Основы Си - изучаем язык программирования с нуля

Давай взглянем на фундаментальные принципы, заложенные в языке программирования Си. Это отправная точка в изучении языка, которая позволит нам постичь его базовые концепции и заложить основу для дальнейшего погружения.

Мы рассмотрим типы данных, операторы, выражения и структуры управления потоком.

Мы погрузимся в мир переменных, констант и типов данных, управляющих хранящейся информацией.

Операторы станут нашими инструментами для манипулирования данными, а выражения позволят нам объединять операторы для выполнения более сложных вычислений.

Структуры управления потоком придадут нашим программам структуру и логику, управляя последовательностью выполнения инструкций.

Переменные и основы программирования

В мире программирования все начинается с переменных. Думайте о них как о контейнерах, в которых хранятся данные, используемые вашей программой.Самое важное - знать тип данных переменной. Это определяет, в каком формате данные хранятся.Целые числа (int) содержат целые значения, плавающие числа (float) - числа с плавающей запятой, а символы (char) - отдельные символы.Помимо переменных, операторы выполняют операции с этими данными.Операторы присваивания (=) устанавливают значение переменной, а арифметические операторы (+, -, *, /) выполняют математические операции над числами.

Типы переменных в языке Си

Базовые типы данных

Си предоставляет несколько базовых типов, каждый из которых имеет свой собственный набор характеристик.

**int** - целое число.

**float** - число с плавающей точкой.

**double** - число с двойной точностью (аналогично float, но с более высокой точностью).

Производные типы

Помимо базовых типов, Си также поддерживает производные типы, которые можно создавать на основе базовых:

• Массивы
• Структуры
• Указатели
• Функции

Производные типы расширяют возможности Си и позволяют создавать сложные структуры данных и программы.

Указатели в языке C

При работе с Си вы будете иметь дело с указателями. Указатели указывают на расположение других данных, записанных в памяти.

Их можно рассматривать как ссылки на переменные.

Си использует специальный оператор & для ссылок на адрес переменной.

Во многих языках программирования это называется получением адреса.

Мы используем * для разыменования указателя и получения значения, на которое он указывает.

По сути, указатель хранит адрес памяти другой переменной или массива.

Функции и их прототипы

Представьте себе, что у вас есть множество задач, которые требуется выполнить. Удобно разбить их на составляющие - более мелкие и специализированные единицы.

В программировании C это именно то, что делают функции. Они - строительные блоки, которые выполняют конкретные действия и возвращают результаты.

Но как программе узнать о существовании функций? Вот тут и пригодятся прототипы функций.

Прототипы - это объявления функций, которые сообщают компилятору о типе возвращаемого значения, имени функции и типах параметров.

Это гарантирует, что программа будет знать, как правильно вызывать функции и использовать их возвращаемые значения.

Итак, при написании программ на C помните о функциях и прототипах функций. Они являются ключевыми инструментами, которые помогут вам организовать и структурировать ваш код, делая его более читаемым, понятным и управляемым.

## Обработка сбоев посредством кода завершения

При работе в среде программирования возникают ситуации, когда что-то идёт не так. Для эффективного решения подобных проблем целесообразно иметь механизм, позволяющий отслеживать состояние выполнения программы. Таким механизмом и является код возврата. Он отражает результат выполнения функции или программы.

Код возврата равен целому числу, принимающему различные значения в зависимости от различных сценариев. Обычно 0 трактуется как успех, а другие значения – как сбои. Это позволяет перехватить непредвиденные ситуации и обработать их соответственно.

Например, если функция обработки файла завершается успешно, она может возвращать 0. Если же файл не найден или доступ к нему невозможен, то может возвращаться код, отличный от 0.

Обработка кода возврата позволяет получать информацию о ходе выполнения программы и действовать в соответствии с возникшей ситуацией. Она упрощает отладку, поскольку даёт четкое представление о том, где возникла проблема.

Типичные ошибки новичков в работе с функциями

При освоении основ программирования на Си, начинающие часто совершают типовые ошибки. Это может затормозить прогресс и помешать глубже понять функциональность процедур.

Забывание о возвращаемом значении

Новички иногда забывают указать возвращаемое значение в заголовке функции. В результате компилятор может выдать предупреждение или даже ошибку во время компиляции.

Некорректное использование параметров

Неправильное определение типа параметров или использование параметров, не соответствующих типу функции, может привести к неожиданным результатам или ошибкам во время выполнения программы.

Отсутствие проверки параметров

Некоторые функции должны проверять значения входных параметров. Если параметры неправильные или находятся вне допустимого диапазона, функция должна выдать ошибку или завершить работу. Но нередко новички игнорируют эту проверку, что может привести к неожиданному поведению программы.

