возвращает либо указатель того места, где это имя найдено,
либо NULL, если этого имени в таблице не оказалось.
При этом используется поиск по алгоритму хеширования -
поступающее имя преобразуется в маленькое положительное чис-
ло, которое затем используется для индексации массива указа-
телей. Элемент массива указывает на начало цепочных блоков,
описывающих имена, которые имеют это значение хеширования.
Если никакие имена при хешировании не получают этого значе-
ния, то элементом массива будет NULL.
Блоком цепи является структура, содержащая указатели на
соответствующее имя, на заменяющий текст и на следующий блок
в цепи. Нулевой указатель следующего блока служит признаком
конца данной цепи.
STRUCT NLIST \( /* BASIC TABLE ENTRY */
CHAR *NAME;
CHAR *DEF;
STRUCT NLIST *NEXT; /* NEXT ENTRY IN CHAIN */
\);
Массив указателей это просто
DEFINE HASHSIZE 100
TATIC STRUCT NLIST *HASHTAB[HASHSIZE] /* POINTER TABLE */
Значение функции хеширования, используемой обеими функ-
циями LOOKUP и INSTALL , получается просто как остаток от
деления суммы символьных значений строки на размер массива.
(Это не самый лучший возможный алгоритм, но его достоинство
состоит в исключительной простоте).
HASH(S) /* FORM HASH VALUE FOR STRING */
CHAR *S;
\(
INT HASHVAL;
FOR (HASHVAL = 0; *S != '\0'; )
HASHVAL += *S++;
RETURN(HASHVAL % HASHSIZE);
\)
В результате процесса хеширования выдается начальный ин-
декс в массиве HASHTAB ; если данная строка может быть
где-то найдена, то именно в цепи блоков, начало которой ука-
зано там. Поиск осуществляется функцией LOOKUP. Если функция
LOOKUP находит, что данный элемент уже присутствует, то она
возвращает указатель на него; если нет, то она возвращает
NULL.
STRUCT NLIST *LOOKUP(S) /* LOOK FOR S IN HASHTAB */
CHAR *S;
\(
STRUCT NLIST *NP;
FOR (NP = HASHTAB[HASH(S)]; NP != NULL;NP=NP->NEXT)
IF (STRCMP(S, NP->NAME) == 0)
RETURN(NP); /* FOUND IT */
RETURN(NULL); /* NOT FOUND */
Функция INSTALL использует функцию LOOKUP для определе-
ния, не присутствует ли уже вводимое в данный момент имя;
если это так, то новое определение должно вытеснить старое.
В противном случае создается совершенно новый элемент. Если
по какой-либо причине для нового элемента больше нет места,
то функция INSTALL возвращает NULL.
STRUCT NLIST *INSTALL(NAME, DEF) /* PUT (NAME, DEF) */
CHAR *NAME, *DEF;
\(
STRUCT NLIST *NP, *LOOKUP();
CHAR *STRSAVE(), *ALLOC();
INT HASHVAL;
IF((NP = LOOKUP(NAME)) == NULL) \( /* NOT FOUND */
NP = (STRUCT NLIST *) ALLOC(SIZEOF(*NP));
IF (NP == NULL)
RETURN(NULL);
IF ((NP->NAME = STRSAVE(NAME)) == NULL)
RETURN(NULL);
HASHVAL = HASH(NP->NAME);
NP->NEXT = HASHTAB[HASHVAL];
HASHTAB[HASHVAL] = NP;
\) ELSE /* ALREADY THERE */
FREE((NP->DEF);/* FREE PREVIOUS DEFINITION */
IF ((NP->DEF = STRSAVE(DEF)) == NULL)
RETURN (NULL);
RETURN(NP);
\)
Функция STRSAVE просто копирует строку, указанную в ка-
честве аргумента, в место хранения, полученное в результате
обращения к функции ALLOC. Мы уже привели эту функцию в гла-
ве 5. Так как обращение к функции ALLOC и FREE могут проис-
ходить в любом порядке и в связи с проблемой выравнивания,
простой вариант функции ALLOC из главы 5 нам больше не под-
ходит; смотрите главы 7 и 8.
Упражнение 6-7
---------------
Напишите процедуру, которая будет удалять имя и опреде-
ление из таблицы, управляемой функциями LOOKUP и INSTALL.
Упражнение 6-8
---------------
Разработайте простую, основанную на функциях этого раз-
дела, версию процессора для обработки конструкций #DEFINE ,
пригодную для использования с "C"-программами. Вам могут
также оказаться полезными функции GETCHAR и UNGETCH.
Когда вопрос экономии памяти становится очень существен-
ным, то может оказаться необходимым помещать в одно машинное
слово несколько различных объектов; одно из особенно расп-
росраненных употреблений - набор однобитовых признаков в
применениях, подобных символьным таблицам компилятора. внеш-
не обусловленные форматы данных, такие как интерфейсы аппа-
ратных средств также зачастую предполагают возможность полу-
чения слова по частям.
Представьте себе фрагмент компилятора, который работает
с символьной таблицей. С каждым идентификатором программы
связана определенная информация, например, является он или
нет ключевым словом, является ли он или нет внешним и/или
статическим и т.д. Самый компактный способ закодировать та-
кую информацию - поместить набор однобитовых признаков в от-
дельную переменную типа CHAR или INT.
Обычный способ, которым это делается, состоит в опреде-
лении набора "масок", отвечающих соответствущим битовым по-
зициям, как в
#DEFINE KEYWORD 01
#DEFINE EXTERNAL 02
#DEFINE STATIC 04
(числа должны быть степенями двойки). Тогда обработка битов
сведется к "жонглированию битами" с помощью операций сдвига,
маскирования и дополнения, описанных нами в главе 2.
Некоторые часто встречающиеся идиомы:
FLAGS \!= EXTERNAL \! STATIC;
включает биты EXTERNAL и STATIC в FLAGS, в то время как
FLAGS &= \^(еXTERNAL \! STATIC);
их выключает, а
IF ((FLAGS & (EXTERNAL \! STATIC)) == 0) ...
истинно, если оба бита выключены.
Хотя этими идиомами легко овладеть, язык "C" в качестве
альтернативы предлагает возможность определения и обработки
полей внутри слова непосредственно, а не посредством побито-
вых логических операций. Поле - это набор смежных битов
внутри одной переменной типа INT. Синтаксис определения и
обработки полей основывается на структурах. Например, сим-
вольную таблицу конструкций #DEFINE, приведенную выше, можно
бы было заменить определением трех полей:
STRUCT \(
UNSIGNED IS_KEYWORD : 1;
UNSIGNED IS_EXTERN : 1;
UNSIGNED IS_STATIC : 1;
\) FLAGS;
Здесь определяется переменная с именем FLAGS, которая содер-
жит три 1-битовых поля. Следующее за двоеточием число задает
ширину поля в битах. Поля описаны как UNSIGNED, чтобы под-
черкнуть, что они действительно будут величинами без знака.
