Большой урок по языку программирования Си

written декабря 20, 2023

Введение в программирование и язык С.

Что такое программирование?

Программирование - это процесс, в котором мы создаем программы для компьютера, чтобы решать различные задачи и проблемы. Для этого мы используем специальные языки программирования, которые помогают нам "общаться" с компьютером.

А что такое язык программирования C?

C - это язык программирования, который был создан в 1972 году Деннисом Ритчи. Он стал основой для многих других популярных языков программирования, таких как C++, C#, Java и других.

C - это универсальный язык программирования, который подходит для создания самых-самых разных программ, от системных приложений до игр и программ для работы с данными.

Зачем нам учить C?

Простота: C имеет небольшой набор ключевых слов и функций, что делает его простым для изучения и использования.
Быстродействие: программы на C обычно работают быстрее по сравнению с другими языками программирования.
Переносимость: программы на C можно легко переносить между разными платформами и операционными системами.
Мощные возможности: C дает нам широкие возможности для работы с памятью, указателями и машинным кодом.

И так, что же входит в программу на C?

Ключевые слова: это особые слова, которые имеют специальное значение для компьютера. Например, int, float, if, while, for, switch и т. д.
Идентификаторы: это имена, которые мы придумываем для переменных, функций, структур и других объектов в программе.
Операторы: это символы или комбинации символов, которые выполняют определенные действия с данными. Например, +, -, *, /, %, ==, !=, &&, || и т. д.
Константы: это значения, которые не меняются, пока программа работает. Например, числа, символы и строки.
Функции: это блоки кода, которые выполняют определенные задачи и могут быть вызваны из других частей программы.

Структура и синтаксис программ на языке C

Основная структура программы на С

Каждая программа на языке C состоит из функций. Функция - это блок кода, который выполняет определенную задачу. Вся программа начинается с выполнения функции main(). Эта функция является точкой входа в программу.

Вот пример простой программы на языке C:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Привет, мир!\n");

    return 0;
}

Давайте разберем этот пример по частям:

#include <stdio.h>: это директива препроцессора, которая подключает заголовочный файл stdio.h. В этом файле содержатся объявления стандартных функций для ввода и вывода, таких как printf().
int main(): это объявление функции main(). Тип int означает, что функция возвращает целочисленное значение. Скобки () указывают, что функция не принимает аргументов.
{}: фигурные скобки определяют начало и конец тела функции. Все инструкции, которые должны быть выполнены функцией, должны быть заключены в фигурные скобки.
printf("Привет, мир!\n");: это вызов функции printf(), которая выводит сообщение "Привет, мир!" на экран. \n - это специальный символ, который означает переход на новую строку.
return 0;: это инструкция возврата. Число 0 указывает, что программа завершилась успешно. Это значение возвращается операционной системе.

Синтаксис языка C

Чтобы написать программы на языке C, нужно знать основные правила синтаксиса:

Регистрозависимость: язык C различает заглавные и строчные буквы. Так, переменные age и Age будут считаться разными.
Точка с запятой: каждая инструкция в языке C должна заканчиваться точкой с запятой (;).
Комментарии: комментарии используются для пояснения кода и игнорируются компилятором. В языке C есть два типа комментариев:
Однострочные комментарии начинаются с // и продолжаются до конца строки.
Многострочные комментарии начинаются с /* и заканчиваются */.

Напишем свою первую программу на C

Давайте напишем программу, которая выводит сообщение "Привет, друг!" на экран:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Привет, друг!\n");

    return 0;
}

Теперь ты знаешь основную структуру программы на языке C и основные правила синтаксиса. :3

Типы данных, переменные и константы в C

А сейчас мы поговорим о типах данных, переменных и константах в языке C. Это основные элементы, с которыми ты будешь работать при написании программ.

Типы данных

В языке C есть несколько основных типов данных, которые используются для хранения различных видов информации:

int: целые числа (например, 42, -7, 0).
float: вещественные числа (числа с плавающей точкой, например, 3.14, 0.001, -0.5).
double: вещественные числа с двойной точностью (более точные, чем float, например, 3.141592653589793).
char: символы (например, 'a', 'Z', '9', '!').

