. Totiž ak sa jedná o prekladač generujúci cieľový kód šestnásť bitový či tridsaťdva bitový, ovplyvní to typ int. Ak si nebudete istý rozsahom hodnôt jednotlivých aritmetických typov, pozrite sa do súboru LIMITS.H (pre celočíselné typy), respektíve FLOAT.H (pre typy racionálne). V nich nájdete najmenšie prípadne aj najväčšie možné hodnoty, ktoré príslušný prekladač pripúšťa. Pri našich prvých krokoch vychádzajme z nasledujúcich zásad, ktoré sú súčasťou ANSI C. Ako celočíselné, tak racionálne typy je možné čo do počtu obsadených bitov (a z toho vyplývajúceho rozsahu možných hodnôt) usporiadať takto: short <= int <= long float <= double <= double float ako ďalšie platí, že char vyžaduje 8 bitov. Na tomto mieste venujme niekoľko slov konverziám aritmetických typov. Výraz zložený z operandov bežného aritmetického typu bude vyhodnotený a príslušné typové konverzie prebehnú automaticky. Tým však nie je povedané, že výsledok bude taký, aký očakávame na základe znalostí našej školskej matematiky. Konverziám aritmetických typov sa podrobnejšie budeme venovať neskôr Konštanty a premenné. Väčšina objektov (entít), označených identifikátorom musí byť deklarovaná skôr, než je použitá. Konštanty, typy, premenné a funkcie k takým objektom patria. S konštantami a premennými sú úzko spojené dva pojmy, deklarácia a definícia. Deklaráciou určujeme typ objektu. Informácia o type je prekladačom používaná pri typovej kontrole, typových konverziách, atd. Na mieste definície definujeme hodnotu premennej či postupnosť príkazov funkcie. Z uvedeného vyplýva dôvod, prečo môžeme napríklad funkciu viackrát deklarovať, ale iba jedenkrát definovať. Konštanty a premenné môžu mať hodnoty tak ako základných dátových typov, tak aj typov užívateľsky definovaných. Prirodzene môžu tvoriť aj štruktúry typu pole. V tejto časti sa poliami konštantných a premenných vektorov nebudeme zaoberať podrobnejšie, obmedzíme sa na ich definície.

4 Konštanty Konštanty sú symboly, reprezentujúce nemennú číselnú nebo inú hodnotu. Prekladač jazyka im priradí typ, ktorý tejto hodnote odpovedá. Z konštánt odpovedajúcich typov môžeme vytvárať konštantné výrazy. Tieto výrazy musia byť regulárne (zjednodušene musia byť ľahko vyhodnotiteľné počas prekladu). Nesmú obsahovať žiadny z nasledujúcich operátorov (ak nie sú použité medzi operandami operátoru sizeof): priradenie inkrementácia a dekrementácia funkčné volanie čiarka Konštantám s vhodne zvolenými identifikátormi dávame prednosť napríklad pred priamym uvedením konštantnej hodnoty ako medzník cyklu alebo dimenzie poľa. Modifikácia programu potom prebieha veľmi ľahko zmenou hodnoty konštanty. Odpadá obtiažne uvažovanie, či ta či iná hodnota má byť modifikovaná či nie. Konštanty majú tak isto určený typ. Tým je umožnená typová kontrola. Konštanty definujeme po kľúčovom slove const nasledovanom typom konštanty, identifikátorom a po rovnítku jej hodnotou ukončenou bodkočiarkou. Ak sa jedná o vektor, nasleduje za identifikátorom dvojica hranatých zátvoriek, spravidla obsahujúcich jeho dimenziu. Prvý prvok poľa má vždy index 0. Konštanty môžeme definovať takto: const int konstanta = 123; const celociselna = -987; const float CPlanck = e-34; const char male_a = 'a'; const char *retazec = "Konstantny retazec." const float medze[2] = {-20, 60}; const char rimske_znaky[] = {'I', 'V', 'X', 'L', 'C', 'D', 'M'}; const int rimske_hodn[] = {1, 5, 10, 50, 100, 500, 1000}; Ak neuvedieme typ, ako v prípade druhej konštanty, je implicitne chápaný typ int. Môžeme definovať konštanty všetkých základných dátových typov. Premenná medze predstavuje dvoj prvkové pole konštánt typu float. Prvky poľa narastajú so vzrastajúcim indexom hodnoty v poradí, ako sú v definícii zapísané. Posledné dve konštanty sú pole konštantných hodnôt. Ak uvedieme všetky požadované hodnoty na pravej strane definície, nemusíme v hranatých zátvorkách uvádzať dimenziu poľa. Celočíselné konštanty Celočíselné konštanty sú tvorené zápisom celého čísla. Môžu byť zapísané v desiatkovej, osmičkovej prípadne v šestnástkovej číselnej sústave. Najprv teda jednoduché zápisy: ktoré predstavujú celočíselné konštanty. V poradí druhá a posledná predstavujú záporné hodnoty, ostatné sú kladné.

