IDZ DO
IDZ DO
PRZYKŁADOWY ROZDZIAŁ
PRZYKŁADOWY ROZDZIAŁ
Programowanie
SPIS TRE CI
SPIS TRE CI
w języku C. FAQ
KATALOG KSIĄŻEK
KATALOG KSIĄŻEK
Autor: Steve Summit
KATALOG ONLINE
KATALOG ONLINE Tłumaczenie: Przemysław Kowalczyk
ISBN: 83-7361-094-4
Tytuł oryginału: C Programming FAQs
ZAMÓW DRUKOWANY KATALOG
ZAMÓW DRUKOWANY KATALOG
Format: B5, stron: 400
TWÓJ KOSZYK
TWÓJ KOSZYK
Przysłowie kto pyta, nie błądzi nie zawiera całej prawdy. Nie wystarczy pytać, trzeba
DODAJ DO KOSZYKA
DODAJ DO KOSZYKA
jeszcze znajdować odpowiedzi. Książka Programowanie w języku C. FAQ to zbiór
kilkuset odpowiedzi na najczę ciej zadawane pytania na temat tego języka
programowania. Z pewno cią czę ć z przedstawionych tu pytań już pojawiła się
CENNIK I INFORMACJE
CENNIK I INFORMACJE
w Twojej praktyce programistycznej (pamiętasz, ile czasu straciłe poszukując
odpowiedzi?). Inne problemy dopiero się pojawią i je li na Twojej półce będzie ta
ZAMÓW INFORMACJE
ZAMÓW INFORMACJE
książka, szybko znajdziesz w niej zwięzłe, ale wyczerpujące rozwiązanie często
O NOWO CIACH
O NOWO CIACH
wzbogacone przykładem kodu ródłowego.
ZAMÓW CENNIK Chociaż książka żadną miarą nie powinna być traktowana jako podręcznik, z którego
ZAMÓW CENNIK
można nauczyć się programowania w C, z pewno cią przyda się każdej osobie
używającej tego języka w codziennej praktyce. Autor porusza wiele przydatnych
zagadnień obejmujących szeroki zestaw tematów.
CZYTELNIA
CZYTELNIA
Omówiono między innymi:
FRAGMENTY KSIĄŻEK ONLINE
FRAGMENTY KSIĄŻEK ONLINE
" Deklaracje
" Struktury i unie
" Puste wska niki
" Wyrażenia
" Makroprocesor
" Alokację pamięci
" Różnice między standardami C
" Standardową bibliotekę wej cia-wyj cia
" Kwestie związane z systemami operacyjnymi
Wydawnictwo Helion
ul. Chopina 6
44-100 Gliwice
tel. (32)230-98-63
e-mail: helion@helion.pl
Spis treści
Pytania.............................................................................................. 9
Przedmowa...................................................................................... 37
Wprowadzenie ................................................................................. 41
Jak korzystać z tej książki? ......................................................................................41
Format pytań..........................................................................................................43
Przykłady kodu ......................................................................................................43
Organizacja książki.................................................................................................44
Rozdział 1. Deklaracje i inicjalizacja................................................................... 47
Podstawowe typy....................................................................................................47
Deklaracje wskazników...........................................................................................50
Styl deklaracji.........................................................................................................51
Klasy pamięci.........................................................................................................54
Definicje typów......................................................................................................55
Kwalifikator const ..................................................................................................59
Złożone deklaracje..................................................................................................59
Rozmiary tablic ......................................................................................................62
Problemy z deklaracjami .........................................................................................64
Przestrzeń nazw......................................................................................................65
Inicjalizacja............................................................................................................69
Rozdział 2. Struktury, unie i typy wyliczeniowe................................................... 73
Deklaracje struktur..................................................................................................73
Działania na strukturach..........................................................................................78
Wyrównywanie pól struktur.....................................................................................80
Dostęp do pól struktur.............................................................................................82
Różne pytania na temat struktur...............................................................................83
Unie ......................................................................................................................84
Typy wyliczeniowe.................................................................................................85
Pola bitowe ............................................................................................................86
Rozdział 3. Wyrażenia........................................................................................ 89
Kolejność obliczania ...............................................................................................89
Inne pytania na temat wyrażeń.................................................................................96
Reguły zachowywania...........................................................................................100
6 ProgramowanIe w języku C. FAQ
Rozdział 4. Wskazniki...................................................................................... 103
Podstawy.............................................................................................................103
Działania na wskaznikach......................................................................................105