Переменные

Переменная - это именованная область памяти, в которой хранится значение определенного типа. Чтобы использовать переменную в программе, ее нужно объявить, указав тип данных и имя переменной.

Пример объявления переменных:

int age;
float weight;
double pi;
char letter;
_Bool is_happy;

Также можно сразу присвоить значение переменной при объявлении:

int age = 25;
float weight = 70.5;
double pi = 3.141592653589793;
char letter = 'A';

Константы

Константа - это переменная, значение которой не изменяется во время выполнения программы. В языке C константы объявляются с помощью ключевого слова const.

Пример объявления констант:

const int days_in_week = 7;
const float pi = 3.14;
const char new_line = '\n';

Операторы и выражения в С

Что такое операторы?

Операторы - это символы, которые сообщают компилятору, что нужно выполнить специфическую математическую или логическую операцию. В языке С есть разные типы операторов, но сейчас мы сосредоточимся на основных: арифметических, отношения и логических.

Арифметические операторы

Арифметические операторы используются для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание, умножение и т.д.

+ - сложение
- - вычитание
* - умножение
/ - деление
% - остаток от деления

int a = 10;
int b = 20;

printf("%d\n", a + b); // выводит 30
printf("%d\n", a - b); // выводит -10
printf("%d\n", a * b); // выводит 200
printf("%d\n", b / a); // выводит 2
printf("%d\n", b % a); // выводит 0

Операторы отношения

Операторы отношения используются для сравнения двух значений. Результатом всегда будет 1 (истина) или 0 (ложь).

== - равенство
!= - неравенство
> - больше
< - меньше
>= - больше или равно
<= - меньше или равно

int a = 10;
int b = 20;

printf("%d\n", a == b); // выводит 0
printf("%d\n", a != b); // выводит 1
printf("%d\n", a > b); // выводит 0
printf("%d\n", a < b); // выводит 1

В следующем уроке мы погрузимся в мир условных операторов, где ты сможешь применить свои знания об операторах отношения.

Что такое выражения?

Выражение - это комбинация переменных, констант и операторов, которые вычисляются для получения определенного значения. Например:

int a = 10;
int b = 20;
int c;

c = a + b; // выражение, где a + b вычисляется и результат присваивается c

В этом примере a + b - это выражение, которое вычисляется в 30. Затем значение 30 присваивается переменной c.

Условные операторы (if, if-else, switch-case)

Оператор if

Давай начнем с оператора if. Он проверяет условие, и если условие истинно, то выполняет блок кода внутри оператора if.

if (условие) {
   // блок кода
}

Пример использования:

int x = 10;
if (x > 5) {
   printf("x больше 5");
}

Оператор if-else

Оператор if-else позволяет выполнять разные блоки кода в зависимости от того, истинно ли условие или нет. Если условие истинно, выполняется блок кода внутри оператора if, в противном случае выполняется блок кода внутри оператора else.

if (условие) {
   // блок кода, который выполняется, если условие истинно
} else {
   // блок кода, который выполняется, если условие ложно
}

Пример использования:

int x = 10;
if (x > 5) {
   printf("x больше 5");
} else {
   printf("x не больше 5");
}

Оператор if-elif-else

Оператор if-elif-else позволяет выполнять разные блоки кода в зависимости от истинности нескольких условий. Пример использования:

if (условие1) {
   // блок кода, который выполняется, если условие1 истинно
} else if (условие2) {
   // блок кода, который выполняется, если условие1 ложно, но условие2 истинно
} else {
   // блок кода, который выполняется, если условие1 и условие2 ложные
}

Оператор switch-case

Оператор switch-case в языке С используется для множественного выбора. Он выбирает один из многих блоков кода для выполнения на основе значения переменной или выражения.

switch (выражение) {
  case константа1:
    // блок кода, который выполняется, если выражение равно константе1
    break;
  case константа2:
    // блок кода, который выполняется, если выражение равно константе2
    break;
  ...
  default:
    // блок кода, который выполняется, если выражение не равно ни одной из констант
}

Циклы (for, while, do-while)

Цикл for

Самый распространенный и универсальный тип цикла - это for. Вот его общая структура:

for (инициализация; условие; инкремент) {
    // код для выполнения
}

инициализация: здесь мы инициализируем переменную цикла. Это выполняется один раз в начале цикла.
условие: до тех пор, пока это условие истинно, цикл будет продолжаться.
инкремент: здесь мы обновляем значение переменной цикла. Это выполняется после каждого прохода цикла.

