C (programmeertaal)

Logo van C

C is 'n hoëvlak programmeertaal ontwikkel deur Dennis Ritchie by Bell Labs in die vroeë 1970's. Dit is oorspronklik gebruik vir stelselprogrammering, maar het gou getoon dat dit kragtig en buigsaam genoeg is vir ontwikkeling van 'n verskeidenheid van programmatuur.

Die eerste intensiewe program ontwikkel in C is die Unix-bedryfstelsel. Dit word steeds grootliks geassosieer met hierdie bedryfstelsel.

Alhoewel dit 'n hoëvlak programeertaal is, is dit baie soortgelyk aan laevlak programeertale.

Ontwerp

C is 'n prosedure gedrewe taal. Die ontwerp is so opgestel om baie direkte omskakeling vanaf kode tot mikroverwerker instruksies te doen, om minimale hardloop ondersteuning te kort vanaf die sisteem en laevlak toegang tot geheue te verseker. C is dus ideal om programe oor te skryf wat in samestellertaal geskryf is.

C is opgestel om redelik eenvoudig op verkillende platforme gebruik te kan word.'n C program wat die standarde van die taal volg behoort op 'n verskeidenheid platforme te kan hardloop met minimale veranderinge aan die bronkode.

Oorsig

In die C taal word alle uitvoerbare kode omskryf in afsonderlike subroetines bekend as "funksies"(hierdie moet nie verwar word met funksionele programmering nie). Funksie parameters word altyd deur gegee met hul waardes , aangesien verwysings nie werklik in C bestaa nie. Wanneer jy direk 'n veranderlike se waarde verander (meer bekend as werk met verwysings) , word dan eintlik indirek aan die veranderlike verander deur gebruik te maak van wysers.

'n Enkele stelling in C sal geëndig word met 'n kommapunt, terwyl krulhakies gebruik word om groepe van stellings te vorms.

Die C taal het ook die volgende eienskappe:

• Daar is 'n klein, vaste hoeveelheid beskikbare sleutelwoorde.
• Daar is 'n groot hoeveelheid beskikbare logiese en wiskundige operatore, soos +, +=, ++, &, ~, ens.
• Meer as een waarde mag aan 'n veranderlike toegeken word in 'n enkele stelling (slegs die laas toegekende waarde word egter behou)
• Die waarde wat deur funksies terug gestuur word kan geïgroneer word indien nodig.
• Alle datatypes het 'n swak vaste tipe - in ander woorde dit kan maklik omgestel word in 'n ander type (byvoorbeeld om die char 8 as die int 8 te gebruik).
• Die verklarings sintaks stem oorreen met die gebruik van die taal. Daar is byvoorbeeld nie 'n defineer sleutelwoord om aan te dui jy defineer 'n nuwe veranderlike nie, eerder word die veranderlike se tipe gebruik om aan te dui dat 'n nuwe veranderlike gedefineer word (byvoorbeeld nie define num as int; nie maar slegs int num;) Daar is ook nie 'n sleutelwoord vir 'n funksie nie, in plaas daarvan word 'n funksie uitgeken deur rondehakies wat die argument lys omsluit.
• Deur gebruik te maak van die typedef sleutelwoord kan saamgestelde datatipes opgestel word ; daar is ook ander gedefineerde samegestelde tipes
  • Verwante data element kan met die struct sleutelwoord as 'n eenheid behandel word
  • Skikkings kan gebruik word om verskeie van 'n enkele data tipe te verklaar. Dit werk as 'n effektiewe groep van data wat sekwensieel in geheue gestoor word. Die soek van 'n spesifieke elemenet kan dis met wyser operasies uitgevoer word. Daar is geen skikking sleutelwoord nie, eerder word blokhakkies na die veranderlike aangedui om die skikking te defineer (byvoorbeeld int maande[12] defineer 12 int's, wat almal gevind kan word deur gebruik te maak van die maande veranderlike naam.)
  • Enumerated tipes is ook moontlik met die enum sleutelwoord. Dit stel sekere terme direk gelyk aan spesifieke waardes.
  • Strings word nie as 'n afsonderlike datatipe behandel nie, maar eerder as 'n skikking van karakters met "\0" aan die einde.
• Laevlak toegang tot geheue is moontlik deur masjienaddresse na wysers toe om te skakel.
• Prosedures (funksies wat nie waardes terugvoer nie), is 'n spesiale tipe funksie wat die tipe void gegee word.
• Funksies moet afsonderlik van mekaar gedefineer word
• Verskeie tipe komplekse funksies, soos nodig vir intree, uittree, string-manipulasie en ingewikkelde wiskundige operasies word gewoonlik gedefineer in spesiale biblioteke.