На отдельные поля можно ссылаться, как FLAGS.IS_STATIE,
FLAGS. IS_EXTERN, FLAGS.IS_KEYWORD И т.д., то есть точно так
же, как на другие члены структуры. Поля ведут себя подобно
небольшим целым без знака и могут участвовать в арифметичес-
ких выражениях точно так же, как и другие целые. Таким обра-
зом, предыдущие примеры более естественно переписать так:
FLAGS.IS_EXTERN = FLAGS.IS_STATIC = 1;
для включения битов;
FLAGS.IS_EXTERN = FLAGS.IS_STATIC = 0;
для выключения битов;
IF (FLAGS.IS_EXTERN == 0 &&FLAGS.IS_STATIC == 0)...
для их проверки.
Поле не может перекрывать границу INT; если указанная
ширина такова, что это должно случиться, то поле выравнива-
ется по границе следующего INT. Полям можно не присваивать
имена; неименованные поля (только двоеточие и ширина) ис-
пользуются для заполнения свободного места. Чтобы вынудить
выравнивание на границу следующего INT, можно использовать
специальную ширину 0.
При работе с полями имеется ряд моментов, на которые
следует обратить внимание. По-видимому наиболее существенным
является то, что отражая природу различных аппаратных сред-
ств, распределение полей на некоторых машинах осуществляется
слева направо, а на некоторых справа налево. Это означает,
что хотя поля очень полезны для работы с внутренне опреде-
ленными структурами данных, при разделении внешне определяе-
мых данных следует тщательно рассматривать вопрос о том, ка-
кой конец поступает первым.
Другие ограничения, которые следует иметь в виду: поля
не имеют знака; они могут храниться только в переменных типа
INT (или, что эквивалентно, типа UNSIGNED); они не являются
массивами; они не имеют адресов, так что к ним не применима
операция &.
Oбъединения - это переменная, которая в различные момен-
ты времени может содержать объекты разных типов и размеров,
причем компилятор берет на себя отслеживание размера и тре-
бований выравнивания. Объединения представляют возможность
работать с различными видами данных в одной области памяти,
не вводя в программу никакой машинно-зависимой информации.
В качестве примера, снова из символьной таблицы компиля-
тора, предположим, что константы могут быть типа INT , FLOAT
или быть указателями на символы. значение каждой конкретной
константы должно храниться в переменной соотвествующего ти-
па, но все же для управления таблицей самым удобным было бы,
если это значение занимало бы один и тот же объем памяти и
хранилось в том же самом месте независимо от его типа. это и
является назначением объединения - выделить отдельную пере-
менную, в которой можно законно хранить любую одну из пере-
менных нескольких типов. Как и в случае полей, синтаксис ос-
новывается на структурах.
UNION U_TAG \(
INT IVAL;
FLOAT FVAL;
CHAR *PVAL;
\) UVAL;
Переменная UVAL будет иметь достаточно большой размер,чтобы
хранить наибольший из трех типов, независимо от машины, на
которой осуществляется компиляция, - программа не будет за-
висить от характеристик аппаратных средств. Любой из этих
трех типов может быть присвоен UVAR и затем использован в
выражениях, пока такое использование совместимо: извлекаемый
тип должен совпадать с последним помещенным типом. Дело
программиста - следить за тем, какой тип хранится в объеди-
нении в данный момент; если что-либо хранится как один тип,
а извлекается как другой, то результаты будут зависеть от
используемой машины.
Синтаксически доступ к членам объединения осуществляется
следующим образом:
имя объединения.член
--------------------
или
указатель объединения ->член
----------------------------
то есть точно так же, как и в случае структур. если для отс-
леживания типа, хранимого в данный момент в UVAL, использу-
ется переменная UTYPE, то можно встретить такой участок
программы:
IF (UTYPE == INT)
PRINTF("%D\N", UVAL.IVAL);
ELSE IF (UTYPE == FLOAT)
PRINTF("%F\N", UVAL.FVAL);
ELSE IF (UTYPE == STRING)
PRINTF("%S\N", UVAL.PVAL);
ELSE
PRINTF("BAD TYPE %D IN UTYPE\N", UTYPE);
Объединения могут появляться внутри структур и массивов
и наоборот. Запись для обращения к члену объединения в
структуре (или наоборот) совершенно идентична той, которая
используется во вложенных структурах. например, в массиве
структур, определенным следующим образом
STRUCT \(
CHAR *NAME;
INT FLAGS;
INT UTYPE;
UNION \(
INT IVAL;
FLOAT FVAL;
CHAR *PVAL;
\) UVAL;
\) SYMTAB[NSYM];
на переменную IVAL можно сослаться как
SYMTAB[I].UVAL.IVAL
а на первый символ строки PVAL как
*SYMTAB[I].UVAL.PVAL
В сущности объединение является структурой, в которой все
члены имеют нулевое смещение. Сама структура достаточно ве-
лика, чтобы хранить "самый широкий" член, и выравнивание
пригодно для всех типов, входящих в объединение. Как и в
случае структур, единственными операциями, которые в настоя-
щее время можно проводить с объединениями, являются доступ к
члену и извлечение адреса; объединения не могут быть присво-
ены, переданы функциям или возвращены ими. указатели объеди-
нений можно использовать в точно такой же манере, как и ука-
затели структур.
Программа распределения памяти, приводимая в главе 8 ,
показывает, как можно использовать объединение, чтобы сде-
лать некоторую переменную выровненной по определенному виду
границы памяти.
В языке "C" предусмотрена возможность, называемая TYPEDEF
для введения новых имен для типов данных. Например, описание
TYPEDEF INT LENGTH;
делает имя LENGTH синонимом для INT. "Тип" LENGTH может быть
использован в описаниях, переводов типов и т.д. Точно таким
же образом, как и тип INT:
LENGTH LEN, MAXLEN;
LENGTH *LENGTHS[];
Аналогично описанию
TYPEDEF CHAR *STRING;
делает STRING синонимом для CHAR*, то есть для указателя на
символы, что затем можно использовать в описаниях вида
STRING P, LINEPTR[LINES], ALLOC();
Обратите внимание, что объявляемый в конструкции TYPEDEF
тип появляется в позиции имени переменной, а не сразу за
словом TYPEDEF. Синтаксически конструкция TYPEDEF подобна
описаниям класса памяти EXTERN, STATIC и т. Д. мы также ис-
пользовали прописные буквы, чтобы яснее выделить имена.