Вот пример цикла, который считает от 0 до 100:

for (int i = 0; i != 100; i++) {
    printf("i = %d\n", i);
}

Цикл while

Если ты не знаешь заранее, сколько раз нужно выполнить цикл, то используй while. Вот его структура:

while (условие) {
    // код для выполнения
}

Здесь цикл будет продолжаться до тех пор, пока условие истинно. Помни, что если условие не изменится на ложное, цикл будет идти вечно!

Цикл do-while

Это вариация цла while, который гарантированно выполнится хотя бы один раз, так как проверка условия происходит после выполнения тела цикла. Вот как он выглядит:

do {
    // код для выполнения
} (условие);

Функции: объявление, определение и вызов

Что такое функция?

Функция — это блок кода, который выполняет определенное действие и может быть вызван из другой части программы. Функции позволяют разбивать сложные задачи на более мелкие и управляемые части. Таким образом, функции играют ключевую роль в структурном программировании.

Объявление функции

Перед тем как использовать функцию, ее необходимо объявить. Объявление функции в С выглядит следующим образом:

тип_возвращаемого_значения имя_функции (список_аргументов);

Давай разберем это на примере:

    int my_function(int a, int b);

Здесь int my_function — это имя функции, int a, int b — это аргументы функции, а int — это тип данных возвращаемого значения.

Определение функции

Если объявление функции говорит компилятору о том, как функция будет вызываться, то определение функции описывает, что функция собственно делает. Вот как выглядит определение функции:

тип_возвращаемого_значения имя_функции (список_аргументов) {
  // код функции
}

Пример:

int my_function(int a, int b) {
  int result = a + b;
  return result;
}

Вызов функции

Вызов функции — это просто использование ее в коде. Вот как выглядит вызов функции:

my_function(5, 10);

В этом примере мы вызываем функцию my_function, передавая ей в качестве аргументов числа 5 и 10.

Область видимости и продолжительность переменных

Область видимости переменной

Область видимости переменной - это секция кода, где данная переменная видима и может быть использована. С точки зрения языка программирования C, существуют два основных типа области видимости:

Локальная область видимости - эта область ограничивается блоком кода, в котором определена переменная: функцией, циклом или условным оператором. Такая переменная известна и доступна только внутри этого блока кода. После выхода из блока эта переменная "уничтожается", то есть перестает существовать.
Глобальная область видимости - переменная объявляется вне всех функций и блоков кода и доступна в любой части программы после своего объявления.

Продолжительность переменной

Продолжительность переменной - это период времени, в течение которого переменная существует в памяти при выполнении программы. Существует два типа продолжительности переменных:

Автоматическая продолжительность - такая продолжительность у локальных переменных, которые создаются при входе в блок кода и уничтожаются при выходе из него.
Статическая продолжительность - такая продолжительность у глобальных переменных и статических переменных (объявленных с ключевым словом static). Эти переменные существуют на протяжении всего времени работы программы.

Важно понимать, что область видимости и продолжительность - это разные вещи. Область видимости определяет, где переменная может быть использована, а продолжительность - как долго она существует.

ВНИМАНИЕ: Всегда старайтесь ограничивать область видимости переменных минимальным необходимым уровнем. Это повышает читаемость кода и снижает вероятность ошибок.

Рекурсия

Что такое рекурсия?

Рекурсия в С - это процесс, когда функция вызывает саму себя непосредственно или косвенно. Это очень мощный инструмент, который открывает двери к решению сложных задач, таких как обход деревьев и графов или решение задачи о ханойских башнях, в более простой и элегантной манере.

Что необходимо для рекурсии?

