большинство ЭВМ, а именно, с символами, числами и адресами.
Они могут объединяться и пересылаться посредством обычных
арифметических и логических операций, осуществляемых реаль-
ными ЭВМ.
В языке “C” отсутствуют операции, имеющие дело непос-
редственно с составными объектами, такими как строки симво-
лов, множества, списки или с массивами, рассматриваемыми как
целое. Здесь, например, нет никакого аналога операциям PL/1,
оперирующим с целыми массивами и строками. Язык не предос-
тавляет никаких других возможностей распределения памяти,
кроме статического определения и механизма стеков, обеспечи-
ваемого локальными переменных функций; здесь нет ни
“куч”(HEAP), ни “сборки мусора”, как это предусматривается в
АЛГОЛЕ-68. Наконец, сам по себе “C” не обеспечивает никаких
возможностей ввода-вывода: здесь нет операторов READ или
WRITE и никаких встроенных методов доступа к файлам. Все эти
механизмы высокого уровня должны обеспечиваться явно вызыва-
емыми функциями.
Аналогично, язык “C” предлагает только простые, после-
довательные конструкции потоков управления: проверки, циклы,
группирование и подпрограммы, но не мультипрограммирование,
параллельные операции, синхронизацию или сопрограммы.
Хотя отсутствие некоторых из этих средств может выгля-
деть как удручающая неполноценность (“выходит, что я должен
обращаться к функции, чтобы сравнить две строки символов
?!”), но удержание языка в скромных размерах дает реальные
преимущества. Так как “C” относительно мал, он не требует
много места для своего описания и может быть быстро выучен.
Компилятор с “C” может быть простым и компактным. Кроме то-
го, компиляторы легко пишутся; при использовании современной
технологии можно ожидать написания компилятора для новой ЭВМ
за пару месяцев и при этом окажется, что 80 процентов прог-
раммы нового компилятора будет общей с программой для уже
существующих компиляторов. Это обеспечивает высокую степень
мобильности языка. Поскольку типы данных и стуктуры управле-
ния, имеющиеся в “C”, непосредственно поддерживаются боль-
шинством существующих ЭВМ, библиотека, необходимая во время
прогона изолированных программ, оказывается очень маленькой.
На PDP -11, например, она содержит только программы для
32-битового умножения и деления и для выполнения программ
ввода и вывода последовательностей. Конечно, каждая реализа-
ция обеспечивает исчерпывающую, совместимую библиотеку функ-
ций для выполнения операций ввода-вывода, обработки строк и
распределения памяти, но так как обращение к ним осуществля-
ется только явно, можно , если необходимо, избежать их вызо-
ва; эти функции могут быть компактно написаны на самом “C”.
· 8 -
Опять же из-за того , что язык “C” отражает возможности
современных компьютеров, программы на “C” оказываются доста-
точно эффективными, так что не возникает побуждения писать
вместо этого программы на языке ассемблера. Наиболее убеди-
тельным примером этого является сама операционная система
“UNIX”, которая почти полностью написана на “C”. Из 13000
строк программы системы только около 800 строк самого низко-
го уровня написаны на ассемблере. Кроме того, по существу
все прикладное программное обеспечение системы “UNIX” напи-
сано на “C”; подавляющее большинство пользователей системы
“UNIX”(включая одного из авторов этой книги) даже не знает
языка ассемблера PDP-11.
Хотя “C” соответствует возможностям многих ЭВМ, он не
зависит от какой-либо конкретной архитектуры машины и в силу
этого без особых усилий позволяет писать “переносимые” прог-
раммы, т.е. программы, которые можно пропускать без измене-
ний на различных аппаратных средствах. В наших кругах стал
уже традицией перенос программного обеспечения, разработан-
ного на системе “UNIX”, на системы ЭВМ: HONEYWELL, IBM и
INTERDATA. Фактически компиляторы с “C” и программное обес-
печение во время прогона программ на этих четырех системах,
по-видимому, гораздо более совместимы, чем стандартные вер-
сии фортрана американского национального института стандар-
тов (ANSI). Сама операционная система “UNIX” теперь работает
как на PDP-11, так и на INTERDATA 8/32. За исключением прог-
рамм, которые неизбежно оказываются в некоторой степени ма-
шинно-зависимыми, таких как компилятор, ассемблер и отлад-
чик. Написанное на языке “C” программное обеспечение иден-
тично на обеих машинах. Внутри самой операционной системы
7000 строк программы, исключая математическое обеспечение
языка ассемблера ЭВМ и управления операциями ввода-вывода,
совпадают на 95 процентов.
Программистам, знакомым с другими языками, для сравне-
ния и противопоставления может оказаться полезным упоминание
нескольких исторических, технических и философских аспектов
“C”.