Wskazniki jako parametry funkcji ..........................................................................106
Różne zastosowania wskazników ...........................................................................110
Rozdział 5. Wskazniki puste ............................................................................ 113
Wskazniki puste i literały wskaznika pustego ..........................................................113
Makrodefinicja NULL...........................................................................................116
Retrospektywa......................................................................................................121
Co można znalezć pod adresem 0? .........................................................................124
Rozdział 6. Tablice i wskazniki......................................................................... 127
Podstawowe związki między tablicami i wskaznikami..............................................128
Tablicom nie można przypisywać wartości..............................................................131
Retrospektywa......................................................................................................132
Wskazniki do tablic...............................................................................................134
Dynamiczne tworzenie tablic .................................................................................136
Funkcje a tablice wielowymiarowe.........................................................................140
Rozmiary tablic ....................................................................................................143
Rozdział 7. Przydzielanie pamięci ..................................................................... 145
Podstawowe problemy z przydzielaniem pamięci.....................................................145
Wywoływanie funkcji malloc.................................................................................149
Problemy z funkcją malloc.....................................................................................152
Zwalnianie pamięci...............................................................................................155
Rozmiar przydzielonych bloków ............................................................................158
Inne funkcje przydzielające pamięć ........................................................................159
Rozdział 8. Znaki i napisy................................................................................ 165
Rozdział 9. Wyrażenia i zmienne logiczne ......................................................... 171
Rozdział 10. Preprocesor języka C ..................................................................... 175
Makrodefinicje .....................................................................................................175
Pliki nagłówkowe .................................................................................................180
Kompilacja warunkowa.........................................................................................183
Zaawansowane przetwarzanie................................................................................186
Makrodefinicje ze zmienną liczbą argumentów........................................................189
Rozdział 11. Standard ANSI/ISO języka C .......................................................... 193
Standard ..............................................................................................................193
Prototypy funkcji..................................................................................................195
Kwalifikator const ................................................................................................198
Funkcja main........................................................................................................200
Właściwości preprocesora .....................................................................................203
Inne sprawy związane ze Standardem ANSI............................................................205
Stare lub niezgodne ze Standardem kompilatory ......................................................208
Kwestie zgodności ................................................................................................211
Rozdział 12. Standardowa biblioteka wejścia-wyjścia ......................................... 215
Podstawy obsługi wejścia-wyjścia..........................................................................216
Formaty dla funkcji printf......................................................................................218
Formaty dla funkcji scanf ......................................................................................222
Problemy z funkcją scanf ......................................................................................224
Inne funkcje z biblioteki wejścia-wyjścia ................................................................228
SpIs treścI 7
Otwieranie plików i operacje na nich......................................................................232
Przekierowywanie strumieni stdin i stdout...............................................................235
Obsługa wejścia-wyjścia w trybie binarnym............................................................237
Rozdział 13. Funkcje biblioteczne ...................................................................... 241
Funkcje operujące na napisach...............................................................................241
Sortowanie...........................................................................................................247
Data i czas ...........................................................................................................251
Liczby losowe ......................................................................................................254