В качестве более сложного примера мы используем конст-
рукцию TYPEDEF для описания узлов дерева, рассмотренных ра-
нее в этой главе:
TYPEDEF STRUCT TNODE \( /* THE BASIC NODE */
CHAR *WORD; /* POINTS TO THE TEXT */
INT COUNT; /* NUMBER OF OCCURRENCES */
STRUCT TNODE *LEFT; /* LEFT CHILD */
STRUCT TNODE *RIGHT; /* RIGHT CHILD */
\) TREENODE, *TREEPTR;
В результате получаем два новых ключевых слова: TREENODE
(структура) и TREEPTR (указатель на структуру). Тогда функ-
цию TALLOC можно записать в виде
TREEPTR TALLOC()
\(
CHAR *ALLOC();
RETURN((TREEPTR) ALLOC(SIZEOF(TREENODE)));
\)
Необходимо подчеркнуть, что описание TYPEDEF не приводит
к созданию нового в каком-либо смысле типа; оно только до-
бавляет новое имя для некоторого существующего типа. при
этом не возникает и никакой новой семантики: описанные таким
способом переменные обладают точно теми же свойствами, что и
переменные, описанные явным образом. По существу конструкция
TYPEDEF сходна с #DEFINE за исключением того, что она интер-
претируется компилятором и потому может осуществлять подста-
новки текста, которые выходят за пределы возможностей мак-
ропроцессора языка "C". Например,
TYPEDEF INT (*PFI) ();
создает тип PFI для "указателя функции, возвращающей значе-
ние типа INT", который затем можно было бы использовать в
программе сортировки из главы 5 в контексте вида
PFI STRCMP, NUMCMP, SWAP;
Имеются две основные причины применения описаний
TYPEDEF. Первая причина связана с параметризацией программы,
чтобы облегчить решение проблемы переносимости. Если для ти-
пов данных, которые могут быть машинно-зависимыми, использо-
вать описание TYPEDEF, то при переносе программы на другую
машину придется изменить только эти описания. Одна из типич-
ных ситуаций состоит в использовании определяемых с помощью
TYPEDEF имен для различных целых величин и в последующем
подходящем выборе типов SHORT, INT и LONG для каждой имею-
щейся машины.
Второе назначение TYPEDEF состоит в обеспечении лучшей доку-
ментации для программы - тип с именем TREEPTR может оказать-
ся более удобным для восприятия, чем тип, который описан
только как указатель сложной структуры.
И наконец, всегда существует вероятность, что в будущем ком-
пилятор или некоторая другая программа, такая как LINT, смо-
жет использовать содержащуюся в описаниях TYPEDEF информацию
для проведения некоторой дополнительной проверки программы.
Средства ввода/вывода не являются составной частью языка
"с", так что мы не выделяли их в нашем предыдущем изложении.
Однако реальные программы взаимодействуют со своей окружаю-
щей средой гораздо более сложным образом, чем мы видели до
сих пор. В этой главе будет описана "стандартная библиотека
ввода/вывода", то есть набор функций, разработанных для
обеспечения стандартной системы ввода/вывода для "с"- прог-
рамм. Эти функции предназначены для удобства программного
интерфейса, и все же отражают только те операции, которые
могут быть обеспечены на большинстве современных операцион-
ных систем. Процедуры достаточно эффективны для того, чтобы
пользователи редко чувствовали необходимость обойти их "ради
эффективности", как бы ни была важна конкретная задача. И,
наконец, эти процедуры задуманы быть "переносимыми" в том
смысле, что они должны существовать в совместимом виде на
любой системе, где имеется язык "с", и что программы, кото-
рые ограничивают свои взаимодействия с системой возможностя-
ми, предоставляемыми стандартной библиотекой, можно будет
переносить с одной системы на другую по существу без измене-
ний.
Мы здесь не будем пытаться описать всю библиотеку вво-
да/вывода; мы более заинтересованы в том, чтобы продемонст-
рировать сущность написания "с"-программ, которые взаимодей-
ствуют со своей операционной средой.
Каждый исходный файл, который обращается к функции из
стандартной библиотеки, должен вблизи начала содержать стро-
ку
#INCLUDE <STDIO.H>
в файле STDIO.H определяются некоторые макросы и переменные,
используемые библиотекой ввода/вывода. Использование угловых
скобок вместо обычных двойных кавычек - указание компилятору
искать этот файл в справочнике, содержащем заголовки стан-
дартной информации (на системе UNIX обычно LUSRLINELUDE).
Кроме того, при загрузке программы может оказаться необ-
ходимым указать библиотеку явно; на системе PDP-11 UNIX,
например, команда компиляции программы имела бы вид:
CC исходные файлы и т.д. -LS
где -LS указывает на загрузку из стандартной библиотеки.
Самый простой механизм ввода заключается в чтении по од-
ному символу за раз из "стандартного ввода", обычно с терми-
нала пользователя, с помощью функции GETCHAR. Функция
GETCHAR() при каждом к ней обращении возвращает следующий
вводимый символ. В большинстве сред, которые поддерживают
язык "с", терминал может быть заменен некоторым файлом с по-
мощью обозначения < : если некоторая программа PROG исполь-
зует функцию GETCHAR то командная строка
PROG<INFILE
приведет к тому, что PROG будет читать из файла INFILE, а не
с терминала. Переключение ввода делается таким образом, что
сама программа PROG не замечает изменения; в частности стро-
ка"<INFILE" не включается в командную строку аргументов в
ARGV. Переключение ввода оказывается незаметным и в том слу-
чае, когда вывод поступает из другой программы посредством
поточного (PIPE) механизма; командная строка
OTHERPROG \! PROG
прогоняет две программы, OTHERPROG и PROG, и организует так,
что стандартным вводом для PROG служит стандартный вывод
OTHERPROG.
Функция GETCHAR возвращает значение EOF, когда она попа-
дает на конец файла, какой бы ввод она при этом не считыва-
ла. Стандартная библиотека полагает символическую константу
EOF равной -1 (посредством #DEFINE в файле STDIO.H), но про-
верки следует писать в терминах EOF, а не -1, чтобы избежать
зависимости от конкретного значения.
Вывод можно осуществлять с помощью функции PUTCHAR(C),
помещающей символ 'с' в "стандартный ввод", который по умол-
чанию является терминалом. Вывод можно направить в некоторый
файл с помощью обозначения > : если PROG использует PUTCHAR,
то командная строка
PROG>OUTFILE
приведет к записи стандартного вывода в файл OUTFILE, а не
на терминал. На системе UNIX можно также использовать поточ-
ный механизм. Строка
PROG \! ANOTHERPROG
помещает стандартный вывод PROG в стандартный ввод
ANOTHERPROG. И опять PROG не будет осведомлена об изменении
направления.
Вывод, осуществляемый функцией PRINTF, также поступает в
стандартный вывод, и обращения к PUTCHAR и PRINTF могут пе-
ремежаться.
Поразительное количество программ читает только из одно-
го входного потока и пишет только в один выходной поток; для
таких программ ввод и вывод с помощью функций GETCHAR,
PUTCHAR и PRINTF может оказаться вполне адекватным и для на-
чала определенно достаточным. Это особенно справедливо тог-
да, когда имеется возможность указания файлов для ввода и
вывода и поточный механизм для связи вывода одной программы
с вводом другой. Рассмотрим, например, программу LOWER, ко-
торая преобразует прописные буквы из своего ввода в строч-
ные:
#INCLUDE <STDIO.H>
MAIN() /* CONVERT INPUT TO LOWER CASE */
\(
INT C;
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
PUTCHAR(ISUPPER(C) ? TOLOWER(C) : C);
\)
"Функции" ISUPPER и TOLOWER на самом деле являются макроса-
ми, определенными в STDIO.H . Макрос ISUPPER проверяет, яв-
ляется ли его аргумент буквой из верхнего регистра, и возв-
ращает ненулевое значение, если это так, и нуль в противном
случае. Макрос TOLOWER преобразует букву из верхнего регист-
ра в ту же букву нижнего регистра. Независимо от того, как
эти функции реализованы на конкретной машине, их внешнее по-
ведение совершенно одинаково, так что использующие их прог-
раммы избавлены от знания символьного набора.