Vroee opvattings

Die ontstaan van C is hou verband met die ontwikkeling van die Unix bedryfstelsel wat oorspronklik geimplimteer is in saamstellertaal op 'n PDP-7 deur Ken Thompson en Dennis Ritchie. Hulle wou later die nuwe bedryfstelsel gebruik op 'n PDP-11. Hul eerste oorweeging was om die sisteem te herskryf met die B programmeertaal, maar daardie taal kon nie die PDP=11 ten volle benut nie. C se ontwikkelling het dus begin in 1972 op die PDP-11 Unix sisteem en het eerste verskyn in Unix-2. Die taal was nie oorspronklik geskryf om gebruik oor 'n verskeidenheid platforme te vergemaklik nie, maar met samestellers soos Honeywell 600 kon verskeie ander sisteme op C gebruik. Die naam C is slegs die volgende letter in die alfabet na die vorige programmeertaal, B. Die Unix bedryfstelsel was daarna herontwikkel in C. Teen 1973, met die gebruik van saamgestelde datatipes, was C kragtig genoeg dat die meerderheid van die Unix opstelling in C gedoen kon word.

K&R C

In 1978 was die eerste uitgawe van The C Programming Langauge gedruk. Die boek het gedien as die eerste informele omskrywing van die programmeertaal. Programmeerders het na die boek verwys as "K&R" en die boek het vir jare as die informele spesifisering van die C taal gedien. Die tweede uitgawe van die boeke het die ANSI C standaard gedek.

K&R het verskeie eienskappe van die C taal beskryf:

• Die standard invoer/afvoer biblioteek
• long int datatipe
• unsigned int datatipe
• Samestellings tussen toekenning en operators in die vorm (operator=). Hierdie was gedoen om moontlik dubbelsinnigheid te verwyder met uitdrukkings soos i =- 10 waar dit geïnterpreteer kan word as i =- 10 of as i = -10

Baie jare nadat 1989 ANSI C bekend gestel is het mense steeds K&R C gebruik om te verseker dat dit op die maksimum hoeveelheid platforme kan werk ( om te verseker dat kode steeds sal werk selfs op ouer samestellers).

K&R C se funksie definisies het geen informasie bevat oor die argument van die funksie nie en dus kon daar foute wees met die hoeveelheid parameters wat 'n samesteller nie sou optel nie.'

Die volgende addisionele funksies was bygevoeg tot K&R C:

• void funksies (funksies wat geen afvoer het nie)
• funksies wat struct of union tipes as afvoer het (eerder as wysers na die datastrukture)
• waarde toekenning vir struct datatipes
• enumerated datatipes

Die gebrek aan 'n ooreenkoms by een standaard biblioteek sowel as die C taal se hoë gebruik het daartoe gely dat sekere vorme van standardiseering nodig was vir die taal.

Ansi C en ISO C

In 1983 het die Amerikaanse Nasionale Standarde Instituut(ANSI) begin om 'n standaard spesifikasie vir C te skep. In 1990 het die Internasionale Organisasie vir Standaardiseering (ISO) hul eie weergawe van C, ISO C, geskep.

C99

Die C standardtaal was herontwerp in die lae 1990's. met die nuwe weergawe bekend gestel as C99. Dit was sedert sy vrystelling reeds 3 keer aangepas deur Technical Corrigenda.

C99 het verskeie nuwe eienskappe van die taal bekendgestel, insluited inlyn funksies, nuwe data tipes( insluitend long long int en 'n complex tipe om komplekse getalle voor te stel) , skikkings met stelbare lengtes , veranderlike skikking lede , ondersteuning vir nuwe makros en ondersteuning vir kommentaar wat begin met // (op voorwaarde dit dit op een lyn geskryf word). Baie van hierdie eienskappe was reeds ingesluit as deel van sekere C samestellers.

C11

Teen 2007 was die C taal weereens herontwerp , met die informele naam "C1X" totdat dit amptelik vrygestel is op 2011-12-08.

Sintaks

Karakters

Die basiese C opstelling herken die volgende karakters:

• Hoofletters en kleinletters :a–z A–Z
• Desimale syfers: 0–9
• Grafiese karakters ! " # % & ' ( ) * + , - . / : ; < = > ? [ \ ] ^ _ { | } ~
• Whitespace karakters

Sleutelwoorde

C het 32 standaard sleutelwoorde. Hierdie verwys na spesifieke programmerings instruksies wat vir geen ander doel as dit waarvoor hulle gedefineerd is gebruik kan word nie. Hierdie woorde se gebruik is dus beperk tot 'n spesifieke doeleiende en mag nie as veranderlike,funksie of ander name gebruik word nie.

auto break case char const continue default do

double else enum extern float for goto if

int long register return short signed sizeof static

struct switch typedef union unsigned void volatile while

Soos gesien kan word uit die "Hello World" voorbeeld , is die funksie printf nie 'n sleutelwoord nie terwyl return is. Dit is omdat printf in 'n verkseidenheid manier vir verskillende platforme gedefineerd kan word. In die voorbeeld is printf in stdio.h gedefineerd en sal dit 'n string op die relevante venster vertoon. Op byvoorbeeld 'n verwerkerbord kan printf gedefineerd word om data oor 'n konneksie te stuur. Die ander data punt is dan verantwoordelik om iets met die data te doen. Hierdie verskil van return, wat altyd in enige c program dieselfde sal doen (naamlik dit sal terug gaan na die roeperfunksie met die argument wat saam met dit gegee is.)

