Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Послесловие

Как программисты мы мечтаем о прекрасных программах, которые бы просто работали и желательно с первой же попытки. Реальность иная: трудно сразу написать правильную программу и предотвратить внесение в нее ошибок по мере того, как вы (и ваши коллеги) станете ее улучшать. Тестирование, включая проектирование с учетом тестирования, — это главный способ, гарантирующий, что система в итоге действительно будет работать. Живя в высокотехнологичном мире, мы должны в конце рабочего дня с благодарностью вспомнить о тестировщиках (о которых часто забывают).

Глава 27 Язык программирования С

“С — это язык программирования

со строгим контролем типов и слабой проверкой”.

Деннис Ритчи (Dennis Ritchie)

Данная глава представляет собой краткий обзор языка программирования С и его стандартной библиотеки с точки зрения человека, знающего язык С++. В ней перечислены свойства языка С++, которых нет в языке C, и приведены примеры того, как программистам на языке С обойтись без них. Рассмотрены различия между языками C и C++, а также вопросы их одновременного использования. Приведены примеры ввода-вывода, список операций, управление памятью, а также иллюстрации операций над строками.

27.1. Языки С и С++: братья

Язык программирования С был изобретен и реализован Деннисом Ритчи (Dennis Ritchie) из компании Bell Labs. Он изложен в книге The C Programming Language Брайана Кернигана (Brian Kernighan) и Денниса Ритчи (Dennis Ritchie) (в разговорной речи известной как “K&R”), которая, вероятно, является самым лучшим введением в язык С и одним из лучших учебников по программированию (см. раздел 22.2.5). Текст исходного определения языка С++ был редакцией определения языка С, написанного в 1980 году Деннисом Ритчи. После этого момента оба языка стали развиваться самостоятельно. Как и язык C++, язык C в настоящее время определен стандартом ISO.

Мы рассматриваем язык С в основном как подмножество языка С++. Следовательно, с точки зрения языка С++ проблемы описания языка С сводятся к двум вопросам.

• Описать те моменты, в которых язык С не является подмножеством языка C++.

• Описать те свойства языка С++, которых нет в языке C, и те возможности и приемы, с помощью которых этот недостаток можно компенсировать.

Исторически современный язык С++ и современный язык С являются “братьями”. Они оба являются наследниками “классического С”, диалекта языка С, описанного в первом издании книги Кернигана и Ритчи The C Programming Language, в который были добавлены присваивание структур и перечислений.

В настоящее время практически повсеместно используется версия C89 (описанная во втором издании книги K&R [12] ). Именно эту версию мы излагаем в данном разделе. Помимо этой версии, кое-где все еще по-прежнему используется классический С, и есть несколько примеров использования версии C99, но это не должно стать проблемой для читателей, если они знают языки C++ и C89.

Языки С и С++ являются детищами Исследовательского центра компьютерных наук компании Bell Labs (Computer Science Research Center of Bell Labs), МюррейХилл, штат Нью-Джерси (Murray Hill, New Jersey) (кстати, мой офис находился рядом с офисом Денниса Ритчи и Брайана Кернигана).

12

Перевод на русский язык: Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования C, 2-е изд. — М.: ИД Вильямс, 2006.

Оба языка в настоящее время определены и контролируются комитетами по стандартизации ISO. Для каждого языка разработано множество реализаций. Часто эти реализации поддерживают оба языка, причем желаемый язык устанавливается путем указания расширения исходного файла. По сравнению с другими языками, оба языка, С и С++, распространены на гораздо большем количестве платформ.

Оба языка были разработаны и в настоящее время интенсивно используются для решения сложных программистских задач. Перечислим некоторые из них.

• Ядра операционных систем.

• Драйверы устройств.

• Встроенные системы.

• Компиляторы.

• Системы связи.

Между эквивалентными программами, написанными на языках С и С++, нет никакой разницы в производительности.

Как и язык C++, язык C очень широко используется. Взятые вместе, они образуют крупнейшее сообщество по разработке программного обеспечения на Земле.

27.1.1. Совместимость языков С и С++

Часто приходится встречать название “C/C++.” Однако такого языка нет. Употребление такого названия обычно является признаком невежества. Мы используем такое название только в контексте вопросов совместимости и когда говорим о крупном сообществе программистов, использующих оба этих языка.

Язык С++ в основном, но не полностью, является надмножеством языка С. За несколькими очень редкими исключениями конструкции, общие для языков С и С++, имеют одинаковый смысл (семантику). Язык С++ был разработан так, чтобы он был “как можно ближе к языку С++, но не ближе, чем следует”. Он преследовал несколько целей.

• Простота перехода.

• Совместимость.

Многие свойства, оказавшиеся несовместимыми с языком С, объясняются тем, что в языке С++ существует более строгая проверка типов.

Примером программы, являющейся допустимой на языке С, но не на языке С++, является программа, в которой ключевые слова из языка С++ используются в качестве идентификаторов (раздел 27.3.2).

 int class(int new, int bool); /* C, но не C++ */

Примеры, в которых семантика конструкции, допустимой в обоих языках, отличается в них, найти труднее, но все же они существуют.

 int s = sizeof('a'); /* sizeof(int), обычно 4 в языке C и 1 в языке C++ */

Строковый литерал, такой как 'a' , в языке С имеет тип int и char — в языке C++. Однако для переменной ch типа char в обоих языках выполняется условие sizeof(ch)==1.

Информация, касающаяся совместимости и различий между языками, не так интересна. В языке С нет никаких изощренных методов программирования, которые стоило бы изучать специально. Вам может понравиться вывод данных с помощью функции printf (раздел 27.6), но за исключением этой функции (а также некоторых попыток пошутить) эта глава имеет довольно сухое и формальное содержание. Ее цель проста: дать читателям возможность читать и писать программы на языке С, если возникнет такая необходимость. Она содержит также предупреждения об опасностях, которые очевидны для опытных программистов, работающих на языке С, но, как правило, неожиданных для программистов, работающих на языке С++. Мы надеемся, что вы научитесь избегать этих опасностей с минимальными потерями.

Большинство программистов, работающих на языке С++, рано или поздно так или иначе сталкиваются с программами, написанными на языке С. Аналогично, программисты, создающие программы на языке С, часто вынуждены работать с программами, написанными на языке С++. Большинство из того, что мы описываем в этой главе, уже знакомо программистам, работающим на языке С, но некоторые из этих сведений могут быть отнесены к уровню экспертов. Причина проста: не все имеют одинаковое представление об уровне экспертов, поэтому мы описываем то, что часто встречается в реальных программах. Рассуждения о вопросах совместимости может быть дешевым способом добиться незаслуженной репутации “эксперта по языку С”. Однако следует помнить: реальный опыт достигается благодаря практическому использованию языка (в данном случае языка С), а не изучению эзотерических правил языка (как это излагается в разделах, посвященных совместимости).