В случаях, где нужен только эффект увеличения, а само
значение не используется, как, например, в
IF ( C == '\N' )
NL++;
выбор префиксной или постфиксной операции является делом
вкуса. но встречаются ситуации, где нужно использовать имен-
но ту или другую операцию. Рассмотрим, например, функцию
SQUEEZE(S,C), которая удаляет символ 'с' из строки S, каждый
раз, как он встречается.
SQUEEZE(S,C) /* DELETE ALL C FROM S */
CHAR S[];
INT C;
{
INT I, J;
FOR ( I = J = 0; S[I] != '\0'; I++)
IF ( S[I] != C )
S[J++] = S[I];
S[J] = '\0';
}
Каждый раз, как встечается символ, отличный от 'с', он копи-
руется в текущую позицию J, и только после этого J увеличи-
вается на 1, чтобы быть готовым для поступления следующего
символа. Это в точности эквивалентно записи
IF ( S[I] != C ) {
S[J] = S[I];
J++;
}
Другой пример подобной конструкции дает функция GETLINE,
которую мы запрограммировали в главе 1, где можно заменить
IF ( C == '\N' ) {
S[I] = C;
++I;
}
более компактной записью
IF ( C == '\N' )
S[I++] = C;
В качестве третьего примера рассмотрим функцию
STRCAT(S,T), которая приписывает строку т в конец строки S,
образуя конкатенацию строк S и т. При этом предполагается,
что в S достаточно места для хранения полученной комбинации.
STRCAT(S,T) /* CONCATENATE T TO END OF S */
CHAR S[], T[]; /* S MUST BE BIG ENOUGH */
{
INT I, J;
I = J = 0;
WHILE (S[I] != '\0') / *FIND END OF S */
I++;
WHILE((S[I++] = T[J++]) != '\0') /*COPY T*/
;
}
Tак как из T в S копируется каждый символ, то для подготовки
к следующему прохождению цикла постфиксная операция ++ при-
меняется к обеим переменным I и J.
Упражнение 2-3
---------------
Напишите другой вариант функции SQUEEZE(S1,S2), который
удаляет из строки S1 каждый символ, совпадающий с каким-либо
символом строки S2.
Упражнение 2-4
---------------
Напишите программу для функции ANY(S1,S2), которая нахо-
дит место первого появления в строке S1 какого-либо символа
из строки S2 и, если строка S1 не содержит символов строки
S2, возвращает значение -1.
В языке предусмотрен ряд операций для работы с битами;
эти операции нельзя применять к переменным типа FLOAT или
DOUBLE.
& Побитовое AND
\! Побитовое включающее OR
^ побитовое исключающее OR
<< сдвиг влево
>> сдвиг вправо
\^ дополнение (унарная операция)
"\" иммитирует вертикальную черту.
Побитовая операция AND часто используется для маскирования
некоторого множества битов; например, оператор
C = N & 0177
передает в 'с' семь младших битов N , полагая остальные рав-
ными нулю. Операция 'э' побитового OR используется для вклю-
чения битов:
C = X э MASK
устанавливает на единицу те биты в х , которые равны единице
в MASK.
Следует быть внимательным и отличать побитовые операции
& и 'э' от логических связок && и \!\! , Которые подразуме-
вают вычисление значения истинности слева направо. Например,
если х=1, а Y=2, то значение х&Y равно нулю , в то время как
значение X&&Y равно единице./почему?/
Операции сдвига << и >> осуществляют соответственно
сдвиг влево и вправо своего левого операнда на число битовых
позиций, задаваемых правым операндом. Таким образом , х<<2
сдвигает х влево на две позиции, заполняя освобождающиеся
биты нулями, что эквивалентно умножению на 4. Сдвиг вправо
величины без знака заполняет освобождающиеся биты на некото-
рых машинах, таких как PDP-11, заполняются содержанием зна-
кового бита /"арифметический сдвиг"/, а на других - нулем
/"логический сдвиг"/.
Унарная операция \^ дает дополнение к целому; это озна-
чает , что каждый бит со значением 1 получает значение 0 и
наоборот. Эта операция обычно оказывается полезной в выраже-
ниях типа
X & \^077
где последние шесть битов х маскируются нулем. Подчеркнем,
что выражение X&\^077 не зависит от длины слова и поэтому
предпочтительнее, чем, например, X&0177700, где предполага-
ется, что х занимает 16 битов. Такая переносимая форма не
требует никаких дополнительных затрат, поскольку \^077 явля-
ется константным выражением и, следовательно, обрабатывается
во время компиляции.
Чтобы проиллюстрировать использование некоторых операций
с битами, рассмотрим функцию GETBITS(X,P,N), которая возвра-
щает /сдвинутыми к правому краю/ начинающиеся с позиции р
поле переменной х длиной N битов. мы предполагаем , что
крайний правый бит имеет номер 0, и что N и р - разумно за-
данные положительные числа. например, GETBITS(х,4,3) возвра-
щает сдвинутыми к правому краю биты, занимающие позиции 4,3
и 2.
GETBITS(X,P,N) /* GET N BITS FROM POSITION P */
UNSIGNED X, P, N;
{
RETURN((X >> (P+1-N)) & \^(\^0 << N));
}
Операция X >> (P+1-N) сдвигает желаемое поле в правый конец
слова. Описание аргумента X как UNSIGNED гарантирует, что
при сдвиге вправо освобождающиеся биты будут заполняться ну-
лями, а не содержимым знакового бита, независимо от того, на
какой машине пропускается программа. Все биты константного
выражения \^0 равны 1; сдвиг его на N позиций влево с по-
мощью операции \^0<<N создает маску с нулями в N крайних
правых битах и единицами в остальных; дополнение \^ создает
маску с единицами в N крайних правых битах.
Упражнение 2-5
---------------
Переделайте GETBITS таким образом, чтобы биты отсчитыва-
лись слева направо.
Упражнение 2-6
---------------
Напишите программу для функции WORDLENGTH(), вычисляющей
длину слова используемой машины, т.е. Число битов в перемен-
ной типа INT. Функция должна быть переносимой, т.е. Одна и
та же исходная программа должна правильно работать на любой
машине.
Упражнение 2-7
---------------
Напишите программу для функции RIGHTROT(N,B), сдвигающей
циклически целое N вправо на B битовых позиций.
Упражнение 2-8
---------------
Напишите программу для функции INVERT(X,P,N), которая
инвертирует (т.е. Заменяет 1 на 0 и наоборот) N битов X, на-
чинающихся с позиции P, оставляя другие биты неизмененными.
Такие выражения, как
I = I + 2
в которых левая часть повторяется в правой части могут быть
записаны в сжатой форме
I += 2
используя операцию присваивания вида +=.
Большинству бинарных операций (операций подобных +, ко-
торые имеют левый и правый операнд) соответствует операция
присваивания вида оп=, где оп - одна из операций
+ - * / % << >> & \^ \!
Если е1 и е2 - выражения, то
е1 оп= е2
эквивалентно
е1 = (е1) оп (е2)
за исключением того, что выражение е1 вычисляется только
один раз. Обратите внимание на круглые скобки вокруг е2:
X *= Y + 1
то
X = X * (Y + 1)
не
X = X * Y + 1
В качестве примера приведем функцию BITCOUNT, которая
подсчитывает число равных 1 битов у целого аргумента.