Если требуется преобразовать несколько файлов, то можно
собрать эти файлы с помощью программы, подобной утилите CAT
системы UNIX,
CAT FILE1 FILE2 ... \! LOWER>OUTPUT
и избежать тем самым вопроса о том, как обратиться к этим
файлам из программы. (Программа CAT приводится позже в этой
главе).
Кроме того отметим, что в стандартной библиотеке вво-
да/вывода "функции" GETCHAR и PUTCHAR на самом деле могут
быть макросами. Это позволяет избежать накладных расходов на
обращение к функции для обработки каждого символа. В главе 8
мы продемонстрируем, как это делается.
Две функции: PRINTF для вывода и SCANF для ввода (следу-
ющий раздел) позволяют преобразовывать численные величины в
символьное представлEние и обратно. Они также позволяют ге-
нерировать и интерпретировать форматные строки. Мы уже всюду
в предыдущих главах неформально использовали функцию PRINTF;
здесь приводится более полное и точное описание. Функция
PRINTF(CONTROL, ARG1, ARG2, ...)
преобразует, определяет формат и печатает свои аргументы в
стандартный вывод под управлением строки CONTROL. Управляю-
щая строка содержит два типа объектов: обычные символы, ко-
торые просто копируются в выходной поток, и спецификации
преобразований, каждая из которых вызывает преобразование и
печать очередного аргумента PRINTF.
Каждая спецификация преобразования начинается с символа
% и заканчивается символом преобразования. Между % и симво-
лом преобразования могут находиться:
- знак минус, который указывает о выравнивании преобразован-
ного аргумента по левому краю его поля.
- Строка цифр, задающая минимальную ширину поля. Преобразо-
ванное число будет напечатано в поле по крайней мере этой
ширины, а если необходимо, то и в более широком. Если пре-
образованный аргумент имеет меньше символов, чем указанная
ширина поля, то он будет дополнен слева (или справа, если
было указано выравнивание по левому краю)заполняющими сим-
волами до этой ширины. Заполняющим символом обычно являет-
ся пробел, а если ширина поля указывается с лидирующим ну-
лем, то этим символом будет нуль (лидирующий нуль в данном
случае не означает восьмеричной ширины поля).
- Точка, которая отделяет ширину поля от следующей строки
цифр.
- Строка цифр (точность), которая указывает максимальное
число символов строки, которые должны быть напечатаны, или
число печатаемых справа от десятичной точки цифр для пере-
менных типа FLOAT или DOUBLE.
- Модификатор длины L, который указывает, что соответствую-
щий элемент данных имеет тип LONG, а не INT.
Ниже приводятся символы преобразования и их смысл:
D - аргумент преобразуется к десятичному виду.
O - Аргумент преобразуется в беззнаковую восьмеричную форму
(без лидирующего нуля).
X - Аргумент преобразуется в беззнаковую шестнадцатеричную
форму (без лидирующих 0X).
U - Аргумент преобразуется в беззнаковую десятичную форму.
C - Аргумент рассматривается как отдельный символ.
S - Аргумент является строкой: символы строки печатаются до
тех пор, пока не будет достигнут нулевой символ или не бу-
дет напечатано количество символов, указанное в специфика-
ции точности.
E - Аргумент, рассматриваемый как переменная типа FLOAT или
DOUBLE, преобразуется в десятичную форму в виде
[-]M.NNNNNNE[+-]XX, где длина строки из N определяется
указанной точностью. Точность по умолчанию равна 6.
F - Аргумент, рассматриваемый как переменная типа FLOAT или
DOUBLE, преобразуется в десятичную форму в виде
[-]MMM.NNNNN, где длина строки из N определяется указанной
точностью. Точность по умолчанию равна 6. отметим, что эта
точность не определяет количество печатаемых в формате F
значащих цифр.
G - Используется или формат %E или %F, какой короче; незна-
чащие нули не печатаются.
Если идущий за % символ не является символом преобразования,
то печатается сам этот символ; следовательно,символ % можно
напечатать, указав %%.
Большинство из форматных преобразований очевидно и было
проиллюстрировано в предыдущих главах. Единственным исключе-
нием является то, как точность взаимодействует со строками.
Следующая таблица демонстрирует влияние задания различных
спецификаций на печать "HELLO, WORLD" (12 символов). Мы по-
местили двоеточия вокруг каждого поля для того, чтобы вы
могли видеть его протяженность.
:%10S: :HELLO, WORLD:
:%10-S: :HELLO, WORLD:
:%20S: : HELLO, WORLD:
:%-20S: :HELLO, WORLD :
:%20.10S: : HELLO, WOR:
:%-20.10S: :HELLO, WOR :
:%.10S: :HELLO, WOR:
Предостережение: PRINTF использует свой первый аргумент
для определения числа последующих аргументов и их типов. Ес-
ли количество аргументов окажется недостаточным или они бу-
дут иметь несоответственные типы, то возникнет путаница и вы
получите бессмысленные результаты.
Упражнение 7-1
--------------
Напишите программу, которая будет печатать разумным об-
разом произвольный ввод. Как минимум она должна печатать
неграфические символы в восьмеричном или шестнадцатеричном
виде (в соответствии с принятыми у вас обычаями) и склады-
вать длинные строки.
Осуществляющая ввод функция SCANF является аналогом
PRINTF и позволяет проводить в обратном направлении многие
из тех же самых преобразований. Функция
SCANF(CONTROL, ARG1, ARG2, ...)
читает символы из стандартного ввода, интерпретирует их в
соответствии с форматом, указанном в аргументе CONTROL, и
помещает результаты в остальные аргументы. Управляющий аргу-
мент описывается ниже; другие аргументы, каждый из которых
должен быть указателем, определяют, куда следует поместить
соответствующим образом преобразованный ввод.
Управляющая строка обычно содержит спецификации преобра-
зования, которые используются для непосредственной интерпре-
тации входных последовательностей. Управляющая строка может
содержать:
- пробелы, табуляции или символы новой строки ("символы пус-
тых промежутков"), которые игнорируются.
- Обычные символы (не %), которые предполагаются совпадающи-
ми со следующими отличными от символов пустых промежутков
символами входного потока.
- Спецификации преобразования, состоящие из символа %, нео-
бязательного символа подавления присваивания *, необяза-
тельного числа, задающего максимальную ширину поля и сим-
вола преобразования.
Спецификация преобразования управляет преобразованием
следующего поля ввода. нормально результат помещается в пе-
ременную, которая указывается соответствующим аргументом.
Если, однако , с помощью символа * указано подавление прис-
ваивания, то это поле ввода просто пропускается и никакого
присваивания не производится. Поле ввода определяется как
строка символов, которые отличны от символов простых проме-
жутков; оно продолжается либо до следующего символа пустого
промежутка, либо пока не будет исчерпана ширина поля, если
она указана. Отсюда следует, что при поиске нужного ей вво-
да, функция SCANF будет пересекать границы строк, поскольку
символ новой строки входит в число пустых промежутков.
Символ преобразования определяет интерпретацию поля вво-
да; согласно требованиям основанной на вызове по значению
семантики языка "с" соответствующий аргумент должен быть
либо NULL, если этого имени в таблице не оказалось.