Для реализации функции с рекурсией на языке C нам необходимы два основных компонента:

Базовый случай: Это тот случай, который приводит к окончанию рекурсии. Базовый случай не содержит никаких рекурсивных вызовов.
Рекурсивный случай: Это тот случай, который содержит хотя бы один рекурсивный вызов к самой функции.

Пример рекурсии: вычисление факториала

Один из классических примеров рекурсии - это вычисление факториала числа. Факториал числа n, обозначаемый как n!, это произведение всех целых чисел от 1 до n.

#include <stdio.h>

long long factorial(int n) {
    // базовый случай
    if (n == 0) {
        return 1;
    }
    // рекурсивный случай
    else {
        return n * factorial(n - 1);
    }
}

int main() {
    int number;

    printf("Enter a positive integer: ");
    scanf("%d", &number);

    printf("Factorial of %d = %lld", number, factorial(number));

    return 0;
}

Мы научились основам рекурсии и как её использовать на примере вычисления факториала. Рекурсия - это мощный инструмент, который позволит нам решать более сложные задачи, так что продолжай учиться и экспериментировать!

Массивы и указатели: объявление, инициализация и использование

Массивы

Массив - это набор элементов одного типа. В C, вы можете объявить массив следующим образом:

type arrayName[arraySize];

где type - это любой валидный тип данных C, arrayName - имя массива, а arraySize - это положительное целое число, определяющее количество элементов в массиве.

Давайте объявим массив целых чисел:

int numbers[5];

Теперь у нас есть массив numbers, который может содержать 5 целых чисел.

Инициализация массива происходит так:

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

А что если мы хотим получить доступ к определенному элементу массива? Это очень просто, используйте индексацию:

int firstNumber = numbers[0]; // Получаем первый элемент массива

Обратите внимание, что индексация начинается с 0, а не с 1.

Указатели

Указатель - это переменная, значение которой является адресом другой переменной. Объявление указателя выглядит так:

type *var-name;

где type - это любой валидный тип данных C, а var-name - это имя указателя.

Давайте объявим указатель на целое число:

int *p;

Теперь у нас есть указатель p, который может хранить адрес переменной целого типа.

Как получить адрес переменной? Используйте оператор &:

int x = 10;
p = &x; // Теперь p хранит адрес переменной x

Вернуться к значению, на которое указывает указатель, можно с помощью оператора разыменования *:

int xValue = *p; // Теперь xValue содержит значение 10

Строки: работа с символами и строками

Что такое строки в C?

В языке программирования С строка представляет собой массив символов. Все строки заканчиваются нулевым символом \0, который служит для указания конца строки.

char string[6] = "Hello";

В этом коде "Hello" - это строка. Она состоит из пяти символов, и мы используем массив из шести элементов, чтобы уместить все символы вместе с нулевым символом.

Работа со строками

Работа со строками в C может быть немного запутанной, поскольку строковый тип данных не встроен напрямую в язык. Но не волнуйтесь, мы разберемся с этим!

Существует несколько функций, которые значительно облегчают работу со строками:

strlen() - определение длины строки.
strcpy() - копирование строки.
strcat() - конкатенация (склеивание) строк.
strcmp() - сравнение строк.

#include <string.h>

char str1[10] = "Hello";
char str2[10] = "World";
char str3[20];

strcpy(str3, str1); // Копируем str1 в str3
strcat(str3, str2); // Добавляем str2 к str3

printf("Результат: %s", str3); // Выводим результат

В этом коде мы объединяем две строки и выводим результат.

Безопасные функции для работы со строками

У функций работы со строками есть их безопасные аналоги. Они защищают от так называемых "атак переполнения буфера", когда из-за ошибок в коде в буфер записывается больше данных, чем предусмотрено, что может привести к сбоям и уязвимостям в программе. (Кстати, я хочу потом рассказать вам о таких атаках в последующих уроках!)

В С есть функции strncpy(), strncat() и strncmp(), которые позволяют указать максимальное количество символов для копирования, добавления или сравнения. Это может помочь предотвратить переполнение буфера.

char str1[10] = "Hello";
char str2[10] = "World";
char str3[20];

// Копируем не более 9 символов из str1 в str3
strncpy(str3, str1, 9);

// Добавляем не более 9 символов из str2 к str3
strncat(str3, str2, 9);

В этом коде, даже если str1 или str2 будут содержать больше символов, мы не допустим переполнение буфера.