Многие из наиболее важных идей “C” происходят от гораз-
до более старого, но все еще вполне жизненного языка BCPL ,
разработанного Мартином Ричардсом. Косвенно язык BCPL оказал
влияние на “C” через язык “B”, написанный Кеном Томпсоном в
1970 году для первой операционной системы “UNIX” на ЭВМ
PDP-7.
Хотя язык “C” имеет несколько общих с BCPL характерных
особенностей, он никоим образом не является диалектом пос-
леднего. И BCPL и “B” - “безтипные” языки; единственным ви-
дом данных для них являются машинное слово, а доступ к дру-
гим объектам реализуется специальными операторами или обра-
щением к функциям. В языке “C” объектами основных типов дан-
ных являются символы, целые числа нескольких размеров и чис-
ла с плавающей точкой. Кроме того, имеется иерархия произ-
водных типов данных, создаваемых указателями, массивами,
структурами, объединениями и функциями.
· 9 -
Язык “C” включает основные конструкции потока управле-
ния, требуемые для хорошо структуированных программ: группи-
рование операторов, принятие решений (IF), циклы с проверкой
завершения в начале (WHILE, FOR) или в конце (DO) и выбор
одного из множества возможных вариантов (SWITCH). (Все эти
возможности обеспечивались и в BCPL, хотя и при несколько
отличном синтаксисе; этот язык предчувствовал наступившую
через несколько лет моду на структурное программирование).
В языке “C” имеются указатели и возможность адресной
арифметики. Аргументы передаются функциям посредством копи-
рования значения аргумента , и вызванная функция не может
изменить фактический аргумент в вызывающей программе. Если
желательно добиться “вызова по ссылке”, можно неявно пере-
дать указатель, и функция сможет изменить объект, на который
этот указатель указывает. Имена массивов передаются указани-
ем начала массивов, так что аргументы типа массивов эффек-
тивно вызываются по ссылке.
К любой функции можно обращаться рекурсивно, и ее ло-
кальные переменные обычно “автоматические”, т.е. Создаются
заново при каждом обращении. Описание одной функции не может
содержаться внутри другой, но переменные могут описываться в
соответствии с обычной блочной структурой. Функции в “C” -
программе могут транслироваться отдельно. переменные по от-
ношению к функции могут быть внутренними, внешними, но из-
вестными только в пределах одного исходного файла, или пол-
ностью глобальными. Внутренние переменные могут быть автома-
тическими или статическими. Автоматические переменные для
большей эффективности можно помещать в регистры, но объявле-
ние регистра является только указанием для компилятора и ни-
как не связано с конкретными машинными регистрами.
Язык “C” не является языком со строгими типами в смысле
паскаля или алгола 68. Он сравнительно снисходителен к пре-
образованию данных, хотя и не будет автоматически преобразо-
вывать типы данных с буйной непринужденностью языка PL/1.
Существующие компиляторы не предусматривают никакой проверки
во время выполнения программы индексов массивов, типов аргу-
ментов и т.д.
В тех ситуациях, когда желательна строгая проверка ти-
пов, используется специальная версия компилятора. Эта прог-
рамма называется LINT очевидно потому, она выбирает кусочки
пуха из вашей программы. Программа LINT не генерирует машин-
ного кода, а делает очень строгую проверку всех тех сторон
программы, которые можно проконтролировать во время компиля-
ции и загрузки. Она определяет несоответствие типов, несов-
местимость аргументов, неиспользованные или очевидным обра-
зом неинициализированные переменные, потенциальные трудности
переносимости и т.д. Для программ,которые благополучно про-
ходят через LINT, гарантируется отсутствие ошибок типа при-
мерно с той же полнотой, как и для программ, написанных,
например, на АЛГОЛЕ-68. Другие возможности программы LINT
будут отмечены, когда представится соответствующий случай.
· 10 -
Наконец, язык “C”, подобно любому другому языку, имеет
свои недостатки. Некоторые операции имеют неудачное старшин-
ство; некоторые разделы синтаксиса могли бы быть лучше; су-
шествует несколько версий языка, отличающихся небольшими де-
талями. Тем не менее язык “C” зарекомендовал себя как исклю-
чительно эффективный и выразительный язык для широкого раз-
нообразия применений программирования.
Содержание книги организовано следующим образом. Глава
1 является учебным введением в центральную часть языка “C”.
Цель - позволить читателю стартовать так быстро,как только
возможно, так как мы твердо убеждены, что единственный спо-
соб изучить новый язык - писать на нем программы. При этом ,
однако, предполагается рабочее владение основными элементами
программирования; здесь не объясняется, что такое ЭВМ или