5 Teraz si uvedieme pravidlá, podľa ktorých určujeme základ číselnej sústavy konštanty: 0 (číslica nula) uvádza konštanty v osmičkovej sústave 0x nebo 0X (číslice nula nasledovaná znakom x) uvádza konštanty v šestnástkovej sústave ľubovoľná číslica s výnimkou nuly je súčasťou konštanty v desiatkovej sústave (viď príklad hore) Nasleduje niekoľko desiatkových konštánt zapísaných v troch možných číselných sústavách: desiatkový osmičkový šestnástkový x7b xfc xff x11d xee29 Ak prefix zápisu celočíselnej konštanty určoval základ číselnej sústavy, potom sufix, pokiaľ je uvedený, určuje celočíselný dátový typ. A to následovne: u alebo U modifikuje typ na unsigned, zatiaľ čo l alebo L hovorí, že ide o typ long. Obidva sufixy je možné spojiť, tak že napríklad: 123UL je (desiatková) konštanta 123 typu unsigned long. Racionálne konštanty Racionálne konštanty umožňujú zapísať číselnú konštantu, ktorá nemusí byť celočíselná. Vnútorne je reprezentovaná v tvare, ktorý obsahuje mantisu a exponent, oboje s prípadným znamienkom. Implicitný typ racionálnej konštanty je double. Napríklad 12.34e5. Ak chceme, aby konštanta bola typu long double, pripojíme k zápisu písmeno L, teda napríklad 12.34e5L. Pre lepšiu predstavu dáva nasledujúca tabuľka prehľad niektorých vlastností racionálnych dátových typov: typ bitov mantisa exponent rozsah absolutných hodnôt (približne) float až double až long double až Presne definuje racionálne dátové typy norma IEEE 754.

6 Znakové konštanty Znakové konštanty sú tvorené požadovaným znakom, respektíve postupnosťou znakov, uzavretým medzi apostrofy. Na nasledujúcom riadku je zapísaných niekoľko znakových konštánt: 'a' 'A' 'Š' 'ň' '}' '#' '"' Prvé dve nás iste neprekvapia, ďalšie dve nemusia byť nutne k dispozícii na všetkých systémoch (aj keď podpora národného prostredia je čím ďalej väčšou samozrejmosťou). Ďalšie dva znaky zase nie sú k dispozícii na štandardných slovenských klávesniciach, ale céčko si bez nich nedokážeme predstaviť. No a posledná znaková konštanta sú úvodzovky. Tými si pripravujeme nasledujúcu otázku. Ako zapíšeme znakovú konštantu apostrof? A čo iné špeciálne znaky (riadiace symboly, znaky nenachádzajúce sa na klávesnici,...). Tu si pomáhame symbolom opačné lomítko a s najmenej jedným ďalším znakom. Týmto postupnostiam hovoríme escape sequence. Tie môžu byť jednoduché, keď opačné lomítko nasleduje jediný znak. Alebo nasleduje osmičkový či (po x) šestnástkový kód znaku. Tak sme schopní zadať aj znak, ktorý sa na klávesnici nenachádza, ale jeho kód je nám známi. Prehľad escape sequencií obsahuje tabuľka: Postupnosť Meno Ctrl-znak Význam \a Alert (Bell) G Pípnutie \b Backspace H návrat o jeden znak \f Formfeed L nová stránka alebo obrazovka \n Newline J presun na začiatok nového riadku \r Carriage return M presun na začiatok aktuálneho riadku \t Horizontal tab I presun na nasledujúcu tabulačnú pozíciu \v Vertical tab K stanovený presun dole \\ Backslash obrátené lomítko \' Single quote apostrof \" Double quote úvodzovky \? Question mark otáznik \OOO ASCII znak zadaný ako osmičková hodnota \xhhh ASCII znak zadaný ako šestnástková hodnota