Вывод: Обратите внимание на безопасность ваших программ и используйте безопасные функции там, где это возможно. Помните, что прежде всего вы несете ответственность за целостность и надёжность вашего кода.

Структуры и объединения: определение, инициализация и использование

Структуры

Структуры в языке C – это способ объединения различных типов данных (целых, вещественных, символьных и т.д.) под одним названием. Это помогает упорядочить данные и делает код более читабельным.

Для объявления структуры используется ключевое слово struct. Пример:

struct Student {
    char name[50];
    int roll;
    float marks;
};

Здесь Student – это имя структуры, а name, roll и marks – это элементы структуры.

Вы можете создать переменную этой структуры следующим образом:

struct Student s;

Теперь у нас есть переменная s типа Student, и мы можем обращаться к элементам этой структуры через точку:

strncpy(s.name, "Tom", 4);
s.roll = 1;
s.marks = 95.5;

Объединения

Объединения в языке C работают почти так же, как и структуры, но с одним существенным отличием: все элементы объединения размещаются в одной и той же области памяти. Это значит, что мы можем использовать только один элемент объединения за раз.

Для объявления объединения используется ключевое слово union. Вот пример объединения:

union Data {
   int i;
   float f;
   char str[20];
};

После объявления объединения, вы можете создать переменные этого типа:

union Data data;

И обратиться к элементам объединения точно так же, как и в случае со структурами:

data.i = 10;
data.f = 220.5;
strncpy( data.str, "C Programming", 14);

Но помните, что вы можете использовать только одно поле объединения в каждый конкретный момент!

В этом и заключается основное отличие структур от объединений: структуры предназначены для хранения различных данных вместе, а объединения – для хранения различных типов данных в одной и той же области памяти.

Управление памятью: выделение и освобождение памяти

Выделение памяти

Память в оперативной памяти компьютера можно выделить несколькими способами. Одним из них является использование функций malloc(), calloc(), realloc() и ecalloc() из стандартной библиотеки С.

Функция malloc() используется для выделения блока памяти указанного размера в байтах.

int *ptr = malloc(10 * sizeof(int)); // выделяем память под массив из 10 целых чисел

Функция calloc() также выделяет блок памяти указанного размера, но дополнительно обнуляет эту память.

int *ptr = calloc(10, sizeof(int)); // выделяем и обнуляем память под массив из 10 целых чисел

realloc() изменяет размер ранее выделенного блока памяти, сохрания при этом уже имеющиеся данные.

ptr = realloc(ptr, 20 * sizeof(int)); // увеличиваем размер массива до 20 целых чисел

Перед использованием этих функций, не забудьте проверить, успешно ли произошло выделение памяти. Если память не была выделена (например, не хватило свободной памяти), функции вернут NULL.

Освобождение памяти

Также важно помнить о том, что выделенную память нужно освободить после использования, иначе может возникнуть утечка памяти. Для этого используется функция free().

free(ptr); // освобождаем память
ptr = NULL; // обнуляем указатель для предотвращения использования освободившейся памяти

Избегаем NULL-указателей

Следует всегда проверять результат работы функций выделения памяти. Если они вернут NULL, значит, что-то пошло не так (скорее всего, не хватило свободной памяти). Никогда не работайте с указателями, которые могут быть NULL – это может привести к падению программы.

Проверяем выход за границы массива

Еще одна важная вещь – не выходите за границы выделенной памяти. Например, если вы выделили память под 10 элементов массива, не пытайтесь записать что-либо в 11-й элемент – это приведет к неопределенному поведению. К сожалению, язык С не предоставляет встроенного способа проверить выход за границы массива, поэтому следует быть внимательным и аккуратным.

Ввод-вывод: работа с файлами

Открытие и закрытие файла

Всё начинается с открытия файла. Для этого используется функция fopen(), которая принимает два аргумента: путь к файлу и режим открытия файла. Вот так:

FILE *file = fopen("myfile.txt", "r");

"r" здесь означает, что файл открывается для чтения. Есть и другие режимы, например "w" (для записи), "a" (для добавления данных в конец файла) и некоторые другие.

