Язык программирования Си для персонального компьютера

Бочков C. О.

Субботин Д. М.

ОПЕРАТОРЫ

 

 

Введение

Операторы языка Си управляют процессом выполнения программы. Набор операторов языка Си содержит все управляющие конструкции структурного программирования. Ниже представлен полный список операторов:

пустой оператор

составной оператор или блок

оператор-выражение

условный оператор if

оператор пошагового цикла for

оператор цикла с предусловием while

оператор цикла с постусловием do

оператор продолжения continue

оператор-переключатель switch

оператор разрыва break

оператор перехода goto

оператор возврата return

В составе некоторых операторов используются выражения, выполняющие роль условий. В зависимости от значения такого условного выражения выбирается та или иная последовательность действий. В языке Си отсутствуют булевские выражения как самостоятельный класс выражений; в качестве условных выражений применяются обычные выражения языка Си. Значение выражения считается истинным, если оно не равно нулю, и ложным, если равно нулю. Из этого следует, что условные выражения не обязательно должны содержать операции отношения

if(а < 0) …

а могут выглядеть, например, так:

if(а) … или if(а + b)

В теле некоторых операторов языка Си могут содержаться другие операторы. Оператор, находящийся в теле другого оператора, в свою очередь может содержать операторы.

Составной оператор ограничивается фигурными скобками. Все другие операторы заканчиваются точкой с запятой (;). Точка с запятой в языке Си является признаком конца оператора, а не разделителем операторов, как в ряде других языков программирования.

Перед любым оператором языка Си может быть записана метка, состоящая из имени и двоеточия. Операторные метки распознаются только оператором goto (см. раздел 5.12 "Оператор перехода goto").

Программа на языке Си выполняется последовательно, оператор за оператором, за исключением случаев, когда какой-либо оператор явно передает управление в другую часть программы, например при вызове функции или возврате из функции.

 

Пустой оператор

Синтаксис:

;

Действие:

Пустой оператор — это оператор, состоящий только из точки с запятой. Он может появиться в любом месте программы, где по правилам синтаксиса требуется оператор. Выполнение пустого оператора не меняет состояния программы.

Пример:

for(i = 0; i < 10; line[i++] = 0);

Для таких операторов, как do, for, if, while, требуется, чтобы в их теле был хотя бы один оператор. Пустой оператор удовлетворяет требованиям синтаксиса в случаях, когда никаких действий не требуется. В приведенном примере третье выражение в заголовке оператора цикла for инициализирует первые 10 элементов массива line нулем. Тело оператора for состоит из пустого оператора, поскольку нет необходимости в других операторах.

Пустой оператор, подобно любому другому оператору языка Си, может быть помечен меткой. Например, чтобы пометить закрывающую фигурную скобку составного оператора, которая не является оператором, нужно вставить перед ней помеченный пустой оператор.

 

Составной оператор

Синтаксис:

{

[<объявление>]

.

.

.

[<оператор>]

}

Действие:

Действие составного оператора заключается в последовательном выполнении содержащихся в нем операторов, за исключением тех случаев, когда какой-либо оператор явно передает управление в другое место программы.

В начале составного оператора могут содержаться объявления (см. разделы 3.6, 3.6.2). Они служат для определения переменных, локальных для данного блока, либо для распространения на данный блок области действия глобальных объектов.

Пример:

if(i > 0) {

line[i] = х;

х++;

}

Типично использование составного оператора в качестве тела другого оператора, например оператора if. В приведенном примере, если i больше нуля, будут последовательно выполнены операторы, содержащиеся в составном операторе.

Подобно другим операторам языка Си, любой оператор внутри составного оператора может быть помечен. Передача управления по метке внутрь составного оператора возможна, однако если составной оператор содержит объявления переменных с инициализацией, то при входе в блок по метке эта инициализация не будет выполнена и значения переменных будут непредсказуемы.

Можно поставить метку и на сам составной оператор, если только это не оператор, составляющий тело функции.