BITCOUNT(N) /* COUNT 1 BITS IN N */
UNSIGNED N;
(
INT B;
FOR (B = 0; N != 0; N >>= 1)
IF (N & 01)
B++;
RETURN(B);
)
Не говоря уже о краткости, такие операторы приваивания
имеют то преимущество, что они лучше соответствуют образу
человеческого мышления. Мы говорим: "прибавить 2 к I" или
"увеличить I на 2", но не "взять I, прибавить 2 и поместить
результат опять в I". Итак, I += 2. Кроме того, в громоздких
выражениях, подобных
YYVAL[YYPV[P3+P4] + YYPV[P1+P2]] += 2
Tакая операция присваивания облегчает понимание программы,
так как читатель не должен скрупулезно проверять, являются
ли два длинных выражения действительно одинаковыми, или за-
думываться, почему они не совпадают. Такая операция присваи-
вания может даже помочь компилятору получить более эффектив-
ную программу.
Мы уже использовали тот факт, что операция присваивания
имеет некоторое значение и может входить в выражения; самый
типичный пример
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
присваивания, использующие другие операции присваивания (+=,
-= и т.д.) также могут входить в выражения, хотя это случа-
ется реже.
Типом выражения присваивания является тип его левого
операнда.
Упражнение 2-9
---------------
В двоичной системе счисления операция X&(X-1) обнуляет
самый правый равный 1 бит переменной X.(почему?) используйте
это замечание для написания более быстрой версии функции
BITCOUNT.
Операторы
IF (A > B)
Z = A;
ELSE
Z = B;
конечно вычисляют в Z максимум из а и в. Условное выражение,
записанное с помощью тернарной операции "?:", предоставляет
другую возможность для записи этой и аналогичных конструк-
ций. В выражении
е1 ? Е2 : е3
сначала вычисляется выражение е1. Если оно отлично от нуля
(истинно), то вычисляется выражение е2, которое и становится
значением условного выражения. В противном случае вычисляет-
ся е3, и оно становится значением условного выражения. Каж-
дый раз вычисляется только одно из выражения е2 и е3. Таким
образом, чтобы положить Z равным максимуму из а и в, можно
написать
Z = (A > B) ? A : B; /* Z = MAX(A,B) */
Следует подчеркнуть, что условное выражение действитель-
но является выражением и может использоваться точно так же,
как любое другое выражение. Если е2 и е3 имеют разные типы,
то тип результата определяется по правилам преобразования,
рассмотренным ранее в этой главе. например, если F имеет тип
FLOAT, а N - тип INT, то выражение
(N > 0) ? F : N
Имеет тип DOUBLE независимо от того, положительно ли N или
нет.
Так как уровень старшинства операции ?: очень низок,
прямо над присваиванием, то первое выражение в условном вы-
ражении можно не заключать в круглые скобки. Однако, мы все
же рекомендуем это делать, так как скобки делают условную
часть выражения более заметной.
Использование условных выражений часто приводит к корот-
ким программам. Например, следующий ниже оператор цикла пе-
чатает N элементов массива, по 10 в строке, разделяя каждый
столбец одним пробелом и заканчивая каждую строку (включая
последнюю) одним символом перевода строки.
OR (I = 0; I < N; I++)
PRINTF("%6D%C",A[I],(I%10==9 \!\! I==N-1) ? '\N' : ' ')
Символ перевода строки записывается после каждого десятого
элемента и после N-го элемента. За всеми остальными элемен-
тами следует один пробел. Хотя, возможно, это выглядит муд-
реным, было бы поучительным попытаться записать это, не ис-
пользуя условного выражения.
Упражнение 2-10
---------------
Перепишите программу для функции LOWER, которая переводит
прописные буквы в строчные, используя вместо конструкции
IF-ELSE условное выражение.
В приводимой ниже таблице сведены правила старшинства и ас-
социативности всех операций, включая и те, которые мы еще не
обсуждали. Операции, расположенные в одной строке, имеют
один и тот же уровень старшинства; строки расположены в по-
рядке убывания старшинства. Так, например, операции *, / и %
имеют одинаковый уровень старшинства, который выше, чем уро-
вень операций + и -.
OPERATOR ASSOCIATIVITY
() [] -> . LEFT TO RIGHT
! \^ ++ -- - (TYPE) * & SIZEOF RIGHT TO LEFT
* / % LEFT TO RIGHT
+ - LEFT TO RIGHT
<< >> LEFT TO RIGHT
< <= > >= LEFT TO RIGHT
== != LEFT TO RIGHT
& LEFT TO RIGHT
^ LEFT TO RIGHT
\! LEFT TO RIGHT
&& LEFT TO RIGHT
\!\! LEFT TO RIGHT
?: RIGHT TO LEFT
= += -= ETC. RIGHT TO LEFT
, (CHAPTER 3) LEFT TO RIGHT
Операции -> и . Используются для доступа к элементам струк-
тур; они будут описаны в главе 6 вместе с SIZEOF (размер
объекта). В главе 5 обсуждаются операции * (косвенная адре-
сация) и & (адрес).
Отметим, что уровень старшинства побитовых логических опера-
ций &, ^ и э ниже уровня операций == и !=. Это приводит к
тому, что осуществляющие побитовую проверку выражения, по-
добные
IF ((X & MASK) == 0) ...
Для получения правильных результатов должны заключаться в
круглые скобки.
Как уже отмечалось ранее, выражения, в которые входит
одна из ассоциативных и коммутативных операций (*, +, &, ^,
э), могут перегруппировываться, даже если они заключены в
круглые скобки. В большинстве случаев это не приводит к ка-
ким бы то ни было расхождениям; в ситуациях, где такие рас-
хождения все же возможны, для обеспечения нужного порядка
вычислений можно использовать явные промежуточные перемен-
ные.
В языке "C", как и в большинстве языков, не фиксируется
порядок вычисления операндов в операторе. Например в опера-
торе вида
X = F() + G();
сначала может быть вычислено F, а потом G, и наоборот; поэ-
тому, если либо F, либо G изменяют внешнюю переменную, от
которой зависит другой операнд, то значение X может зависеть
от порядка вычислений. Для обеспечения нужной последователь-
ности промежуточные результаты можно опять запоминать во
временных переменных.
Подобным же образом не фиксируется порядок вычисления
аргументов функции, так что оператор
PRINTF("%D %D\N",++N,POWER(2,N));
может давать (и действительно дает) на разных машинах разные
результаты в зависимости от того, увеличивается ли N до или
после обращения к функции POWER. Правильным решением, конеч-
но, является запись
++N;
PRINTF("%D %D\N",N,POWER(2,N));
Обращения к функциям, вложенные операции присваивания,
операции увеличения и уменьшения приводят к так называемым
"побочным эффектам" - некоторые переменные изменяются как
побочный результат вычисления выражений. В любом выражении,
в котором возникают побочные эффекты, могут существовать
очень тонкие зависимости от порядка, в котором определяются
входящие в него переменные. примером типичной неудачной си-
туации является оператор
A[I] = I++;
Возникает вопрос, старое или новое значение I служит в ка-
честве индекса. Компилятор может поступать разными способами
и в зависимости от своей интерпретации выдавать разные ре-
зультаты. Тот случай, когда происходят побочные эффекты
(присваивание фактическим переменным), - оставляется на ус-
мотрение компилятора, так как наилучший порядок сильно зави-
сит от архитектуры машины.