После окончания работы с файлом его обязательно нужно закрыть. Это делается с помощью функции fclose(), которая принимает в качестве аргумента указатель на файл:

fclose(file);

Чтение и запись данных

Когда файл открыт, мы можем приступить к чтению или записи данных. Для чтения из файла используется функция fscanf(), а для записи - fprintf(). Они работают аналогично scanf() и printf(), с тем отличием, что первым аргументом они принимают указатель на файл.

int num;
fscanf(file, "%d", &num); // чтение числа из файла

fprintf(file, "Hello, World!"); // запись строки в файл

Проверка конца файла

Проверить, достигнут ли конец файла (EOF), можно с помощью функции feof(). Это удобно использовать при чтении данных из файла:

while (!feof(file)) {
    fscanf(file, "%d", &num);
    printf("%d\n", num);
}

Вот и всё! Мы познакомились с основами работы с файлами на языке С. Это очень важный навык, который пригодится вам в почти любом проекте. ;)

Препроцессор и директивы препроцессора

Что такое препроцессор C?

Препроцессор C - это программа, которая обрабатывает наш исходный код перед компиляцией. Он принимает специальные команды, которые влияют на обработку исходного кода. Эти команды называются препроцессорными директивами.

Директивы препроцессора

Давай разберём основные директивы:

`#include`

Эта директива позволяет нам включать содержимое одного файла в другой. Она часто используется для включения заголовочных файлов библиотек. Например:

#include <stdio.h>

`#define`

Она позволяет определить макрос или константу. Это может быть полезно, если ты хочешь использовать определенное значение во всей программе. Например:

#define PI 3.14159

`#undef`

Эта директива позволяет нам "забыть" определение макроса или константы. Это может быть полезно, если ты хочешь переопределить макрос или константу.

#undef PI
#define PI 3.14

`#ifdef`, `#ifndef`, `#if`, `#else`, `#elif`, `#endif`

Эти директивы позволяют нам контролировать компиляцию разных частей кода в зависимости от определенных условий. Например:

#define DEBUG

#ifdef DEBUG
  printf("Debug mode on!\n");
#endif

В этом примере строка "Debug mode on!" будет выведена на экран, только если определена директива DEBUG.

Модульное программирование: работа с несколькими файлами исходного кода

Что такое модульное программирование

Привет, дружок! В этой главе мы с тобой поговорим о таком замечательном приёме, как модульное программирование. В его основе лежит принцип разделения кода программы на отдельные логические части или модули, каждый из которых выполняет конкретную функцию. Каждый модуль обычно состоит из двух файлов: заголовочного (.h) и файла с реализацией (.c).

Файлы .h и .c

Так вот, .h файл это, по сути, обещание того, что будет в .c файле. Он содержит объявления функций и глобальных переменных, которые реализуются в соответствующем .c файле. При этом, нам неважно, как именно они реализованы. Мы просто знаем, что они есть и как их использовать.

Заголовочные файлы (.h) важны для создания "интерфейса" между различными частями твоего кода. Когда ты включаешь заголовочный файл с помощью директивы #include, ты сообщаешь компилятору, что хочешь использовать функции или переменные, объявленные в этом файле.

Примеры файлов .h и .c

Представим, что у нас есть модуль, который выполняет некоторые математические операции. Заголовочный файл math_operations.h может выглядеть так:

//math_operations.h

#ifndef MATH_OPERATIONS_H
#define MATH_OPERATIONS_H

int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);

#endif

А его .c файл будет выглядеть так:

//math_operations.c
#include "math_operations.h"

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

И вот пример использования:

//main.c
#include <stdio.h>
#include "math_operations.h"

int main() {
   printf("2 + 2 = ", add(2, 2));
}

Makefile и компиляция

А теперь перейдём к компиляции. Когда у тебя много исходных файлов, то компилировать каждый из них отдельно может быть утомительно. Для упрощения этого процесса используют Makefile.