 

Оператор-выражение

Синтаксис:

<выражение>;

Действие:

<Выражение> вычисляется в соответствии с правилами, изложенными в разделе 4 "Выражения". Отличие оператора-выражения состоит в том, что значение содержащегося в нем выражения никак не используется. Кроме того, он может быть записан лишь там, где по синтаксису допустим оператор.

Примеры:

х = у+3; /*пример 1*/

х++; /*пример 2*/

f(x); /*пример 3*/

В первом примере х присваивается значение у+3. Во втором примере х инкрементируется.

В третьем примере показано выражение вызова функции. Если функция возвращает значение, то обычно оператор-выражение содержит операцию присваивания, чтобы запомнить значение, возвращаемое вызванной функцией. В данном примере возвращаемое значение не используется.

 

Условный оператор if

Синтаксис:

if(<выражение>)

<оператор1>

[else

<оператор2>]

Действие:

Тело условного оператора if выполняется в зависимости от значения <выражения>.

Сначала вычисляется <выражение>. Если значение выражения истинно (не равно нулю), то выполняется <оператор1>. Если же значение выражения ложно, то выполняется <оператор2>, непосредственно следующий за ключевым словом else.

Если значение <выражения> ложно, но конструкция else опущена, то управление передается на оператор, следующий в программе за оператором if.

Пример:

if(i > 0)

У = х/i;

else {

х = 1;

у = f(x);

}

В примере, если i больше нуля, выполняется оператор у=x/i;. Если i меньше или равно нулю, то значение i присваивается переменной х, а значение, возвращаемое функцией f(x), присваивается переменной у.

Вложенность

Оператор if может быть вложен в <оператор1> или <оператор2> другого оператора if. При вложении операторов if рекомендуется для ясности группирования операторов использовать фигурные скобки, ограничивающие <оператор1> и <оператор2>.

Если же фигурные скобки отсутствуют, то компилятор ассоциирует каждое ключевое слово else с ближайшим оператором if, у которого отсутствует конструкция else.

На ключевое слово if можно поставить метку, а на ключевое слово else — нельзя (однако можно поставить метку на <оператор2>, следующий за else).

Примеры.

/* пример 1 — без скобок */

if(i > 0)

if(j > i)

x = j;

else x = i;

/* пример 2 — со скобками */

if(i > 0) {

if(j > i)

x = j;

}

else

x = i;

В первом примере ключевое слово else ассоциируется с внутренним условным оператором if. Если i меньше или равно нулю, то переменной х ничего не присваивается.

Во втором примере фигурные скобки ограничивают внутренний условный оператор if и тем самым делают конструкцию else частью внешнего условного оператора if. Если i меньше или равно нулю, то переменной х присваивается значение i.

 

Оператор пошагового цикла for

Синтаксис:

for([<начальное-выражение>]; [<условное-выражение>]; [<выражение-приращения>])

<оператор>

Действие:

Тело оператора цикла for выполняется до тех пор, пока <условное-выражение> не станет ложным. Если оно изначально ложно, то тело цикла не будет выполнено ни разу. <Начальное-выражение> и <выражение-приращения> обычно используются для инициализации и модификации параметров цикла или других значений.

Первым шагом при выполнении оператора цикла for является вычисление начального выражения, если оно имеется. Затем вычисляется условное выражение и производится его оценка следующим образом:

1) Если условное выражение истинно (не равно нулю), то выполняется тело оператора. Затем вычисляется выражение приращения (если оно есть), и процесс повторяется.

2) Если условное выражение опущено, то его значение принимается за истину и процесс выполнения продолжается, как описано выше. В этом случае оператор цикла for представляет бесконечный цикл, который может завершиться только при выполнении в его теле операторов break, goto, return.

3) Если условное выражение ложно, то выполнение оператора for заканчивается и управление передается следующему за ним оператору в программе. Оператор for может завершиться и при выполнении операторов break, goto, return в теле оператора.

Пример:

for(i = space = tab = 0; i < MAX; i++) {

if(line[i] == '\x20')

space++;

if(line[i] =='\1'){

lab++;

line[i] = '\x20';

}

}

В приведенном примере подсчитываются символы пробела ('\x20') и горизонтальной табуляции ('\1') в массиве символов с именем line и производится замена каждого символа горизонтальной табуляции на пробел.