Из этих рассуждений вытекает такая мораль: написание
программ, зависящих от порядка вычислений, является плохим
методом программирования на любом языке. Конечно, необходимо
знать, чего следует избегать, но если вы не в курсе, как не-
которые вещи реализованы на разных машинах, это неведение
может предохранить вас от неприятностей. (Отладочная прог-
рамма LINT укажет большинство мест, зависящих от порядка вы-
числений.
Управляющие операторы языка определяют порядок вычисле-
ний. В приведенных ранее примерах мы уже встречались с наи-
более употребительными управляющими конструкциями языка "C";
здесь мы опишем остальные операторы управления и уточним
действия операторов, обсуждавшихся ранее.
Такие выражения, как X=0, или I++, или PRINTF(...),
становятся операторами, если за ними следует точка с запя-
той, как, например,
X = 0;
I++;
PRINTF(...);
В языке "C" точка с запятой является признаком конца опера-
тора, а не разделителем операторов, как в языках типа алго-
ла.
Фигурные скобки /( и /) используются для объединения
описаний и операторов в составной оператор или блок, так что
они оказываются синтаксически эквивалентны одному оператору.
Один явный пример такого типа дают фигурные скобки, в кото-
рые заключаются операторы, составляющие функцию, другой -
фигурные скобки вокруг группы операторов в конструкциях IF,
ELSE, WHILE и FOR.(на самом деле переменные могут быть опи-
саны внутри любого блока; мы поговорим об этом в главе 4).
Точка с запятой никогда не ставится после первой фигурной
скобки, которая завершает блок.
Оператор IF - ELSE используется при необходимости сде-
лать выбор. Формально синтаксис имеет вид
IF (выражение)
оператор-1
ELSE
оператор-2,
Где часть ELSE является необязательной. Сначала вычисля-
ется выражение; если оно "истинно" /т.е. значение выражения
отлично от нуля/, то выполняется оператор-1. Если оно ложно
/значение выражения равно нулю/, и если есть часть с ELSE,
то вместо оператора-1 выполняется оператор-2.
Так как IF просто проверяет численное значение выраже-
ния, то возможно некоторое сокращение записи. Самой очевид-
ной возможностью является запись
IF (выражение)
вместо
IF (выражение !=0)
иногда такая запись является ясной и естественной, но време-
нами она становится загадочной.
То, что часть ELSE в конструкции IF - ELSE является нео-
бязательной, приводит к двусмысленности в случае, когда ELSE
опускается во вложенной последовательности операторов IF.
Эта неоднозначность разрешается обычным образом - ELSE свя-
зывается с ближайшим предыдущим IF, не содержащим ELSE.
Например, в
IF ( N > 0 )
IF( A > B )
Z = A;
ELSE
Z = B;
конструкция ELSE относится к внутреннему IF, как мы и пока-
зали, сдвинув ELSE под соответствующий IF. Если это не то,
что вы хотите, то для получения нужного соответствия необхо-
димо использовать фигурные скобки:
IF (N > 0) {
IF (A > B)
Z = A;
}
ELSE
Z = B;
Tакая двусмысленность особенно пагубна в ситуациях типа
IF (N > 0)
FOR (I = 0; I < N; I++)
IF (S[I] > 0) {
PRINTF("...");
RETURN(I);
}
ELSE /* WRONG */
PRINTF("ERROR - N IS ZERO\N");
Запись ELSE под IF ясно показывает, чего вы хотите, но ком-
пилятор не получит соответствующего указания и свяжет ELSE с
внутренним IF. Ошибки такого рода очень трудно обнаруживают-
ся.
Между прочим, обратите внимание, что в
IF (A > B)
Z = A;
ELSE
Z = B;
после Z=A стоит точка с запятой. Дело в том, что согласно
грамматическим правилам за IF должен следовать оператор, а
выражение типа Z=A, являющееся оператором, всегда заканчива-
ется точкой с запятой.
Конструкция
IF (выражение)
оператор
ELSE IF (выражение)
оператор
ELSE IF (выражение)
оператор
ELSE
оператор
встречается настолько часто, что заслуживает отдельного
краткого рассмотрения. Такая последовательность операторов
IF является наиболее распространенным способом программиро-
вания выбора из нескольких возможных вариантов. выражения
просматриваются последовательно; если какое-то выражение
оказывается истинным,то выполняется относящийся к нему опе-
ратор, и этим вся цепочка заканчивается. Каждый оператор мо-
жет быть либо отдельным оператором, либо группой операторов
в фигурных скобках.
Последняя часть с ELSE имеет дело со случаем, когда ни
одно из проверяемых условий не выполняется. Иногда при этом
не надо предпринимать никаких явных действий; в этом случае
хвост
ELSE
оператор
может быть опущен, или его можно использовать для контроля,
чтобы засечь "невозможное" условие.
Для иллюстрации выбора из трех возможных вариантов при-
ведем программу функции, которая методом половинного деления
определяет, находится ли данное значение х в отсортированном
массиве V. Элементы массива V должны быть расположены в по-
рядке возрастания. Функция возвращает номер позиции (число
между 0 и N-1), в которой значение х находится в V, и -1,
если х не содержится в V.
BINARY(X, V, N) /* FIND X IN V[0]...V[N-1] */
INT X, V[], N;
{
INT LOW, HIGH, MID;
LOW = 0;
HIGH = N - 1;
WHILE (LOW <= HIGH) {
MID = (LOW + HIGH) / 2;
IF (X < V[MID])
HIGH = MID - 1;
ELSE IF (X > V[MID])
LOW = MID + 1;
ELSE /* FOUND MATCH */
RETURN(MID);
}
RETURN(-1);
}
Основной частью каждого шага алгоритма является провер-
ка, будет ли х меньше, больше или равен среднему элементу
V[MID]; использование конструкции ELSE - IF здесь вполне ес-
тественно.
Оператор SWITCH дает специальный способ выбора одного из
многих вариантов, который заключается в проверке совпадения
значения данного выражения с одной из заданных констант и
соответствующем ветвлении. В главе 1 мы привели программу
подсчета числа вхождений каждой цифры, символов пустых про-
межутков и всех остальных символов, использующую последова-
тельность IF...ELSE IF...ELSE. Вот та же самая программа с
переключателем.