При этом используется поиск по алгоритму хеширования -
поступающее имя преобразуется в маленькое положительное чис-
ло, которое затем используется для индексации массива указа-
телей. Элемент массива указывает на начало цепочных блоков,
описывающих имена, которые имеют это значение хеширования.
Если никакие имена при хешировании не получают этого значе-
ния, то элементом массива будет NULL.
Блоком цепи является структура, содержащая указатели на
соответствующее имя, на заменяющий текст и на следующий блок
в цепи. Нулевой указатель следующего блока служит признаком
конца данной цепи.
STRUCT NLIST \( /* BASIC TABLE ENTRY */
CHAR *NAME;
CHAR *DEF;
STRUCT NLIST *NEXT; /* NEXT ENTRY IN CHAIN */
\);
Массив указателей это просто
DEFINE HASHSIZE 100
TATIC STRUCT NLIST *HASHTAB[HASHSIZE] /* POINTER TABLE */
Значение функции хеширования, используемой обеими функ-
циями LOOKUP и INSTALL , получается просто как остаток от
деления суммы символьных значений строки на размер массива.
(Это не самый лучший возможный алгоритм, но его достоинство
состоит в исключительной простоте).
HASH(S) /* FORM HASH VALUE FOR STRING */
CHAR *S;
\(
INT HASHVAL;
FOR (HASHVAL = 0; *S != '\0'; )
HASHVAL += *S++;
RETURN(HASHVAL % HASHSIZE);
\)
В результате процесса хеширования выдается начальный ин-
декс в массиве HASHTAB ; если данная строка может быть
где-то найдена, то именно в цепи блоков, начало которой ука-
зано там. Поиск осуществляется функцией LOOKUP. Если функция
LOOKUP находит, что данный элемент уже присутствует, то она
возвращает указатель на него; если нет, то она возвращает
NULL.
STRUCT NLIST *LOOKUP(S) /* LOOK FOR S IN HASHTAB */
CHAR *S;
\(
STRUCT NLIST *NP;
FOR (NP = HASHTAB[HASH(S)]; NP != NULL;NP=NP->NEXT)
IF (STRCMP(S, NP->NAME) == 0)
RETURN(NP); /* FOUND IT */
RETURN(NULL); /* NOT FOUND */
Функция INSTALL использует функцию LOOKUP для определе-
ния, не присутствует ли уже вводимое в данный момент имя;
если это так, то новое определение должно вытеснить старое.
В противном случае создается совершенно новый элемент. Если
по какой-либо причине для нового элемента больше нет места,
то функция INSTALL возвращает NULL.
STRUCT NLIST *INSTALL(NAME, DEF) /* PUT (NAME, DEF) */
CHAR *NAME, *DEF;
\(
STRUCT NLIST *NP, *LOOKUP();
CHAR *STRSAVE(), *ALLOC();
INT HASHVAL;
IF((NP = LOOKUP(NAME)) == NULL) \( /* NOT FOUND */
NP = (STRUCT NLIST *) ALLOC(SIZEOF(*NP));
IF (NP == NULL)
RETURN(NULL);
IF ((NP->NAME = STRSAVE(NAME)) == NULL)
RETURN(NULL);
HASHVAL = HASH(NP->NAME);
NP->NEXT = HASHTAB[HASHVAL];
HASHTAB[HASHVAL] = NP;
\) ELSE /* ALREADY THERE */
FREE((NP->DEF);/* FREE PREVIOUS DEFINITION */
IF ((NP->DEF = STRSAVE(DEF)) == NULL)
RETURN (NULL);
RETURN(NP);
\)
Функция STRSAVE просто копирует строку, указанную в ка-
честве аргумента, в место хранения, полученное в результате
обращения к функции ALLOC. Мы уже привели эту функцию в гла-
ве 5. Так как обращение к функции ALLOC и FREE могут проис-
ходить в любом порядке и в связи с проблемой выравнивания,
простой вариант функции ALLOC из главы 5 нам больше не под-
ходит; смотрите главы 7 и 8.
Упражнение 6-7
---------------
Напишите процедуру, которая будет удалять имя и опреде-
ление из таблицы, управляемой функциями LOOKUP и INSTALL.
Упражнение 6-8
---------------
Разработайте простую, основанную на функциях этого раз-
дела, версию процессора для обработки конструкций #DEFINE ,
пригодную для использования с "C"-программами. Вам могут
также оказаться полезными функции GETCHAR и UNGETCH.
Когда вопрос экономии памяти становится очень существен-
ным, то может оказаться необходимым помещать в одно машинное
слово несколько различных объектов; одно из особенно расп-
росраненных употреблений - набор однобитовых признаков в
применениях, подобных символьным таблицам компилятора. внеш-
не обусловленные форматы данных, такие как интерфейсы аппа-
ратных средств также зачастую предполагают возможность полу-
чения слова по частям.
Представьте себе фрагмент компилятора, который работает
с символьной таблицей. С каждым идентификатором программы
связана определенная информация, например, является он или
нет ключевым словом, является ли он или нет внешним и/или
статическим и т.д. Самый компактный способ закодировать та-
кую информацию - поместить набор однобитовых признаков в от-
дельную переменную типа CHAR или INT.
Обычный способ, которым это делается, состоит в опреде-
лении набора "масок", отвечающих соответствущим битовым по-
зициям, как в
#DEFINE KEYWORD 01
#DEFINE EXTERNAL 02
#DEFINE STATIC 04
(числа должны быть степенями двойки). Тогда обработка битов
сведется к "жонглированию битами" с помощью операций сдвига,
маскирования и дополнения, описанных нами в главе 2.
Некоторые часто встречающиеся идиомы:
FLAGS \!= EXTERNAL \! STATIC;
включает биты EXTERNAL и STATIC в FLAGS, в то время как
FLAGS &= \^(еXTERNAL \! STATIC);
их выключает, а
IF ((FLAGS & (EXTERNAL \! STATIC)) == 0) ...
истинно, если оба бита выключены.
Хотя этими идиомами легко овладеть, язык "C" в качестве
альтернативы предлагает возможность определения и обработки
полей внутри слова непосредственно, а не посредством побито-
вых логических операций. Поле - это набор смежных битов
внутри одной переменной типа INT. Синтаксис определения и
обработки полей основывается на структурах. Например, сим-
вольную таблицу конструкций #DEFINE, приведенную выше, можно
бы было заменить определением трех полей:
STRUCT \(
UNSIGNED IS_KEYWORD : 1;
UNSIGNED IS_EXTERN : 1;
UNSIGNED IS_STATIC : 1;
\) FLAGS;
Здесь определяется переменная с именем FLAGS, которая содер-
жит три 1-битовых поля. Следующее за двоеточием число задает
ширину поля в битах. Поля описаны как UNSIGNED, чтобы под-
черкнуть, что они действительно будут величинами без знака.