Inne funkcje biblioteczne.......................................................................................261
Rozdział 14. Liczby zmiennoprzecinkowe............................................................ 265
Rozdział 15. Listy argumentów o zmiennej długości............................................ 273
Wywoływanie funkcji o zmiennej liczbie argumentów .............................................274
Implementacja funkcji o zmiennej liczbie argumentów.............................................275
Pobieranie argumentów z listy................................................................................280
Trudniejsze problemy............................................................................................283
Rozdział 16. Dziwne problemy............................................................................ 287
Rozdział 17. Styl ............................................................................................... 293
Rozdział 18. Narzędzia i zasoby.......................................................................... 299
Narzędzia.............................................................................................................299
Program lint .........................................................................................................301
Zasoby.................................................................................................................303
Rozdział 19. Kwestie zależne od systemu operacyjnego...................................... 309
Klawiatura i ekran.................................................................................................310
Inne operacje wejścia-wyjścia................................................................................316
Pliki i katalogi ......................................................................................................318
Bezpośredni dostęp do pamięci ..............................................................................324
Polecenia systemowe ............................................................................................326
Środowisko procesu..............................................................................................329
Inne operacje zależne od systemu...........................................................................330
Retrospektywa......................................................................................................333
Rozdział 20. Różności........................................................................................ 335
Przydatne techniki.................................................................................................336
Bity i bajty...........................................................................................................343
Wydajność...........................................................................................................348
Instrukcja switch...................................................................................................352
Różne kwestie językowe .......................................................................................354
Inne języki ...........................................................................................................358
Algorytmy............................................................................................................359
Inne.....................................................................................................................364
Słownik ......................................................................................... 369
Bibliografia .................................................................................... 379
Skorowidz ..................................................................................... 383
Rozdział 6.
Tablice i wskazniki
Siła języka C wynika między innymi z ujednoliconego traktowania tablic i wskazni-
ków. Bardzo łatwo jest za pomocą wskazników operować na tablicach czy symulo-
wać tablice tworzone dynamicznie. Tak zwana odpowiedniość wskazników i tablic
jest tak duża, że niektórzy programiści zapominają o zasadniczych różnicach, myśląc,
że są one identyczne, albo zakładając nieistniejące między nimi podobieństwa.
Podstawą odpowiedniości tablic i wskazników w języku C jest fakt, że odwołania
do tablic degenerują się do wskazników do pierwszego elementu tablicy, co opisuje
pytanie 6.3. Z tego powodu tablice są obywatelami drugiej kategorii w C nigdy
nie posługujesz się tablicami jako całymi obiektami (na przykład aby skopiować je
albo przekazać do funkcji). Kiedy użyjesz nazwy tablicy, w wyrażeniu pojawi się
wskaznik zamiast całej tablicy. Nawet operator indeksowania tablic w rzeczywi-
stości operuje na wskazniku. Wyrażenie jest równoważne wyrażeniu wskazni-
kowemu .
Duża część tego rozdziału (szczególnie pytania retrospektywne 6.8 6.10) może
wydawać się powtarzaniem wciąż tych samych wiadomości. Wielu programistów ma
jednak spore kłopoty ze zrozumieniem związków i różnic między wskaznikami i ta-
blicami, w tym rozdziale staram się wyjaśnić je najlepiej, jak tylko potrafię. Jeżeli
nudzą Cię takie powtórki, możesz przeskoczyć do następnego rozdziału. Jeżeli jednak
masz kłopoty z tablicami lub wskaznikami, przeczytaj uważnie odpowiedzi, a po-
szczególne części układanki na pewno wskoczą na swoje miejsca .
128 ProgramowanIe w języku C. FAQ
Podstawowe związki
między tablicami i wskaznikami
6.1
Pytanie: W jednym z plików zródłowych mam definicję h , a w innym de-
klarację n h . Dlaczego to nie działa?
Odpowiedz: Zmienna zadeklarowana przy użyciu nie jest typu tabli-
cowego, nie pasuje więc do rzeczywistej definicji. Typ wskaznik do typu nie jest
tym samym, co typ tablica elementów typu . Użyj deklaracji .
Referencje: ANSI ż3.5.4.2
ISO ż6.5.4.2
CT&P ż3.3, ż4.5
6.2
Pytanie: Ale przecież słyszałem, że h i h to to samo. Czy to prawda?