MAIN() /* COUNT DIGITS,WHITE SPACE, OTHERS */
{
INT C, I, NWHITE, NOTHER, NDIGIT[10];
NWHITE = NOTHER = 0;
FOR (I = 0; I < 10; I++)
NDIGIT[I] = 0;
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
SWITCH (C) {
CASE '0':
CASE '1':
CASE '2':
CASE '3':
CASE '4':
CASE '5':
CASE '6':
CASE '7':
CASE '8':
CASE '9':
NDIGIT[C-'0']++;
BREAK;
CASE ' ':
CASE '\N':
CASE '\T':
NWHITE++;
BREAK;
DEFAULT :
NOTHER++;
BREAK;
}
PRINTF("DIGITS =");
FOR (I = 0; I < 10; I++)
PRINTF(" %D", NDIGIT[I]);
PRINTF("\NWHITE SPACE = %D, OTHER = %D\N",
NWHITE, NOTHER);
Переключатель вычисляет целое выражение в круглых скоб-
ках (в данной программе - значение символа с) и сравнивает
его значение со всеми случаями (CASE). Каждый случай должен
быть помечен либо целым, либо символьной константой, либо
константным выражением. Если значение константного выраже-
ния, стоящего после вариантного префикса CASE, совпадает со
значением целого выражения, то выполнение начинается с этого
случая. Если ни один из случаев не подходит, то выполняется
оператор после префикса DEFAULT. Префикс DEFAULT является
необязательным ,если его нет, и ни один из случаев не подхо-
дит, то вообще никакие действия не выполняются. Случаи и вы-
бор по умолчанию могут располагаться в любом порядке. Все
случаи должны быть различными.
Оператор BREAK приводит к немедленному выходу из перек-
лючателя. Поскольку случаи служат только в качестве меток,
то если вы не предпримите явных действий после выполнения
операторов, соответствующих одному случаю, вы провалитесь на
следующий случай. Операторы BREAK и RETURN являются самым
обычным способом выхода из переключателя. Как мы обсудим
позже в этой главе, оператор BREAк можно использовать и для
немедленного выхода из операторов цикла WHILE, FOR и DO.
Проваливание сквозь случаи имеет как свои достоинства,
так и недостатки. К положительным качествам можно отнести
то, что оно позволяет связать несколько случаев с одним дей-
ствием, как было с пробелом, табуляцией и новой строкой в
нашем примере. Но в то же время оно обычно приводит к необ-
ходимости заканчивать каждый случай оператором BREAK, чтобы
избежать перехода к следующему случаю. Проваливание с одного
случая на другой обычно бывает неустойчивым, так как оно
склонно к расщеплению при модификации программы. За исключе-
нием, когда одному вычислению соответствуют несколько меток,
проваливание следует использовать умеренно.
Заведите привычку ставить оператор BREAK после последне-
го случая (в данном примере после DEFAULT), даже если это не
является логически необходимым. В один прекрасный день, ког-
да вы добавите в конец еще один случай, эта маленькая мера
предосторожности избавит вас от неприятностей.
Упражнение 3-1
--------------
Напишите программу для функции EXPAND(S, T), которая ко-
пирует строку S в т, заменяя при этом символы табуляции и
новой строки на видимые условные последовательности, как \N
и \т. используйте переключатель.
Мы уже сталкивались с операторами цикла WHILE и FOR. В
конструкции
WHILE (выражение)
оператор
вычисляется выражение. Если его значение отлично от нуля, то
выполняется оператор и выражение вычисляется снова. Этот
цикл продолжается до тех пор, пока значение выражения не
станет нулем, после чего выполнение программы продолжается с
места после оператора.
Оператор
FOR (выражение 1; выражение 2; выражение 3)
оператор
эквивалентен последовательности
выражение 1;
WHILE (выражение 2) {
оператор
выражение 3;
}
Грамматически все три компонента в FOR являются выражениями.
наиболее распространенным является случай, когда выражение 1
и выражение 3 являются присваиваниями или обращениями к фун-
кциям, а выражение 2 - условным выражением. любая из трех
частей может быть опущена, хотя точки с запятой при этом
должны оставаться. Если отсутствует выражение 1 или выраже-
ние 3, то оно просто выпадает из расширения. Если же отсутс-
твует проверка, выражение 2, то считается, как будто оно
всегда истинно, так что
FOR (;;) {
...
}
является бесконечным циклом, о котором предполагается, что
он будет прерван другими средствами (такими как BREAK или
RETURN).
Использовать ли WHILE или FOR - это, в основном дело
вкуса. Например в
WHILE ((C = GETCHAR())
== ' ' \!\! C == '\N' \!\! C == '\T')
; /* SKIP WHITE SPACE CHARACTERS */
нет ни инициализации, ни реинициализации, так что цикл WHILе
выглядит самым естественным.
Цикл FOR, очевидно, предпочтительнее там, где имеется
простая инициализация и реинициализация, поскольку при этом
управляющие циклом операторы наглядным образом оказываются
вместе в начале цикла. Это наиболее очевидно в конструкции
FOR (I = 0; I < N; I++)
которая является идиомой языка "C" для обработки первых N
элементов массива, аналогичной оператору цикла DO в фортране
и PL/1. Аналогия, однако, не полная, так как границы цикла
могут быть изменены внутри цикла, а управляющая переменная
сохраняет свое значение после выхода из цикла, какова бы ни
была причина этого выхода. Поскольку компонентами FOR могут
быть произвольные выражения, они не ограничиваются только
арифметическими прогрессиями. Тем не менее является плохим
стилем включать в FOR вычисления, которые не относятся к уп-
равлению циклом, лучше поместить их в управляемые циклом
операторы.
В качестве большего по размеру примера приведем другой
вариант функции ATOI, преобразующей строку в ее численный
эквивалент. Этот вариант является более общим; он допускает
присутствие в начале символов пустых промежутков и знака +
или -. (В главе 4 приведена функция ATOF, которая выполняет
то же самое преобразование для чисел с плавающей точкой).
Общая схема программы отражает форму поступающих данных:
- пропустить пустой промежуток, если он имеется
- извлечь знак, если он имеется
- извлечь целую часть и преобразовать ее
Каждый шаг выполняет свою часть работы и оставляет все в
подготовленном состоянии для следующей части. Весь процесс
заканчивается на первом символе, который не может быть
частью числа.
ATOI(S) /* CONVERT S TO INTEGER */
CHAR S[];
{
INT I, N, SIGN;
FOR(I=0;S[I]==' ' \!\!
S[I]=='\N' \!\! S[I]=='\T';I++)
; /* SKIP WHITE SPACE */
SIGN = 1;
IF(S[I] == '+' \!\! S[I] == '-') /* SIGN */
SIGN = (S[I++]=='+') ? 1 : - 1;
FOR( N = 0; S[I] >= '0' && S[I] <= '9'; I++)
N = 10 * N + S[I] - '0';
RETURN(SIGN * N);
}
Преимущества централизации управления циклом становятся
еще более очевидными, когда имеется несколько вложенных цик-
лов. Следующая функция сортирует массив целых чисел по мето-
ду шелла. основная идея сортировки по шеллу заключается в
том, что сначала сравниваются удаленные элементы, а не смеж-
ные, как в обычном методе сортировки. Это приводит к быстро-
му устранению большой части неупорядоченности и сокращает
последующую работу. Интервал между элементами постепенно
сокращается до единицы, когда сортировка фактически превра-
щается в метод перестановки соседних элементов.
SHELL(V, N) /* SORT V[0]...V[N-1]
INTO INCREASING ORDER */
INT V[], N;
{
INT GAP, I, J, TEMP;
FOR (GAP = N/2; GAP > 0; GAP /= 2)
FOR (I = GAP; I < N; I++)
FOR (J=I-GAP; J>=0 && V[J]>V[J+GAP]; J-=GAP) {
TEMP = V[J];
V[J] = V[J+GAP];
V[J+GAP] = TEMP;
}
}
Здесь имеются три вложенных цикла. Самый внешний цикл управ-
ляет интервалом между сравниваемыми элементами, уменьшая его
значение не используется, как, например, в
IF ( C == '\N' )
NL++;
выбор префиксной или постфиксной операции является делом
вкуса. но встречаются ситуации, где нужно использовать имен-
но ту или другую операцию. Рассмотрим, например, функцию
SQUEEZE(S,C), которая удаляет символ 'с' из строки S, каждый
раз, как он встречается.