7 Konštantné reťazce Konštantné reťazce - literály sú na rozdiel od znakových konštánt tvorené viac než jedným znakom, spravidla slovom či vetou (teda znakovou postupnosťou, reťazcom). Začiatok a koniec reťazca sú vymedzené úvodzovkami. Nasledujúce reťazce sú úmyselne písané slovensky: "dve slova" "Cela tato veta tvori jeden retazec." "a" "Ahoj!" Na predposledný reťazec musíme upozorniť. Ide o reťazcovú konštantu tvorenú písmenom a, teda reťazcom dĺžky jeden znak. Nesmieme ju zamieňať so znakovou konštantou. Tá je vymedzená dvoma apostrofmi. Naviac, znaková konštanta, bez ohľadu na jej zápis, predstavuje jeden jediný znak, zatiaľ čo reťazcová konštanta môže byť aj dlhšia. Pokiaľ konštantný reťazec obsahuje špeciálne symboly, zapisujeme ich obdobne, ako sme to robili u znakových konštánt. Napríklad: "\tpo uvodnom tabelatore prejdeme na novy riadok\na pipneme\a." Použili sme jednoduché escape sequencie. Pokiaľ by sme po nich urobili medzeru, bola by táto rovnako obsiahnutá aj vo výslednom reťazci. A to nechceme. A ešte jedna ukážka dlhšej reťazcovej konštanty: "Tato dlhšia retazcova konstanta obsahuje opacne lomitko \\, \ a pokracuje na dalsom riadku od jeho zaciatku. " "Naviac je takto \ rozdelena." "Jednoduchsie pokracovanie na dalsom radku " "vyzera takto, potom nemusime zacinat hned na zaciatku." Prvé dva riadky sú ukončené opačným lomítkom. Tým je povedané, že reťazec pokračuje na nasledujúcom riadku. Jednoduchšia je však konštrukcia, pri ktorej sa ukončí reťazec úvodzovkami, ukončíme riadok a pokračujeme novým reťazcom kdekoľvek na novom riadku. Prekladač totiž dva reťazce, oddelené iba bielymi znakmi, spojí do jedného reťazca. Premenné Premenné sú pamäťové miesta prístupné prostredníctvom identifikátoru. Hodnotu premenných môžeme počas výpočtu meniť. Tým sa premenné zásadne odlišujú od konštánt, ktoré majú po celú dobu chodu programu hodnotu nemennú - konštantnú. Premenné deklarujeme uvedením dátového typu, ktorý je nasledovaný identifikátorom, alebo zoznamom identifikátorov, navzájom oddelených čiarkami. Deklarácia končí bodkočiarkou. Súčasne s deklaráciou premennej môžeme, ale nemusíme, definovať aj jej počiatočnú hodnotu: int a, b, c, pocet = 0; float x, priemer = 0.0, odchylka = 0.0; float y;

8 ANSI C považuje konštanty za premenné s nemennou hodnotou. V závislosti na použitom prekladači môže byť táto hodnota umiestnená priamo vo výraze. Potom jej nemusí byť vyhradené pamäťové miesto tak, ako by bolo vyhradené pre premennú Ukazovatele. Ukazovateľ predstavuje adresu pamäťového miesta. Jeho hodnota hovorí, kde je uložený daný objekt. Súčasťou deklarácie ukazovateľa je aj informácia o type dát, ktoré sú na získanej adrese očakávané. int *integer_ptr; /* integer_ptr je ukazovatel na integer */ Hodnota integer_ptr predstavuje adresu pamäte a *integer_ptr je celočíselná hodnota uložená na tejto adrese. Často používame pojem dereferencia ukazovateľa. Nasledujúci hypotetický príklad pracuje s adresou 1004, kam zapíše hodnotu 123: int *p; p = 1004; *p = 123; Pamäť by po týchto príkazoch vyzerala následovne (zmenená hodnota je zvýraznená, ostatné pamäťové miesta majú náhodný obsah): Hodnoty Adresy Obvyklou chybou začiatočníkov je použitie ukazovateľa bez jeho predchádzajúcej inicializácie (alokácie pamäťového miesta). Neinicializovaný ukazovateľ môže ukazovať na kritickú oblasť pamäte a jeho použitie môže viesť (v operačnom systéme ako je MS-DOS) a ku havárii systému. Takto teda nie: Zatiaľ si vystačíme bez alokácie pamäte. Potrebujeme však prostriedok na získanie adresy už existujúcej premennej. Potom sa budeme korektne odkazovať na vyhradené pamäťové miesto. int i, *pi; pi = &i; *pi = 123; Po definícii premennej i typu int, a ukazovateľa pi na typ int v prvom riadku nasleduje získanie adresy premennej i. Na túto adresu sa odkazuje ukazovateľ pi. Jeho dereferenciou na ľavej strane príkazu priradenia, uložíme príslušnú hodnotu na pamäťové miesto, na ktoré ukazuje. Ukazovatele, o ktorých sme doposiaľ rozprávali, boli spojené s nejakým konkrétnym typom. Táto skutočnosť je prínosom, lebo umožňuje typovú kontrolu. Sú však okamihy, kedy jednoducho potrebujeme ukazovať ukazovateľom do pamäte a nemáme na mysli konkrétny dátový typ. ANSI norma pre takú situáciu zavádza prázdny fiktívny typ void.

9 Predchádzajúca kapitola Obsah Nasledujúca kapitola