На отдельные поля можно ссылаться, как FLAGS.IS_STATIE,
FLAGS. IS_EXTERN, FLAGS.IS_KEYWORD И т.д., то есть точно так
же, как на другие члены структуры. Поля ведут себя подобно
небольшим целым без знака и могут участвовать в арифметичес-
ких выражениях точно так же, как и другие целые. Таким обра-
зом, предыдущие примеры более естественно переписать так:
FLAGS.IS_EXTERN = FLAGS.IS_STATIC = 1;
для включения битов;
FLAGS.IS_EXTERN = FLAGS.IS_STATIC = 0;
для выключения битов;
IF (FLAGS.IS_EXTERN == 0 &&FLAGS.IS_STATIC == 0)...
для их проверки.
Поле не может перекрывать границу INT; если указанная
ширина такова, что это должно случиться, то поле выравнива-
ется по границе следующего INT. Полям можно не присваивать
имена; неименованные поля (только двоеточие и ширина) ис-
пользуются для заполнения свободного места. Чтобы вынудить
выравнивание на границу следующего INT, можно использовать
специальную ширину 0.
При работе с полями имеется ряд моментов, на которые
следует обратить внимание. По-видимому наиболее существенным
является то, что отражая природу различных аппаратных сред-
ств, распределение полей на некоторых машинах осуществляется
слева направо, а на некоторых справа налево. Это означает,
что хотя поля очень полезны для работы с внутренне опреде-
ленными структурами данных, при разделении внешне определяе-
мых данных следует тщательно рассматривать вопрос о том, ка-
кой конец поступает первым.
Другие ограничения, которые следует иметь в виду: поля
не имеют знака; они могут храниться только в переменных типа
INT (или, что эквивалентно, типа UNSIGNED); они не являются
массивами; они не имеют адресов, так что к ним не применима
операция &.
Oбъединения - это переменная, которая в различные момен-
ты времени может содержать объекты разных типов и размеров,
причем компилятор берет на себя отслеживание размера и тре-
бований выравнивания. Объединения представляют возможность
работать с различными видами данных в одной области памяти,
не вводя в программу никакой машинно-зависимой информации.
В качестве примера, снова из символьной таблицы компиля-
тора, предположим, что константы могут быть типа INT , FLOAT
или быть указателями на символы. значение каждой конкретной
константы должно храниться в переменной соотвествующего ти-
па, но все же для управления таблицей самым удобным было бы,
если это значение занимало бы один и тот же объем памяти и
хранилось в том же самом месте независимо от его типа. это и
является назначением объединения - выделить отдельную пере-
менную, в которой можно законно хранить любую одну из пере-
менных нескольких типов. Как и в случае полей, синтаксис ос-
новывается на структурах.
UNION U_TAG \(
INT IVAL;
FLOAT FVAL;
CHAR *PVAL;
\) UVAL;
Переменная UVAL будет иметь достаточно большой размер,чтобы
хранить наибольший из трех типов, независимо от машины, на
которой осуществляется компиляция, - программа не будет за-
висить от характеристик аппаратных средств. Любой из этих
трех типов может быть присвоен UVAR и затем использован в
выражениях, пока такое использование совместимо: извлекаемый
тип должен совпадать с последним помещенным типом. Дело
программиста - следить за тем, какой тип хранится в объеди-
нении в данный момент; если что-либо хранится как один тип,
а извлекается как другой, то результаты будут зависеть от
используемой машины.
Синтаксически доступ к членам объединения осуществляется
следующим образом:
имя объединения.член
--------------------
или
указатель объединения ->член
----------------------------
то есть точно так же, как и в случае структур. если для отс-
леживания типа, хранимого в данный момент в UVAL, использу-
ется переменная UTYPE, то можно встретить такой участок
программы:
IF (UTYPE == INT)
PRINTF("%D\N", UVAL.IVAL);
ELSE IF (UTYPE == FLOAT)
PRINTF("%F\N", UVAL.FVAL);
ELSE IF (UTYPE == STRING)
PRINTF("%S\N", UVAL.PVAL);
ELSE
PRINTF("BAD TYPE %D IN UTYPE\N", UTYPE);
Объединения могут появляться внутри структур и массивов
и наоборот. Запись для обращения к члену объединения в
структуре (или наоборот) совершенно идентична той, которая
используется во вложенных структурах. например, в массиве
структур, определенным следующим образом
STRUCT \(
CHAR *NAME;
INT FLAGS;
INT UTYPE;
UNION \(
INT IVAL;
FLOAT FVAL;
CHAR *PVAL;
\) UVAL;
\) SYMTAB[NSYM];
на переменную IVAL можно сослаться как
SYMTAB[I].UVAL.IVAL
а на первый символ строки PVAL как
*SYMTAB[I].UVAL.PVAL
В сущности объединение является структурой, в которой все
члены имеют нулевое смещение. Сама структура достаточно ве-
лика, чтобы хранить "самый широкий" член, и выравнивание
пригодно для всех типов, входящих в объединение. Как и в
случае структур, единственными операциями, которые в настоя-
щее время можно проводить с объединениями, являются доступ к
члену и извлечение адреса; объединения не могут быть присво-
ены, переданы функциям или возвращены ими. указатели объеди-
нений можно использовать в точно такой же манере, как и ука-
затели структур.
Программа распределения памяти, приводимая в главе 8 ,
показывает, как можно использовать объединение, чтобы сде-
лать некоторую переменную выровненной по определенному виду
границы памяти.
В языке "C" предусмотрена возможность, называемая TYPEDEF
для введения новых имен для типов данных. Например, описание
TYPEDEF INT LENGTH;
делает имя LENGTH синонимом для INT. "Тип" LENGTH может быть
использован в описаниях, переводов типов и т.д. Точно таким
же образом, как и тип INT:
LENGTH LEN, MAXLEN;
LENGTH *LENGTHS[];
Аналогично описанию
TYPEDEF CHAR *STRING;
делает STRING синонимом для CHAR*, то есть для указателя на
символы, что затем можно использовать в описаниях вида
STRING P, LINEPTR[LINES], ALLOC();
Обратите внимание, что объявляемый в конструкции TYPEDEF
тип появляется в позиции имени переменной, а не сразу за
словом TYPEDEF. Синтаксически конструкция TYPEDEF подобна
описаниям класса памяти EXTERN, STATIC и т. Д. мы также ис-
пользовали прописные буквы, чтобы яснее выделить имена.