SQUEEZE(S,C) /* DELETE ALL C FROM S */
CHAR S[];
INT C;
{
INT I, J;
FOR ( I = J = 0; S[I] != '\0'; I++)
IF ( S[I] != C )
S[J++] = S[I];
S[J] = '\0';
}
Каждый раз, как встечается символ, отличный от 'с', он копи-
руется в текущую позицию J, и только после этого J увеличи-
вается на 1, чтобы быть готовым для поступления следующего
символа. Это в точности эквивалентно записи
IF ( S[I] != C ) {
S[J] = S[I];
J++;
}
Другой пример подобной конструкции дает функция GETLINE,
которую мы запрограммировали в главе 1, где можно заменить
IF ( C == '\N' ) {
S[I] = C;
++I;
}
более компактной записью
IF ( C == '\N' )
S[I++] = C;
В качестве третьего примера рассмотрим функцию
STRCAT(S,T), которая приписывает строку т в конец строки S,
образуя конкатенацию строк S и т. При этом предполагается,
что в S достаточно места для хранения полученной комбинации.
STRCAT(S,T) /* CONCATENATE T TO END OF S */
CHAR S[], T[]; /* S MUST BE BIG ENOUGH */
{
INT I, J;
I = J = 0;
WHILE (S[I] != '\0') / *FIND END OF S */
I++;
WHILE((S[I++] = T[J++]) != '\0') /*COPY T*/
;
}
Tак как из T в S копируется каждый символ, то для подготовки
к следующему прохождению цикла постфиксная операция ++ при-
меняется к обеим переменным I и J.
Упражнение 2-3
---------------
Напишите другой вариант функции SQUEEZE(S1,S2), который
удаляет из строки S1 каждый символ, совпадающий с каким-либо
символом строки S2.
Упражнение 2-4
---------------
Напишите программу для функции ANY(S1,S2), которая нахо-
дит место первого появления в строке S1 какого-либо символа
из строки S2 и, если строка S1 не содержит символов строки
S2, возвращает значение -1.
В языке предусмотрен ряд операций для работы с битами;
эти операции нельзя применять к переменным типа FLOAT или
DOUBLE.
& Побитовое AND
\! Побитовое включающее OR
^ побитовое исключающее OR
<< сдвиг влево
>> сдвиг вправо
\^ дополнение (унарная операция)
"\" иммитирует вертикальную черту.
Побитовая операция AND часто используется для маскирования
некоторого множества битов; например, оператор
C = N & 0177
передает в 'с' семь младших битов N , полагая остальные рав-
ными нулю. Операция 'э' побитового OR используется для вклю-
чения битов:
C = X э MASK
устанавливает на единицу те биты в х , которые равны единице
в MASK.
Следует быть внимательным и отличать побитовые операции
& и 'э' от логических связок && и \!\! , Которые подразуме-
вают вычисление значения истинности слева направо. Например,
если х=1, а Y=2, то значение х&Y равно нулю , в то время как
значение X&&Y равно единице./почему?/
Операции сдвига << и >> осуществляют соответственно
сдвиг влево и вправо своего левого операнда на число битовых
позиций, задаваемых правым операндом. Таким образом , х<<2
сдвигает х влево на две позиции, заполняя освобождающиеся
биты нулями, что эквивалентно умножению на 4. Сдвиг вправо
величины без знака заполняет освобождающиеся биты на некото-
рых машинах, таких как PDP-11, заполняются содержанием зна-
кового бита /"арифметический сдвиг"/, а на других - нулем
/"логический сдвиг"/.
Унарная операция \^ дает дополнение к целому; это озна-
чает , что каждый бит со значением 1 получает значение 0 и
наоборот. Эта операция обычно оказывается полезной в выраже-
ниях типа
X & \^077
где последние шесть битов х маскируются нулем. Подчеркнем,
что выражение X&\^077 не зависит от длины слова и поэтому
предпочтительнее, чем, например, X&0177700, где предполага-
ется, что х занимает 16 битов. Такая переносимая форма не
требует никаких дополнительных затрат, поскольку \^077 явля-
ется константным выражением и, следовательно, обрабатывается
во время компиляции.
Чтобы проиллюстрировать использование некоторых операций
с битами, рассмотрим функцию GETBITS(X,P,N), которая возвра-
щает /сдвинутыми к правому краю/ начинающиеся с позиции р
поле переменной х длиной N битов. мы предполагаем , что
крайний правый бит имеет номер 0, и что N и р - разумно за-
данные положительные числа. например, GETBITS(х,4,3) возвра-
щает сдвинутыми к правому краю биты, занимающие позиции 4,3
и 2.
GETBITS(X,P,N) /* GET N BITS FROM POSITION P */
UNSIGNED X, P, N;
{
RETURN((X >> (P+1-N)) & \^(\^0 << N));
}
Операция X >> (P+1-N) сдвигает желаемое поле в правый конец
слова. Описание аргумента X как UNSIGNED гарантирует, что
при сдвиге вправо освобождающиеся биты будут заполняться ну-
лями, а не содержимым знакового бита, независимо от того, на
какой машине пропускается программа. Все биты константного
выражения \^0 равны 1; сдвиг его на N позиций влево с по-
мощью операции \^0<<N создает маску с нулями в N крайних
правых битах и единицами в остальных; дополнение \^ создает
маску с единицами в N крайних правых битах.
Упражнение 2-5
---------------
Переделайте GETBITS таким образом, чтобы биты отсчитыва-
лись слева направо.
Упражнение 2-6
---------------
Напишите программу для функции WORDLENGTH(), вычисляющей
длину слова используемой машины, т.е. Число битов в перемен-
ной типа INT. Функция должна быть переносимой, т.е. Одна и
та же исходная программа должна правильно работать на любой
машине.
Упражнение 2-7
---------------
Напишите программу для функции RIGHTROT(N,B), сдвигающей
циклически целое N вправо на B битовых позиций.
Упражнение 2-8
---------------
Напишите программу для функции INVERT(X,P,N), которая
инвертирует (т.е. Заменяет 1 на 0 и наоборот) N битов X, на-
чинающихся с позиции P, оставляя другие биты неизмененными.
Такие выражения, как
I = I + 2
в которых левая часть повторяется в правой части могут быть
записаны в сжатой форме
I += 2
используя операцию присваивания вида +=.
Большинству бинарных операций (операций подобных +, ко-
торые имеют левый и правый операнд) соответствует операция
присваивания вида оп=, где оп - одна из операций
+ - * / % << >> & \^ \!
Если е1 и е2 - выражения, то
е1 оп= е2
эквивалентно
е1 = (е1) оп (е2)
за исключением того, что выражение е1 вычисляется только
один раз. Обратите внимание на круглые скобки вокруг е2:
X *= Y + 1
то
X = X * (Y + 1)
не
X = X * Y + 1
В качестве примера приведем функцию BITCOUNT, которая
подсчитывает число равных 1 битов у целого аргумента.