Сначала i, space и tab инициализируются нулевыми значениями. Затем i сравнивается с константой МАХ. Если i меньше МАХ, то выполняется тело оператора. В зависимости от значения line[i] выполняется тело одного из операторов if (или ни одного из них). Затем переменная i инкрементируется и снова сравнивается с именованной константой МАХ. Тело оператора выполняется до тех пор, пока значение i не станет больше или равно МАХ.

 

Оператор цикла с предусловием while

Синтаксис:

while (<выражение>) <оператор>

Действие:

Тело оператора цикла while выполняется до тех пор, пока значение <выражения> не станет ложным (т.е. равным нулю). Вначале вычисляется <выражение>. Если <выражение> изначально ложно, то тело оператора while вообще не выполняется и управление сразу передается на следующий за телом цикла оператор программы. Если <выражение> истинно, то выполняется тело цикла. Перед каждым следующим выполнением тела цикла <выражение> вычисляется заново. Этот процесс повторяется до тех пор, пока <выражение> не станет ложкам. Оператор цикла while может также завершиться при выполнении операторов break, goto, return внутри своего тела.

Пример:

while (i >= 0) {

slring1[i] = string2[i];

i--;

}

В вышеприведенном примере элементы массива string2 копируются в массив string1. Если i больше или равно нулю, то производится копирование (путем присваивания) очередного элемента, после чего i декрементируется. Когда i становится меньше нуля, выполнение оператора while завершается.

 

Оператор цикла с постусловием do

Синтаксис:

do <оператор> while (<выражение>);

Действие:

Тело оператора цикла do выполняется один или несколько раз до тех пор, пока значение <выражения> не станет ложным (равным нулю). Вначале выполняется тело цикла — <оператор>, затем вычисляется условие — <выражение>. Если выражение ложно, то оператор цикла do завершается и управление передается следующему за оператором while оператору программы. Если значение выражения истинно (не равно нулю), то тело цикла выполняется снова, и снова вычисляется выражение. Выполнение тела оператора цикла do повторяется до тех пор, пока выражение не станет ложным. Оператор do может также завершиться при выполнении в своем теле операторов break, goto, return.

Пример:

do {

у = f(x);

х--;

} while(x > 0);

Вначале выполняется составной оператор. Затем вычисляется выражение х>0. Если оно истинно, то составной оператор выполняется снова, и снопа вычисляется выражение х>0. Тело оператора цикла do выполняется до тех пор, пока значение х не станет меньше или равно нулю.

 

Оператор продолжения continue

Синтаксис:

continue;

Действие:

Оператор продолжения continue передает управление на следующую итерацию в операторах цикла do, for, while. Он может появиться только в теле этих операторов. Остающиеся в теле цикла операторы при этом не выполняются. В операторах цикла do и while следующая итерация начинается с вычисления условного выражения. Для оператора for следующая итерация начинается с вычисления выражения приращения, а затем происходит вычисление условного выражения.

Пример:

while(i-- > 0) {

х = f(i);

if(х == 1)

continue;

else

y = x * x;

}

Тело оператора цикла while выполняется, если i больше нуля. Сначала значение f(i) присваивается х; затем, если х не равен 1, то у присваивается значение квадрата х, и управление передается в заголовок цикла, т. е. на вычисление выражения i-->0. Если же х равен 1, выполняется оператор продолжения continue, и выполнение возобновляется с заголовка оператора цикла while, без вычисления квадрата х.

 

Оператор-переключатель switch

Синтаксис:

switch(<выражение>)

{

[<объявление>]

[case <константное-выражение>:] [<оператор>]

[case <константное-выражение>:] [<оператор>]

[default:] [<оператор>]

}

Действие:

Оператор-переключатель switch предназначен для выбора одного из нескольких альтернативных путей выполнения программы. Выполнение оператора-переключателя начинается с вычисления значения выражения переключения (выражения, следующего за ключевым словом switch в круглых скобках). После этого управление передается одному из <операторов> тела переключателя. В теле переключателя содержатся конструкции case <константное-выражение>:, которые синтаксически представляют собой метки операторов. Константные выражения в данном контексте называются константами варианта. Оператор, получающий управление, — это тот оператор, значение константы варианта которого совпадает со значением выражения переключения. Значение каждой константы варианта должно быть уникальным внутри тела оператора-переключателя.