В качестве более сложного примера мы используем конст-
рукцию TYPEDEF для описания узлов дерева, рассмотренных ра-
нее в этой главе:
TYPEDEF STRUCT TNODE \( /* THE BASIC NODE */
CHAR *WORD; /* POINTS TO THE TEXT */
INT COUNT; /* NUMBER OF OCCURRENCES */
STRUCT TNODE *LEFT; /* LEFT CHILD */
STRUCT TNODE *RIGHT; /* RIGHT CHILD */
\) TREENODE, *TREEPTR;
В результате получаем два новых ключевых слова: TREENODE
(структура) и TREEPTR (указатель на структуру). Тогда функ-
цию TALLOC можно записать в виде
TREEPTR TALLOC()
\(
CHAR *ALLOC();
RETURN((TREEPTR) ALLOC(SIZEOF(TREENODE)));
\)
Необходимо подчеркнуть, что описание TYPEDEF не приводит
к созданию нового в каком-либо смысле типа; оно только до-
бавляет новое имя для некоторого существующего типа. при
этом не возникает и никакой новой семантики: описанные таким
способом переменные обладают точно теми же свойствами, что и
переменные, описанные явным образом. По существу конструкция
TYPEDEF сходна с #DEFINE за исключением того, что она интер-
претируется компилятором и потому может осуществлять подста-
новки текста, которые выходят за пределы возможностей мак-
ропроцессора языка "C". Например,
TYPEDEF INT (*PFI) ();
создает тип PFI для "указателя функции, возвращающей значе-
ние типа INT", который затем можно было бы использовать в
программе сортировки из главы 5 в контексте вида
PFI STRCMP, NUMCMP, SWAP;
Имеются две основные причины применения описаний
TYPEDEF. Первая причина связана с параметризацией программы,
чтобы облегчить решение проблемы переносимости. Если для ти-
пов данных, которые могут быть машинно-зависимыми, использо-
вать описание TYPEDEF, то при переносе программы на другую
машину придется изменить только эти описания. Одна из типич-
ных ситуаций состоит в использовании определяемых с помощью
TYPEDEF имен для различных целых величин и в последующем
подходящем выборе типов SHORT, INT и LONG для каждой имею-
щейся машины.
Второе назначение TYPEDEF состоит в обеспечении лучшей доку-
ментации для программы - тип с именем TREEPTR может оказать-
ся более удобным для восприятия, чем тип, который описан
только как указатель сложной структуры.
И наконец, всегда существует вероятность, что в будущем ком-
пилятор или некоторая другая программа, такая как LINT, смо-
жет использовать содержащуюся в описаниях TYPEDEF информацию
для проведения некоторой дополнительной проверки программы.
Средства ввода/вывода не являются составной частью языка
"с", так что мы не выделяли их в нашем предыдущем изложении.
Однако реальные программы взаимодействуют со своей окружаю-
щей средой гораздо более сложным образом, чем мы видели до
сих пор. В этой главе будет описана "стандартная библиотека
ввода/вывода", то есть набор функций, разработанных для
обеспечения стандартной системы ввода/вывода для "с"- прог-
рамм. Эти функции предназначены для удобства программного
интерфейса, и все же отражают только те операции, которые
могут быть обеспечены на большинстве современных операцион-
ных систем. Процедуры достаточно эффективны для того, чтобы
пользователи редко чувствовали необходимость обойти их "ради
эффективности", как бы ни была важна конкретная задача. И,
наконец, эти процедуры задуманы быть "переносимыми" в том
смысле, что они должны существовать в совместимом виде на
любой системе, где имеется язык "с", и что программы, кото-
рые ограничивают свои взаимодействия с системой возможностя-
ми, предоставляемыми стандартной библиотекой, можно будет
переносить с одной системы на другую по существу без измене-
ний.
Мы здесь не будем пытаться описать всю библиотеку вво-
да/вывода; мы более заинтересованы в том, чтобы продемонст-
рировать сущность написания "с"-программ, которые взаимодей-
ствуют со своей операционной средой.
Каждый исходный файл, который обращается к функции из
стандартной библиотеки, должен вблизи начала содержать стро-
ку
#INCLUDE <STDIO.H>
в файле STDIO.H определяются некоторые макросы и переменные,
используемые библиотекой ввода/вывода. Использование угловых
скобок вместо обычных двойных кавычек - указание компилятору
искать этот файл в справочнике, содержащем заголовки стан-
дартной информации (на системе UNIX обычно LUSRLINELUDE).
Кроме того, при загрузке программы может оказаться необ-
ходимым указать библиотеку явно; на системе PDP-11 UNIX,
например, команда компиляции программы имела бы вид:
CC исходные файлы и т.д. -LS
где -LS указывает на загрузку из стандартной библиотеки.
Самый простой механизм ввода заключается в чтении по од-
ному символу за раз из "стандартного ввода", обычно с терми-
нала пользователя, с помощью функции GETCHAR. Функция
GETCHAR() при каждом к ней обращении возвращает следующий
вводимый символ. В большинстве сред, которые поддерживают
язык "с", терминал может быть заменен некоторым файлом с по-
мощью обозначения < : если некоторая программа PROG исполь-
зует функцию GETCHAR то командная строка
PROG<INFILE
приведет к тому, что PROG будет читать из файла INFILE, а не
с терминала. Переключение ввода делается таким образом, что
сама программа PROG не замечает изменения; в частности стро-
ка"<INFILE" не включается в командную строку аргументов в
ARGV. Переключение ввода оказывается незаметным и в том слу-
чае, когда вывод поступает из другой программы посредством
поточного (PIPE) механизма; командная строка
OTHERPROG \! PROG
прогоняет две программы, OTHERPROG и PROG, и организует так,
что стандартным вводом для PROG служит стандартный вывод
OTHERPROG.
Функция GETCHAR возвращает значение EOF, когда она попа-
дает на конец файла, какой бы ввод она при этом не считыва-
ла. Стандартная библиотека полагает символическую константу
EOF равной -1 (посредством #DEFINE в файле STDIO.H), но про-
верки следует писать в терминах EOF, а не -1, чтобы избежать
зависимости от конкретного значения.
Вывод можно осуществлять с помощью функции PUTCHAR(C),
помещающей символ 'с' в "стандартный ввод", который по умол-
чанию является терминалом. Вывод можно направить в некоторый
файл с помощью обозначения > : если PROG использует PUTCHAR,
то командная строка
PROG>OUTFILE
приведет к записи стандартного вывода в файл OUTFILE, а не
на терминал. На системе UNIX можно также использовать поточ-
ный механизм. Строка
PROG \! ANOTHERPROG
помещает стандартный вывод PROG в стандартный ввод
ANOTHERPROG. И опять PROG не будет осведомлена об изменении
направления.
Вывод, осуществляемый функцией PRINTF, также поступает в
стандартный вывод, и обращения к PUTCHAR и PRINTF могут пе-
ремежаться.
Поразительное количество программ читает только из одно-
го входного потока и пишет только в один выходной поток; для
таких программ ввод и вывод с помощью функций GETCHAR,
PUTCHAR и PRINTF может оказаться вполне адекватным и для на-
чала определенно достаточным. Это особенно справедливо тог-
да, когда имеется возможность указания файлов для ввода и
вывода и поточный механизм для связи вывода одной программы
с вводом другой. Рассмотрим, например, программу LOWER, ко-
торая преобразует прописные буквы из своего ввода в строч-
ные:
#INCLUDE <STDIO.H>
MAIN() /* CONVERT INPUT TO LOWER CASE */
\(
INT C;
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
PUTCHAR(ISUPPER(C) ? TOLOWER(C) : C);
\)
"Функции" ISUPPER и TOLOWER на самом деле являются макроса-
ми, определенными в STDIO.H . Макрос ISUPPER проверяет, яв-
ляется ли его аргумент буквой из верхнего регистра, и возв-
ращает ненулевое значение, если это так, и нуль в противном
случае. Макрос TOLOWER преобразует букву из верхнего регист-
ра в ту же букву нижнего регистра. Независимо от того, как
эти функции реализованы на конкретной машине, их внешнее по-
ведение совершенно одинаково, так что использующие их прог-
раммы избавлены от знания символьного набора.