BITCOUNT(N) /* COUNT 1 BITS IN N */
UNSIGNED N;
(
INT B;
FOR (B = 0; N != 0; N >>= 1)
IF (N & 01)
B++;
RETURN(B);
)
Не говоря уже о краткости, такие операторы приваивания
имеют то преимущество, что они лучше соответствуют образу
человеческого мышления. Мы говорим: "прибавить 2 к I" или
"увеличить I на 2", но не "взять I, прибавить 2 и поместить
результат опять в I". Итак, I += 2. Кроме того, в громоздких
выражениях, подобных
YYVAL[YYPV[P3+P4] + YYPV[P1+P2]] += 2
Tакая операция присваивания облегчает понимание программы,
так как читатель не должен скрупулезно проверять, являются
ли два длинных выражения действительно одинаковыми, или за-
думываться, почему они не совпадают. Такая операция присваи-
вания может даже помочь компилятору получить более эффектив-
ную программу.
Мы уже использовали тот факт, что операция присваивания
имеет некоторое значение и может входить в выражения; самый
типичный пример
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
присваивания, использующие другие операции присваивания (+=,
-= и т.д.) также могут входить в выражения, хотя это случа-
ется реже.
Типом выражения присваивания является тип его левого
операнда.
Упражнение 2-9
---------------
В двоичной системе счисления операция X&(X-1) обнуляет
самый правый равный 1 бит переменной X.(почему?) используйте
это замечание для написания более быстрой версии функции
BITCOUNT.
Операторы
IF (A > B)
Z = A;
ELSE
Z = B;
конечно вычисляют в Z максимум из а и в. Условное выражение,
записанное с помощью тернарной операции "?:", предоставляет
другую возможность для записи этой и аналогичных конструк-
ций. В выражении
е1 ? Е2 : е3
сначала вычисляется выражение е1. Если оно отлично от нуля
(истинно), то вычисляется выражение е2, которое и становится
значением условного выражения. В противном случае вычисляет-
ся е3, и оно становится значением условного выражения. Каж-
дый раз вычисляется только одно из выражения е2 и е3. Таким
образом, чтобы положить Z равным максимуму из а и в, можно
написать
Z = (A > B) ? A : B; /* Z = MAX(A,B) */
Следует подчеркнуть, что условное выражение действитель-
но является выражением и может использоваться точно так же,
как любое другое выражение. Если е2 и е3 имеют разные типы,
то тип результата определяется по правилам преобразования,
рассмотренным ранее в этой главе. например, если F имеет тип
FLOAT, а N - тип INT, то выражение
(N > 0) ? F : N
Имеет тип DOUBLE независимо от того, положительно ли N или
нет.
Так как уровень старшинства операции ?: очень низок,
прямо над присваиванием, то первое выражение в условном вы-
ражении можно не заключать в круглые скобки. Однако, мы все
же рекомендуем это делать, так как скобки делают условную
часть выражения более заметной.
Использование условных выражений часто приводит к корот-
ким программам. Например, следующий ниже оператор цикла пе-
чатает N элементов массива, по 10 в строке, разделяя каждый
столбец одним пробелом и заканчивая каждую строку (включая
последнюю) одним символом перевода строки.
OR (I = 0; I < N; I++)
PRINTF("%6D%C",A[I],(I%10==9 \!\! I==N-1) ? '\N' : ' ')
Символ перевода строки записывается после каждого десятого
элемента и после N-го элемента. За всеми остальными элемен-
тами следует один пробел. Хотя, возможно, это выглядит муд-
реным, было бы поучительным попытаться записать это, не ис-
пользуя условного выражения.
Упражнение 2-10
---------------
Перепишите программу для функции LOWER, которая переводит
прописные буквы в строчные, используя вместо конструкции
IF-ELSE условное выражение.
В приводимой ниже таблице сведены правила старшинства и ас-
социативности всех операций, включая и те, которые мы еще не
обсуждали. Операции, расположенные в одной строке, имеют
один и тот же уровень старшинства; строки расположены в по-
рядке убывания старшинства. Так, например, операции *, / и %
имеют одинаковый уровень старшинства, который выше, чем уро-
вень операций + и -.
OPERATOR ASSOCIATIVITY
() [] -> . LEFT TO RIGHT
! \^ ++ -- - (TYPE) * & SIZEOF RIGHT TO LEFT
* / % LEFT TO RIGHT
+ - LEFT TO RIGHT
<< >> LEFT TO RIGHT
< <= > >= LEFT TO RIGHT
== != LEFT TO RIGHT
& LEFT TO RIGHT
^ LEFT TO RIGHT
\! LEFT TO RIGHT
&& LEFT TO RIGHT
\!\! LEFT TO RIGHT
?: RIGHT TO LEFT
= += -= ETC. RIGHT TO LEFT
, (CHAPTER 3) LEFT TO RIGHT
Операции -> и . Используются для доступа к элементам струк-
тур; они будут описаны в главе 6 вместе с SIZEOF (размер
объекта). В главе 5 обсуждаются операции * (косвенная адре-
сация) и & (адрес).
Отметим, что уровень старшинства побитовых логических опера-
ций &, ^ и э ниже уровня операций == и !=. Это приводит к
тому, что осуществляющие побитовую проверку выражения, по-
добные
IF ((X & MASK) == 0) ...
Для получения правильных результатов должны заключаться в
круглые скобки.
Как уже отмечалось ранее, выражения, в которые входит
одна из ассоциативных и коммутативных операций (*, +, &, ^,
э), могут перегруппировываться, даже если они заключены в
круглые скобки. В большинстве случаев это не приводит к ка-
ким бы то ни было расхождениям; в ситуациях, где такие рас-
хождения все же возможны, для обеспечения нужного порядка
вычислений можно использовать явные промежуточные перемен-
ные.
В языке "C", как и в большинстве языков, не фиксируется
порядок вычисления операндов в операторе. Например в опера-
торе вида
X = F() + G();
сначала может быть вычислено F, а потом G, и наоборот; поэ-
тому, если либо F, либо G изменяют внешнюю переменную, от
которой зависит другой операнд, то значение X может зависеть
от порядка вычислений. Для обеспечения нужной последователь-
ности промежуточные результаты можно опять запоминать во
временных переменных.
Подобным же образом не фиксируется порядок вычисления
аргументов функции, так что оператор
PRINTF("%D %D\N",++N,POWER(2,N));
может давать (и действительно дает) на разных машинах разные
результаты в зависимости от того, увеличивается ли N до или
после обращения к функции POWER. Правильным решением, конеч-
но, является запись
++N;
PRINTF("%D %D\N",N,POWER(2,N));
Обращения к функциям, вложенные операции присваивания,
операции увеличения и уменьшения приводят к так называемым
"побочным эффектам" - некоторые переменные изменяются как
побочный результат вычисления выражений. В любом выражении,
в котором возникают побочные эффекты, могут существовать
очень тонкие зависимости от порядка, в котором определяются
входящие в него переменные. примером типичной неудачной си-
туации является оператор
A[I] = I++;
Возникает вопрос, старое или новое значение I служит в ка-
честве индекса. Компилятор может поступать разными способами
и в зависимости от своей интерпретации выдавать разные ре-
зультаты. Тот случай, когда происходят побочные эффекты
(присваивание фактическим переменным), - оставляется на ус-
мотрение компилятора, так как наилучший порядок сильно зави-
сит от архитектуры машины.