Некорректный формат имени функции

Имена функций должны следовать соглашениям о наименовании, принятым в Си. Например, имена должны начинаться с прописной буквы, а слова в составном названии должны разделяться символом подчеркивания. Если имя функции не соответствует этому формату, это может затруднить ее поиск или вызывать конфликты с другими именами.

Неиспользование объявления функции

Перед вызовом функции необходимо объявить ее прототип. Прототип сообщает компилятору о существовании функции и ее параметрах, что помогает предотвратить ошибки при связывании во время компиляции. Новички иногда забывают это сделать, что приводит к ошибкам компиляции.

Ошибки в реализации

Самая частая ошибка – это опечатки и грамматические ошибки в коде функции. Они могут привести к неожиданному поведению, что затрудняет отладку и исправление.

Ввод с консоли

Функция scanf позволяет считывать в переменную введенные пользователем символы.

Синтаксис функции достаточно прост и состоит из двух обязательных параметров: формата и указателя на переменную.

Формат определяет тип данных, который будет считан. Он состоит из символа процента % и спецификатора типа. Например, спецификатор %d указывает, что будет счисляться целое число.

Указатель на переменную содержит адрес памяти, где будет храниться считанное значение.

Вот пример использования функции scanf. Variable_name и format_specifier необходимо заменить на соответствующие значения:

scanf("%format_specifier", &variable_name);

Иногда, мы хотим сказать больше, чем просто "Привет!".

Всего несколько символов в строке % и числа достаточны, чтобы указать:

Стандартные форматы

Запомните, друг, базовые форматы:

d: оно с целыми дружит.

f: это точно? Для вещественных оно.

c: для символов, лакомых кусочков.

s: строки – их тоже не обойдём стороной.

И запаситесь терпением изучить нюансы этих символов, ведь они помогут вам разговаривать с пользователем на одном языке.

Используя эти спецификаторы, можно задавать ширину столбцов, выравнивание текста и количество знаков после запятой.

Для указания типа данных в спецификаторе используется специальный символ, например, %d для целых чисел или %f для чисел с плавающей точкой.

Редактирование кода и компилирование

Написание программ на языке Си требует особого подхода.

Программный код пишется в текстовом редакторе.

Затем, чтобы код можно было исполнить, он переводится в машинный код с помощью компилятора.

Си - компилируемый язык, поэтому компиляция необходима для создания исполняемого файла.

Важно помнить, что код должен быть правильно составлен, иначе компилятор не сможет его перевести.

Значимость комментирования кода

Комментарии - это незаменимый инструмент, который помогает понять и поддерживать программный код. Они выступают в роли заметок и пояснений, облегчая другим (и вам в будущем) понимание того, что и как делает код.

Комментарии могут указывать назначение функций, ход выполнения алгоритмов и логику кода. Ими можно отмечать сложные участки или потенциальные проблемы. Благодаря комментариям можно легко найти и исправить ошибки, а также быстро разобраться в коде, даже если разработчик изначально не участвовал в его написании.

Стили оформления

Существует множество стилей комментирования, но основные принципы остаются неизменными:

1. Комментарии должны быть понятными, краткими и содержать только необходимую информацию.

2. Избегайте тривиальных комментариев, вроде "это функция". Вместо этого дайте описание сути функции.

3. Для разных уровней детализации используйте разные стили комментирования. Например, для кратких пояснений используют однострочные комментарии, а для более подробных - многострочные.

4. Согласованность внутри проекта крайне важна. Выработайте общие правила, которым будут следовать все разработчики.

Отладка с использованием GDB

Отладка - важный этап разработки программного обеспечения, который позволяет находить и устранять ошибки в коде. Одним из мощных инструментов для отладки является отладчик GDB (GNU Debugger). Он позволяет разработчикам пошагово выполнять код, устанавливать точки останова, просматривать значения переменных и регистров.

Основные команды GDB

Некоторые основные команды GDB включают:

| Команда | Описание |

|---|---|

| break | Установить точку останова |

| continue | Продолжить выполнение программы |

| next | Выполнить следующую строку кода |

| step | Выполнить следующую инструкцию |

| print | Распечатать значение переменной |

Использование GDB

Для использования GDB сначала необходимо скомпилировать программу с флагом `-g`, который включает отладочную информацию в исполняемый файл. Затем запустите `gdb` и укажите имя исполняемого файла в качестве аргумента.

После запуска GDB вы можете использовать команды перечисленные выше для отладки программы. Например, чтобы установить точку останова в строке 10 файла `main.c`, введите следующую команду:

break main.c:10

Чтобы запустить программу с точкой останова, введите команду `run`. GDB остановит выполнение программы на строке 10, и вы сможете использовать другие команды GDB для отладки кода.

Я надеюсь, что этот раздел дал вам общее представление об отладке с использованием GDB. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обратитесь к официальной документации GDB.

Вопрос-ответ:

Видео:

9. CS50 на русском: Лекция #9 [Гарвард, Основы программирования, осень 2015 год]