Выполнение тела оператора-переключателя switch начинается с выбранного таким образом оператора и продолжается до конца тела или до тех пор, пока какой-либо оператор не передаст управление за пределы тела.

Оператор, следующий за ключевым словом default, выполняется, если ни одна из констант варианта не равна значению выражения переключения. Если же слово default опущено, то ни один оператор в теле переключателя не выполняется, и управление передается на оператор, следующий за переключателем в программе.

Выражение переключения должно иметь целочисленный тип. В версии 4 СП MSC этот тип не должен превышать по размеру int; в версии 5 СП MSC и в СП ТС это может быть любой целочисленный тип (в том числе enum). Однако в версии 5 СП MSC выражение переключения всегда преобразуется к типу int. Если при этом преобразовании возможна потеря значащих битов, то компилятор выдаст предупреждающее сообщение. Тип каждой константы варианта также приводится к типу выражения переключения.

Синтаксически конструкции case и default являются метками (однако, на них нельзя передать управление по оператору goto). Метки case и default существенны только при начальной проверке, когда выбирается оператор для выполнения в теле переключателя. Все операторы тела, следующие за выбранным, выполняются последовательно, как бы "не замечая" меток case и default, если только какой-либо из операторов не передаст управление за пределы тела оператора switch. Для выхода из тела переключателя обычно используется оператор разрыва break. Одна из распространенных ошибок состоит в том, что программисты забывают разделять альтернативные операторы в теле переключателя операторами break.

В заголовок составного оператора, формирующего тело оператора switch, можно помещать объявления (см. раздел 5.3), но инициализаторы, включенные в объявления, не будут выполнены, поскольку при выполнении оператора switch управление непосредственно передается на выполняемый оператор внутри тела, обходя строки, которые содержат инициализацию.

Примеры:

/* пример 1 */

switch (с) {

case 'А': capa++;

case 'a': lettera++;

default: total++;

}

/* пример 2 */

switch (i) {

case -1: n++;

break;

case 0: z++;

break;

case 1: p++;

break;

}

/* пример 3 */

switch (i) {

case 1: if(a > 0) {

case 2: b = 3;

} else

case 3: k = 0;

}

В первом примере все три оператора в теле оператора switch выполняются, если значение с равно 'А'. Передача управления осуществляется на первый оператор (capa++;), далее операторы выполняются в порядке их следования в теле.

Если с равно 'а', те инкрементируются переменные lettera и total. Наконец, если с не равно 'А' или 'а', то инкрементируется только переменная total.

Во втором примере в теле оператора switch после каждого оператора следует оператор разрыва break, который осуществляет принудительный выход из тела оператора-переключателя switch. Если i равно -1, переменная n инкрементируется. Оператор break, следующий за оператором n++, вызывает передачу управления за пределы тела переключателя, минуя остающиеся операторы. Аналогично, если i равно нулю, инкрементируется только переменная z; если i равно 1, инкрементируется только переменная р. Передний оператор break не является обязательным, поскольку без него управление все равно перешло бы на конец составного оператора, но он включен для единообразия.

В третьем примере при i, равном 1, будет выполнена следующая последовательность действий:

if(а > 0)

b = 3;

else

k = 0;

При i, равном 2, переменной b будет присвоено значение 3. При i, равном 3, переменная k будет обнулена.

Оператор в теле переключателя может быть помечен множественными метками case, как показано в следующем примере:

switch (с) {

case 'а':

case 'b':

case 'с':

case 'd':

case 'e':

case 'i': hexcvt(c);

}

В этом примере, если выражение переключения примет любое из значений 'а', 'b', 'с', 'd', 'e', 'i', будет вызвана функция hexcvt.