Из этих рассуждений вытекает такая мораль: написание
программ, зависящих от порядка вычислений, является плохим
методом программирования на любом языке. Конечно, необходимо
знать, чего следует избегать, но если вы не в курсе, как не-
которые вещи реализованы на разных машинах, это неведение
может предохранить вас от неприятностей. (Отладочная прог-
рамма LINT укажет большинство мест, зависящих от порядка вы-
числений.
Управляющие операторы языка определяют порядок вычисле-
ний. В приведенных ранее примерах мы уже встречались с наи-
более употребительными управляющими конструкциями языка "C";
здесь мы опишем остальные операторы управления и уточним
действия операторов, обсуждавшихся ранее.
Такие выражения, как X=0, или I++, или PRINTF(...),
становятся операторами, если за ними следует точка с запя-
той, как, например,
X = 0;
I++;
PRINTF(...);
В языке "C" точка с запятой является признаком конца опера-
тора, а не разделителем операторов, как в языках типа алго-
ла.
Фигурные скобки /( и /) используются для объединения
описаний и операторов в составной оператор или блок, так что
они оказываются синтаксически эквивалентны одному оператору.
Один явный пример такого типа дают фигурные скобки, в кото-
рые заключаются операторы, составляющие функцию, другой -
фигурные скобки вокруг группы операторов в конструкциях IF,
ELSE, WHILE и FOR.(на самом деле переменные могут быть опи-
саны внутри любого блока; мы поговорим об этом в главе 4).
Точка с запятой никогда не ставится после первой фигурной
скобки, которая завершает блок.
Оператор IF - ELSE используется при необходимости сде-
лать выбор. Формально синтаксис имеет вид
IF (выражение)
оператор-1
ELSE
оператор-2,
Где часть ELSE является необязательной. Сначала вычисля-
ется выражение; если оно "истинно" /т.е. значение выражения
отлично от нуля/, то выполняется оператор-1. Если оно ложно
/значение выражения равно нулю/, и если есть часть с ELSE,
то вместо оператора-1 выполняется оператор-2.
Так как IF просто проверяет численное значение выраже-
ния, то возможно некоторое сокращение записи. Самой очевид-
ной возможностью является запись
IF (выражение)
вместо
IF (выражение !=0)
иногда такая запись является ясной и естественной, но време-
нами она становится загадочной.
То, что часть ELSE в конструкции IF - ELSE является нео-
бязательной, приводит к двусмысленности в случае, когда ELSE
опускается во вложенной последовательности операторов IF.
Эта неоднозначность разрешается обычным образом - ELSE свя-
зывается с ближайшим предыдущим IF, не содержащим ELSE.
Например, в
IF ( N > 0 )
IF( A > B )
Z = A;
ELSE
Z = B;
конструкция ELSE относится к внутреннему IF, как мы и пока-
зали, сдвинув ELSE под соответствующий IF. Если это не то,
что вы хотите, то для получения нужного соответствия необхо-
димо использовать фигурные скобки:
IF (N > 0) {
IF (A > B)
Z = A;
}
ELSE
Z = B;
Tакая двусмысленность особенно пагубна в ситуациях типа
IF (N > 0)
FOR (I = 0; I < N; I++)
IF (S[I] > 0) {
PRINTF("...");
RETURN(I);
}
ELSE /* WRONG */
PRINTF("ERROR - N IS ZERO\N");
Запись ELSE под IF ясно показывает, чего вы хотите, но ком-
пилятор не получит соответствующего указания и свяжет ELSE с
внутренним IF. Ошибки такого рода очень трудно обнаруживают-
ся.
Между прочим, обратите внимание, что в
IF (A > B)
Z = A;
ELSE
Z = B;
после Z=A стоит точка с запятой. Дело в том, что согласно
грамматическим правилам за IF должен следовать оператор, а
выражение типа Z=A, являющееся оператором, всегда заканчива-
ется точкой с запятой.
Конструкция
IF (выражение)
оператор
ELSE IF (выражение)
оператор
ELSE IF (выражение)
оператор
ELSE
оператор
встречается настолько часто, что заслуживает отдельного
краткого рассмотрения. Такая последовательность операторов
IF является наиболее распространенным способом программиро-
вания выбора из нескольких возможных вариантов. выражения
просматриваются последовательно; если какое-то выражение
оказывается истинным,то выполняется относящийся к нему опе-
ратор, и этим вся цепочка заканчивается. Каждый оператор мо-
жет быть либо отдельным оператором, либо группой операторов
в фигурных скобках.
Последняя часть с ELSE имеет дело со случаем, когда ни
одно из проверяемых условий не выполняется. Иногда при этом
не надо предпринимать никаких явных действий; в этом случае
хвост
ELSE
оператор
может быть опущен, или его можно использовать для контроля,
чтобы засечь "невозможное" условие.
Для иллюстрации выбора из трех возможных вариантов при-
ведем программу функции, которая методом половинного деления
определяет, находится ли данное значение х в отсортированном
массиве V. Элементы массива V должны быть расположены в по-
рядке возрастания. Функция возвращает номер позиции (число
между 0 и N-1), в которой значение х находится в V, и -1,
если х не содержится в V.
BINARY(X, V, N) /* FIND X IN V[0]...V[N-1] */
INT X, V[], N;
{
INT LOW, HIGH, MID;
LOW = 0;
HIGH = N - 1;
WHILE (LOW <= HIGH) {
MID = (LOW + HIGH) / 2;
IF (X < V[MID])
HIGH = MID - 1;
ELSE IF (X > V[MID])
LOW = MID + 1;
ELSE /* FOUND MATCH */
RETURN(MID);
}
RETURN(-1);
}
Основной частью каждого шага алгоритма является провер-
ка, будет ли х меньше, больше или равен среднему элементу
V[MID]; использование конструкции ELSE - IF здесь вполне ес-
тественно.
Оператор SWITCH дает специальный способ выбора одного из
многих вариантов, который заключается в проверке совпадения
значения данного выражения с одной из заданных констант и
соответствующем ветвлении. В главе 1 мы привели программу
подсчета числа вхождений каждой цифры, символов пустых про-
межутков и всех остальных символов, использующую последова-
тельность IF...ELSE IF...ELSE. Вот та же самая программа с
переключателем.
MAIN() /* COUNT DIGITS,WHITE SPACE, OTHERS */
{
INT C, I, NWHITE, NOTHER, NDIGIT[10];
NWHITE = NOTHER = 0;
FOR (I = 0; I < 10; I++)
NDIGIT[I] = 0;
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
SWITCH (C) {
CASE '0':
CASE '1':
CASE '2':
CASE '3':
CASE '4':
CASE '5':
CASE '6':
CASE '7':
CASE '8':
CASE '9':
NDIGIT[C-'0']++;
BREAK;
CASE ' ':
CASE '\N':
CASE '\T':
NWHITE++;
BREAK;
DEFAULT :
NOTHER++;
BREAK;
}
PRINTF("DIGITS =");
FOR (I = 0; I < 10; I++)
PRINTF(" %D", NDIGIT[I]);
PRINTF("\NWHITE SPACE = %D, OTHER = %D\N",
NWHITE, NOTHER);
Переключатель вычисляет целое выражение в круглых скоб-
ках (в данной программе - значение символа с) и сравнивает
его значение со всеми случаями (CASE). Каждый случай должен
быть помечен либо целым, либо символьной константой, либо
константным выражением. Если значение константного выраже-
ния, стоящего после вариантного префикса CASE, совпадает со
значением целого выражения, то выполнение начинается с этого
случая. Если ни один из случаев не подходит, то выполняется
оператор после префикса DEFAULT. Префикс DEFAULT является
необязательным ,если его нет, и ни один из случаев не подхо-
дит, то вообще никакие действия не выполняются. Случаи и вы-
бор по умолчанию могут располагаться в любом порядке. Все
случаи должны быть различными.