Если требуется преобразовать несколько файлов, то можно
собрать эти файлы с помощью программы, подобной утилите CAT
системы UNIX,
CAT FILE1 FILE2 ... \! LOWER>OUTPUT
и избежать тем самым вопроса о том, как обратиться к этим
файлам из программы. (Программа CAT приводится позже в этой
главе).
Кроме того отметим, что в стандартной библиотеке вво-
да/вывода "функции" GETCHAR и PUTCHAR на самом деле могут
быть макросами. Это позволяет избежать накладных расходов на
обращение к функции для обработки каждого символа. В главе 8
мы продемонстрируем, как это делается.
Две функции: PRINTF для вывода и SCANF для ввода (следу-
ющий раздел) позволяют преобразовывать численные величины в
символьное представлEние и обратно. Они также позволяют ге-
нерировать и интерпретировать форматные строки. Мы уже всюду
в предыдущих главах неформально использовали функцию PRINTF;
здесь приводится более полное и точное описание. Функция
PRINTF(CONTROL, ARG1, ARG2, ...)
преобразует, определяет формат и печатает свои аргументы в
стандартный вывод под управлением строки CONTROL. Управляю-
щая строка содержит два типа объектов: обычные символы, ко-
торые просто копируются в выходной поток, и спецификации
преобразований, каждая из которых вызывает преобразование и
печать очередного аргумента PRINTF.
Каждая спецификация преобразования начинается с символа
% и заканчивается символом преобразования. Между % и симво-
лом преобразования могут находиться:
- знак минус, который указывает о выравнивании преобразован-
ного аргумента по левому краю его поля.
- Строка цифр, задающая минимальную ширину поля. Преобразо-
ванное число будет напечатано в поле по крайней мере этой
ширины, а если необходимо, то и в более широком. Если пре-
образованный аргумент имеет меньше символов, чем указанная
ширина поля, то он будет дополнен слева (или справа, если
было указано выравнивание по левому краю)заполняющими сим-
волами до этой ширины. Заполняющим символом обычно являет-
ся пробел, а если ширина поля указывается с лидирующим ну-
лем, то этим символом будет нуль (лидирующий нуль в данном
случае не означает восьмеричной ширины поля).
- Точка, которая отделяет ширину поля от следующей строки
цифр.
- Строка цифр (точность), которая указывает максимальное
число символов строки, которые должны быть напечатаны, или
число печатаемых справа от десятичной точки цифр для пере-
менных типа FLOAT или DOUBLE.
- Модификатор длины L, который указывает, что соответствую-
щий элемент данных имеет тип LONG, а не INT.
Ниже приводятся символы преобразования и их смысл:
D - аргумент преобразуется к десятичному виду.
O - Аргумент преобразуется в беззнаковую восьмеричную форму
(без лидирующего нуля).
X - Аргумент преобразуется в беззнаковую шестнадцатеричную
форму (без лидирующих 0X).
U - Аргумент преобразуется в беззнаковую десятичную форму.
C - Аргумент рассматривается как отдельный символ.
S - Аргумент является строкой: символы строки печатаются до
тех пор, пока не будет достигнут нулевой символ или не бу-
дет напечатано количество символов, указанное в специфика-
ции точности.
E - Аргумент, рассматриваемый как переменная типа FLOAT или
DOUBLE, преобразуется в десятичную форму в виде
[-]M.NNNNNNE[+-]XX, где длина строки из N определяется
указанной точностью. Точность по умолчанию равна 6.
F - Аргумент, рассматриваемый как переменная типа FLOAT или
DOUBLE, преобразуется в десятичную форму в виде
[-]MMM.NNNNN, где длина строки из N определяется указанной
точностью. Точность по умолчанию равна 6. отметим, что эта
точность не определяет количество печатаемых в формате F
значащих цифр.
G - Используется или формат %E или %F, какой короче; незна-
чащие нули не печатаются.
Если идущий за % символ не является символом преобразования,
то печатается сам этот символ; следовательно,символ % можно
напечатать, указав %%.
Большинство из форматных преобразований очевидно и было
проиллюстрировано в предыдущих главах. Единственным исключе-
нием является то, как точность взаимодействует со строками.
Следующая таблица демонстрирует влияние задания различных
спецификаций на печать "HELLO, WORLD" (12 символов). Мы по-
местили двоеточия вокруг каждого поля для того, чтобы вы
могли видеть его протяженность.
:%10S: :HELLO, WORLD:
:%10-S: :HELLO, WORLD:
:%20S: : HELLO, WORLD:
:%-20S: :HELLO, WORLD :
:%20.10S: : HELLO, WOR:
:%-20.10S: :HELLO, WOR :
:%.10S: :HELLO, WOR:
Предостережение: PRINTF использует свой первый аргумент
для определения числа последующих аргументов и их типов. Ес-
ли количество аргументов окажется недостаточным или они бу-
дут иметь несоответственные типы, то возникнет путаница и вы
получите бессмысленные результаты.
Упражнение 7-1
--------------
Напишите программу, которая будет печатать разумным об-
разом произвольный ввод. Как минимум она должна печатать
неграфические символы в восьмеричном или шестнадцатеричном
виде (в соответствии с принятыми у вас обычаями) и склады-
вать длинные строки.
Осуществляющая ввод функция SCANF является аналогом
PRINTF и позволяет проводить в обратном направлении многие
из тех же самых преобразований. Функция
SCANF(CONTROL, ARG1, ARG2, ...)
читает символы из стандартного ввода, интерпретирует их в
соответствии с форматом, указанном в аргументе CONTROL, и
помещает результаты в остальные аргументы. Управляющий аргу-
мент описывается ниже; другие аргументы, каждый из которых
должен быть указателем, определяют, куда следует поместить
соответствующим образом преобразованный ввод.
Управляющая строка обычно содержит спецификации преобра-
зования, которые используются для непосредственной интерпре-
тации входных последовательностей. Управляющая строка может
содержать:
- пробелы, табуляции или символы новой строки ("символы пус-
тых промежутков"), которые игнорируются.
- Обычные символы (не %), которые предполагаются совпадающи-
ми со следующими отличными от символов пустых промежутков
символами входного потока.
- Спецификации преобразования, состоящие из символа %, нео-
бязательного символа подавления присваивания *, необяза-
тельного числа, задающего максимальную ширину поля и сим-
вола преобразования.
Спецификация преобразования управляет преобразованием
следующего поля ввода. нормально результат помещается в пе-
ременную, которая указывается соответствующим аргументом.
Если, однако , с помощью символа * указано подавление прис-
ваивания, то это поле ввода просто пропускается и никакого
присваивания не производится. Поле ввода определяется как
строка символов, которые отличны от символов простых проме-
жутков; оно продолжается либо до следующего символа пустого
промежутка, либо пока не будет исчерпана ширина поля, если
она указана. Отсюда следует, что при поиске нужного ей вво-
да, функция SCANF будет пересекать границы строк, поскольку
символ новой строки входит в число пустых промежутков.
Символ преобразования определяет интерпретацию поля вво-
да; согласно требованиям основанной на вызове по значению
семантики языка "с" соответствующий аргумент должен быть