 

Оператор разрыва break

Синтаксис:

break;

Действие:

Оператор разрыва break прерывает выполнение операторов do, for, while или switch. Он может содержаться только в теле этих операторов. Управление передается оператору программы, следующему за прерванным. Появление оператора break вне операторов do, for, while, switch компилятор рассматривает как ошибку.

Если оператор разрыва break записан внутри вложенных операторов do, for, while, switch, то он завершает только непосредственно охватывающий его оператор do, for, while, switch. Если же требуется завершение более чем одного уровня вложенности, следует использовать операторы возврата return и перехода goto.

Пример:

for(i = 0; i < LENGTH; i++) {

for(j = 0; j < WIDTH; j++)

if(lines[i][j] == '\0') break;

lengths[i] = j;

}

В вышеприведенном примере построчно обрабатывается массив строк переменной длины lines. Именованная константа LENGTH задает количество строк в массиве LINES. Именованная константа WIDTH задает максимально допустимую длину строки. Задача состоит в заполнении массива lengths длинами всех строк массива lines. Оператор разрыва break прерывает выполнение внутреннего цикла for при обнаружении признака конца символьной строки ( \0'). После этого i-му элементу одномерного массива length [i] присваивается длина i-й строки в байтах. Управление передается внешнему оператору цикла for. Переменная i инкрементируется и процесс повторяется до тех пор, пока значение i не станет больше или равно значению константы LENGTH.

 

Оператор перехода goto

Синтаксис:

goto <метка>;

.

.

.

<метка>: <оператор>

Действие:

Оператор перехода goto передает управление непосредственно на <оператор>, помеченный <меткой>. Метка представляет собой обычный идентификатор, синтаксис которого описан в разделе 1.3. Область действия метки ограничивается функцией, в которой она определена; из этого следует, во-первых, что каждая метка должна быть отлична от других меток в той же самой функции; во-вторых, что нельзя передать управление по оператору goto в другую функцию.

Помеченный оператор выполняется сразу после выполнения оператора goto. Если оператор с данной меткой отсутствует или существует более одного оператора, помеченного той же меткой, то компилятор сообщает об ошибке. Метка оператора имеет смысл только для оператора goto. При последовательном выполнении операторов помеченный оператор выполняется так же, как если бы он не имел метки.

Можно войти в блок, тело цикла, условный оператор, оператор-переключатель по метке.

Нельзя с помощью оператора goto передать управление на конструкции case и default в теле переключателя.

Пример:

if(errorcode > 0) goto exit;

exit: return (errorcode);

В примере оператор перехода goto передает управление на оператор, помеченный меткой exit, если errorcode больше нуля.

 

Оператор возврата return

Синтаксис:

return [<выражение>];

Действие:

Оператор возврата return заканчивает выполнение функции, в которой он содержится, и возвращает управление в вызывающую функцию. Управление передается в точку вызывающей функции, непосредственно следующую за оператором вызова. Значение <выражения>, если оно задано, вычисляется, приводится к типу, объявленному для функции, содержащей оператор возврата return, и возвращается в вызывающую функцию. Если <выражение> опущено, то возвращаемое функцией значение не определено.

Пример:

main()

{

void draw(int, int);

long sq(int);

у = sq(x);

draw(x, y);

}

long sq(int x)

{

return (x*x);

}

void draw(int x, int y)

{

return,

}

Функция main вызывает две функции, sq и draw. Функция sq возвращает значение квадрата x. Это значение присваивается переменной у. Функция draw объявлена с типом void, как не возвращающая значения. Попытка присвоить значение. возвращаемое функцией draw, привело бы к сообщению компилятора об ошибке.

<Выражение> в операторе возврата return принято заключать в скобки, как показано в примере. Это, однако, не является требованием языка.

Если оператор return отсутствует в теле функции, то управление автоматически передается в вызывающую функцию после выполнения последнего оператора в вызванной функции, т. е. по достижении последней закрывающей фигурной скобки. Возвращаемое значение вызванной функции в этом случае не определено. Если возвращаемое значение не требуется, то функцию следует явно объявлять с типом void.

Распространенной ошибкой является наличие в функции, которая должна возвращать значение, операторов возврата, как с выражением, так и без него.