Makefile – это файл, который указывает программе make, как собирать и компилировать проект. В нем описываются правила, по которым из исходных файлов формируется исполняемый файл.

Вот пример универсального Makefile:

CC=gcc
CFLAGS=-I.
DEPS = math_operations.h
OBJ = main.o math_operations.o

%.o: %.c $(DEPS)
    $(CC) -c -o $@ $< $(CFLAGS)

main: $(OBJ)
    $(CC) -o $@ $^ $(CFLAGS)

.PHONY: clean

clean:
    rm -f *.o main

В этом Makefile мы определили, что все .c файлы зависят от .h файла. Если .h файл изменяется, все .c файлы перекомпилируются. После этого все .o файлы (объектные файлы, полученные в результате компиляции .c файлов) собираются в один исполняемый файл main.

Процедура clean удаляет все объектные и исполняемые файлы, чтобы мы могли начать процесс сборки заново.

Отладка и тестирование программ на С

Отладка

Отладка – это процесс поиска и исправления ошибок или "багов" в программе. Это ключевой элемент процесса разработки программного обеспечения, и его важность не может быть переоценена.

Отладчики

Отладчики – это программы, которые помогают нам находить баги в коде. Один из самых популярных отладчиков для С – это GDB (GNU Debugger). Он позволяет выставлять "точки останова" (breakpoints), при достижении которых выполнение программы останавливается, что позволяет нам проверить состояние переменных, выполнить следующую строку кода и т.д.

Трассировка программы

Трассировка – это процесс, который позволяет нам следить за выполнением программы шаг за шагом. Это очень полезно для понимания логики работы программы и для выявления ошибок.

Тестирование

Тестирование – это процесс проверки корректности работы программы путем запуска её на различных тестовых примерах. Процесс тестирования может быть автоматизирован с помощью специализированных инструментов.

Модульное тестирование

Модульное тестирование – это процесс проверки отдельных модулей программы на корректность. Это позволяет находить и исправлять ошибки на ранних стадиях разработки, что существенно упрощает процесс отладки.

Регрессионное тестирование

Регрессионное тестирование – это процесс проверки, что исправление одной ошибки не привело к появлению новых. Это очень важно для поддержания стабильности программы.

В заключение, хочу напомнить, что отладка и тестирование - это неотъемлемая часть процесса разработки программного обеспечения, которую не следует пренебрегать. Так что удачи вам в этом нелегком, но интересном занятии!

Более подробно о scanf/printf

scanf и printf являются стандартными библиотечными функциями в языке С, которые используются для ввода и вывода соответственно. При работе с этими функциями важно понимать и правильно использовать форматные спецификаторы.

Форматные спецификаторы printf

Функция printf используется для вывода данных. Она принимает на вход строку формата, которая может включать в себя обычные символы и специальные символы форматирования, начинающиеся с символа %.

%d - целое число в десятичной системе счисления.
%u - беззнаковое целое.
%f - число с плавающей точкой.
%c - символ.
%s - строка.
%x или %X - целое число в шестнадцатеричной системе счисления.
%o - целое число в восьмеричной системе счисления.

Примеры использования printf:

int a = 10;
printf("%d\n", a); // Выводит: 10

char ch = 'A';
printf("%c\n", ch); // Выводит: A

float f = 12.34;
printf("%f\n", f); // Выводит: 12.340000

Форматные спецификаторы scanf

Функция scanf используется для считывания данных с клавиатуры или из файла. Она также принимает на вход строку формата с теми же спецификаторами, что и printf.

Примеры использования scanf:

int b;
scanf("%d", &b); // Считывает целое число с клавиатуры и сохраняет его в переменной b

char str[10];
scanf("%s", str); // Считывает строку символов и сохраняет ее в массиве str

float g;
scanf("%f", &g); // Считывает число с плавающей точкой и сохраняет его в переменной g

Важно помнить, что при использовании scanf нужно указывать адрес переменной (используя символ &), в которой будет храниться введенное значение.

Модификаторы форматных спецификаторов

В printf и scanf можно использовать модификаторы, которые позволяют более тонко управлять форматом вывода и ввода данных.