Оператор BREAK приводит к немедленному выходу из перек-
лючателя. Поскольку случаи служат только в качестве меток,
то если вы не предпримите явных действий после выполнения
операторов, соответствующих одному случаю, вы провалитесь на
следующий случай. Операторы BREAK и RETURN являются самым
обычным способом выхода из переключателя. Как мы обсудим
позже в этой главе, оператор BREAк можно использовать и для
немедленного выхода из операторов цикла WHILE, FOR и DO.
Проваливание сквозь случаи имеет как свои достоинства,
так и недостатки. К положительным качествам можно отнести
то, что оно позволяет связать несколько случаев с одним дей-
ствием, как было с пробелом, табуляцией и новой строкой в
нашем примере. Но в то же время оно обычно приводит к необ-
ходимости заканчивать каждый случай оператором BREAK, чтобы
избежать перехода к следующему случаю. Проваливание с одного
случая на другой обычно бывает неустойчивым, так как оно
склонно к расщеплению при модификации программы. За исключе-
нием, когда одному вычислению соответствуют несколько меток,
проваливание следует использовать умеренно.
Заведите привычку ставить оператор BREAK после последне-
го случая (в данном примере после DEFAULT), даже если это не
является логически необходимым. В один прекрасный день, ког-
да вы добавите в конец еще один случай, эта маленькая мера
предосторожности избавит вас от неприятностей.
Упражнение 3-1
--------------
Напишите программу для функции EXPAND(S, T), которая ко-
пирует строку S в т, заменяя при этом символы табуляции и
новой строки на видимые условные последовательности, как \N
и \т. используйте переключатель.
Мы уже сталкивались с операторами цикла WHILE и FOR. В
конструкции
WHILE (выражение)
оператор
вычисляется выражение. Если его значение отлично от нуля, то
выполняется оператор и выражение вычисляется снова. Этот
цикл продолжается до тех пор, пока значение выражения не
станет нулем, после чего выполнение программы продолжается с
места после оператора.
Оператор
FOR (выражение 1; выражение 2; выражение 3)
оператор
эквивалентен последовательности
выражение 1;
WHILE (выражение 2) {
оператор
выражение 3;
}
Грамматически все три компонента в FOR являются выражениями.
наиболее распространенным является случай, когда выражение 1
и выражение 3 являются присваиваниями или обращениями к фун-
кциям, а выражение 2 - условным выражением. любая из трех
частей может быть опущена, хотя точки с запятой при этом
должны оставаться. Если отсутствует выражение 1 или выраже-
ние 3, то оно просто выпадает из расширения. Если же отсутс-
твует проверка, выражение 2, то считается, как будто оно
всегда истинно, так что
FOR (;;) {
...
}
является бесконечным циклом, о котором предполагается, что
он будет прерван другими средствами (такими как BREAK или
RETURN).
Использовать ли WHILE или FOR - это, в основном дело
вкуса. Например в
WHILE ((C = GETCHAR())
== ' ' \!\! C == '\N' \!\! C == '\T')
; /* SKIP WHITE SPACE CHARACTERS */
нет ни инициализации, ни реинициализации, так что цикл WHILе
выглядит самым естественным.
Цикл FOR, очевидно, предпочтительнее там, где имеется
простая инициализация и реинициализация, поскольку при этом
управляющие циклом операторы наглядным образом оказываются
вместе в начале цикла. Это наиболее очевидно в конструкции
FOR (I = 0; I < N; I++)
которая является идиомой языка "C" для обработки первых N
элементов массива, аналогичной оператору цикла DO в фортране
и PL/1. Аналогия, однако, не полная, так как границы цикла
могут быть изменены внутри цикла, а управляющая переменная
сохраняет свое значение после выхода из цикла, какова бы ни
была причина этого выхода. Поскольку компонентами FOR могут
быть произвольные выражения, они не ограничиваются только
арифметическими прогрессиями. Тем не менее является плохим
стилем включать в FOR вычисления, которые не относятся к уп-
равлению циклом, лучше поместить их в управляемые циклом
операторы.
В качестве большего по размеру примера приведем другой
вариант функции ATOI, преобразующей строку в ее численный
эквивалент. Этот вариант является более общим; он допускает
присутствие в начале символов пустых промежутков и знака +
или -. (В главе 4 приведена функция ATOF, которая выполняет
то же самое преобразование для чисел с плавающей точкой).
Общая схема программы отражает форму поступающих данных:
- пропустить пустой промежуток, если он имеется
- извлечь знак, если он имеется
- извлечь целую часть и преобразовать ее
Каждый шаг выполняет свою часть работы и оставляет все в
подготовленном состоянии для следующей части. Весь процесс
заканчивается на первом символе, который не может быть
частью числа.
ATOI(S) /* CONVERT S TO INTEGER */
CHAR S[];
{
INT I, N, SIGN;
FOR(I=0;S[I]==' ' \!\!
S[I]=='\N' \!\! S[I]=='\T';I++)
; /* SKIP WHITE SPACE */
SIGN = 1;
IF(S[I] == '+' \!\! S[I] == '-') /* SIGN */
SIGN = (S[I++]=='+') ? 1 : - 1;
FOR( N = 0; S[I] >= '0' && S[I] <= '9'; I++)
N = 10 * N + S[I] - '0';
RETURN(SIGN * N);
}
Преимущества централизации управления циклом становятся
еще более очевидными, когда имеется несколько вложенных цик-
лов. Следующая функция сортирует массив целых чисел по мето-
ду шелла. основная идея сортировки по шеллу заключается в
том, что сначала сравниваются удаленные элементы, а не смеж-
ные, как в обычном методе сортировки. Это приводит к быстро-
му устранению большой части неупорядоченности и сокращает
последующую работу. Интервал между элементами постепенно
сокращается до единицы, когда сортировка фактически превра-
щается в метод перестановки соседних элементов.
SHELL(V, N) /* SORT V[0]...V[N-1]
INTO INCREASING ORDER */
INT V[], N;
{
INT GAP, I, J, TEMP;
FOR (GAP = N/2; GAP > 0; GAP /= 2)
FOR (I = GAP; I < N; I++)
FOR (J=I-GAP; J>=0 && V[J]>V[J+GAP]; J-=GAP) {
TEMP = V[J];
V[J] = V[J+GAP];
V[J+GAP] = TEMP;
}
}
Здесь имеются три вложенных цикла. Самый внешний цикл управ-
ляет интервалом между сравниваемыми элементами, уменьшая его