C99 het vyf addisionele sleutelwoorde bygedra: _Bool , _Imaginary, restrict , _Complex ,inline

C11 het 11 addisionele sleutelwoorde bygedra: _Alignas , _Atomic, _Noreturn, _Thread_local,_Alignof,_Generic,_Static_assert

Operators

Operators is die simbole wat C gebruik om te bepaal wat gedoen moet word vir 'n gegewe stelling.

• Toekenning: =
• Gelykheid : == , en ongelykheid: !=
• grootte van objekte:sizeof
• wiskundig: +, -, *, /, %
• aangepaste toekenning: +=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>=
• boolse logika: !, &&, ||
• tipe verandering: (nuwe tipe bv int)
• per-bis logika:~, &, |, ^
• per-bis skyf: <<, >>
• voorwardelike evalueering: ? :
• roep van funksies: ( )
• inkrement en dekrement: ++, --
• kies van lede: ., ->
• verhouding van ordes: <, <=, >, >=
• volgordes: ,
• groepering van substellings: ( )
• referencing and dereferencing: &, *, [ ]

Datatipes

Die datatipes in C is staties en swak (met ander woorde, dit in moontlik om een vanderlike met 'n sekere datatipe in 'n ander datatipe om te sit), wat dit soortgelyk maak aan ander tale soos Pascal (programmeertaal). Daar is ingeboude tipes vir meeste heelgetalle met verskeie groottes, beide signed en unsigned en karakters. C99 het 'n boolse datatipe bygevoeg. Daar is ook afgeleide tipes soos skikkings , wysers en saamgestelde datatipes (struct) .

C word gereeld gebruik in laevlak stelselprogrammering waar dit nodig mag wees om die tipesisteem te manipuleer. Byvoorbeeld, die programmeerder kan twee veranderlikes met verskillende datatipes met mekaar vergelyk deur die een veranderlike in se tipe te verander, of van wysers gebruik maak om die veranderlikes in ander maniere te vergelyk.

Wysers

C laat toe die gebruik van wysers , wat die address van 'n objek of funksie in die geheue stoor. Wyser kan dan gebruik word om die data by address waarna dit wys te gebruik. Daar is ook spesiale wiskundige operasies wat gedefineerd is vir wysers. 'n Wyser se tipe word bepaald deur die datatipe waartoe dit wys.(Byvoorbeeld 'n int wyser sal die address van 'n int stoor). Die wyser wiskunde word outomaties aangepas vir die grootte van die datatipe waartoe gewys word.

Strings kan gemanipuleer word deur gebruik te maak van wysers na karakterskikkings. Dinamiese geheuetoekenning kan gedoen word met wysers. Verskeie saamgestelde datatipes , soos binêrebome word geïmplementeer deur gebruik te maak van wysers. Wysers na funksies kan nuttig wees om funksies as argumente aan hoër orde funksies te gee.

'n Null wyser wys direk na 'n geen geldige address. Om na daardie address toe te gaan sal dus meestal 'n segmentfout as gevolg hê. Null wysers word dus gebruik vir spesiale gevalle wat "nie bestaan nie" , soos om die volgende object in die laaste object in 'n tou te beskryf.

Skikkings

Skikkings in C is gewoonlik van 'n vaste groote en tipe soos gedefineerd teen saamstel tyd.

"Hello, world!" Voorbeeld

Die volgende C kode is 'n eenvoudige program wat bloot die string "Hello, world!" druk op die skerm:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, world!\n");

    return 0;

}

#include <stdio.h>

Hierdie lyn veroorsaak die voorverwerker ('n program wat die kode verwerk voordat dit vertaal word) om die inhoud van die stdio.h lêer in die plek van hierdie lyn in te voeg. stdio.h vorm deel van die standaard C biblioteek, en bevat definisies vir verskeie funksies om I/O te behandel, soos printf.

int main() {

Die volgende lyn verklaar die main funksie. In C programme dien die main funksie as beginpunt vir die program deurdat dit die eerste funksie is wat geroep word deur die bedryfstelsel wanneer die program uitgevoer word. Die int spesifiseer dat die funksie 'n heelgetal waarde as afvoer lewer. Die hakies aan die einde van main spesifiseer dat die funksie geen argumente neem nie; dit kan ook as (void) geskryf word. Die krulhakies dui die bestek van die funksie aan.

    printf("Hello, world!\n");

Hierdie lyn roep die printf funksie met een argument (die string "Hello, world!\n") om die boodskap te vertoon op die skerm. Die funksie se implementasie word bevat in 'n sogenoemde biblioteek wat bekend staan as die standaard C biblioteek, wat 'n groot hoeveelheid nuttige funksies bevat.

    return 0;

}

Omdat main verklaar is met 'n int afvoer, moet die funksie spesifiseer watter waarde terug gestuur gaan word na die funksie/omgewing wat dit geroep het. In hierdie geval word 'n 0 terug gestuur. In UNIX stelsels is die konvensie dat 'n afvoer van 0 van die program (in hierdie geval, vanaf die main funksie) beteken dat die program suksesvol uitgevoer het, terwyl enige ander waarde 'n fout aandui.