%-N - вывод значения с выравниванием влево на N мест.
%.N - для чисел с плавающей точкой определяет число знаков после точки.
%0N - добавляет нули перед числом, если его ширина меньше N.

Примеры:

printf("%-10d", 123); // Выводит: "123       "
printf("%.2f", 1.2345); // Выводит: "1.23"
printf("%05d", 123); // Выводит: "00123"

С хорошим пониманием работы функций printf и scanf ты сможешь эффективно организовать ввод и вывод данных в ваших программах на С.

Задания

Лёгкие

Написать программу, которая выводит "Привет, мир!".
Написать программу, которая запрашивает у пользователя число и выводит его квадрат.
Написать программу, которая запрашивает у пользователя два числа и выводит их сумму.
Написать программу, которая определяет, является ли число чётным или нечётным.
Написать программу, которая решает квадратное уравнение.
Написать программу, которая выводит ряд Фибоначчи до заданного пользователем числа.
Создайте функцию для конвертации градусов Цельсия в градусы Фаренгейта и обратно.
Напишите программу, которая выводит таблицу умножения.
Создать функцию, которая принимает число и возвращает его факториал.
Написать программу, которая проверяет, является ли введённая строка палиндромом.
Создайте массив из 10 целых чисел и выведите их в обратном порядке.
Напишите программу, которая сортирует массив целых чисел по возрастанию.
Создайте программу, которая ищет максимальное и минимальное значение в массиве.
Написать программу для подсчёта количества гласных букв в строке.
Написать программу, которая конвертирует строку в целое число.
Написать программу, которая читает строку и выводит её в обратном порядке.
Создайте структуру, которая описывает студента (имя, возраст, средний балл).
Написать программу, которая выделяет память для массива и заполняет его случайными числами.
Написать программу, которая записывает в файл массив чисел, а затем считывает его.
Создайте функцию, которая может принимать переменное количество аргументов и находить их среднее арифметическое.
Используйте макросы для определения максимального и минимального из двух чисел.
Напишите программу, которая разбивает одну большую строку на несколько подстрок, используя заданный разделитель.
Напишите программу для обмена значений двух переменных без использования третьей переменной.
Создайте функцию, которая определяет, простое ли число или составное.
Напишите программу, которая определяет количество цифр в заданном целом числе.

Средние

Создайте функцию, которая находит наибольший общий делитель двух чисел.
Реализуйте бинарный поиск в отсортированном массиве.
Создайте программу, которая решает систему линейных уравнений методом Гаусса.
Создайте функцию для преобразования десятичного числа в бинарное и обратно.
Напишите программу, которая определяет количество вхождений каждого символа в строку.
Создайте калькулятор, который поддерживает сложение, вычитание, умножение, деление и нахождение квадратного корня.
Создайте программу, которая конвертирует время из 12-часового формата в 24-часовой и обратно.
Создайте связный список и напишите функции для добавления, удаления и поиска элементов в списке.
Напишите функцию, которая перемножает две матрицы.
Создайте программу, которая находит кратчайший путь в лабиринте с использованием алгоритма обхода в глубину.

Сложные

Реализуйте алгоритм сортировки слиянием.
Реализуйте алгоритм сортировки быстрой сортировки.
Напишите функцию для определения, является ли одна строка анаграммой другой.
Создайте программу для сжатия и распаковки файла с использованием алгоритма Хаффмана.
Напишите функцию, которая определяет, является ли одна строка перестановкой символов другой.
Создайте мини-игру на С, например, крестики-нолики.
Реализуйте алгоритм Дейкстры для нахождения кратчайшего пути в графе.
Напишите программу для парсинга XML файлов.
Реализуйте систему резервации билетов с использованием структур и файловых операций.
Реализуйте простую базу данных с операциями добавления, удаления и поиска записей.
Создайте программу для генерации случайной многомерной матрицы и вычисления ее определителя.
Реализуйте алгоритм RSA для шифрования и расшифрования сообщений.
Напишите программу для моделирования работы банкомата.
Создайте программу для распознавания и подсчета количества гласных и согласных в текстовом файле.
Создайте функцию, которая определяет, является ли введенная строка валидным IP-адресом.