Odpowiedz: Nie, to nie jest prawda (to, co słyszałeś, odnosiło się do parametrów for-
malnych funkcji, zobacz pytanie 6.4). Tablice nie są wskaznikami, chociaż są blisko
z nimi związane (zobacz pytanie 6.3) i korzysta się z nich podobnie (zobacz pytania
4.1, 6.8, 6.10 i 6.14).
Deklaracja tablicy powoduje przydzielenie miejsca na sześć znaków i po-
wiązanie go z nazwą . Innymi słowy, stanowi adres obszaru pamięci, w którym
zmieści się sześć znaków. Z drugiej strony, deklaracja wskaznika powoduje
przydzielenie miejsca na wskaznik i powiązanie go z nazwą . Wskaznik ten może
wskazywać praktycznie gdziekolwiek: na pojedynczą zmienną typu , na ciągłą
tablicę elementów typu albo nigdzie1 (zobacz też pytania 1.30 i 5.1).
Jak zwykle w takich sytuacjach, obrazek wart jest tysiąca słów. Deklaracje:
powodują utworzenie i zainicjalizowanie struktur danych, które można zobrazować
następująco:
1
Nie należy jednak interpretować pojęć gdziekolwiek i nigdzie zbyt szeroko. Aby wskaznik miał
poprawną wartość, musi wskazywać na prawidłowo przydzielony obszar pamięci (zobacz pytania 7.1,
7.2 i 7.3). Aby wskazywać nigdzie , musi być wskaznikiem pustym (zobacz pytanie 5.1).
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 129
Należy pamiętać, że wyrażenie tłumaczone jest przez kompilator odmiennie,
w zależności od tego, czy to wskaznik, czy tablica. W zasięgu widoczności powyż-
szych deklaracji wyrażenie powoduje wygenerowanie następującego kodu: wez
adres tablicy , dodaj do niego 3 i pobierz znak stamtąd . Z kolei wyrażenie tłu-
maczone jest jako: wez adres wskaznika , pobierz jego wartość, dodaj do niej 3
i pobierz znak stamtąd . Innymi słowy, wyrażenie odnosi się do znaku odległego
o 3 miejsca od początku obiektu o nazwie , natomiast to znak odległy o 3 miejsca
od obiektu wskazywanego przez . W naszym przykładzie zarówno , jak i
odnoszą się do litery , ale nie są to te same litery i ich adresy obliczane są inaczej.
Referencje: K&R2 ż5.5
CT&P ż4.5
6.3
Pytanie: Co w takim razie oznacza odpowiedniość wskazników i tablic w C?
Odpowiedz: Wiele nieporozumień dotyczących tablic i wskazników w języku C bierze
się właśnie z niewłaściwego rozumienia tego pojęcia. Odpowiedniość nie oznacza,
że są one identyczne, ani nawet, że mogą być używane wymiennie. Definicję owej
odpowiedniości można przedstawić następująco: referencja do obiektu o typie ta-
blica elementów typu , degeneruje się w wyrażeniach (z trzema wyjątkami) do
wskaznika do pierwszego elementu tablicy. Jest on typu wskaznik do typu (Wspo-
mniane wyjątki to: kiedy nazwa tablicy jest argumentem operatora , operatora
albo jest literałem napisowym w inicjalizatorze tablicy znaków2. Zobacz pytania 6.23,
6.12 i 1.32, odpowiednio).
Z takiej definicji wynika, że zastosowanie operatora do tablic i wskazników nie róż-
ni się tak bardzo3, mimo że są to odmienne obiekty. Jeżeli to tablica, a to wskaz-
nik, wyrażenie w postaci powoduje, że odwołanie do tablicy zamieniane jest
niejawnie na wskaznik do pierwszego elementu, zgodnie z powyższą regułą. Dalsze
operacje są identyczne jak w przypadku indeksowania wskaznika w wyrażeniu
(chociaż obliczenie różni się operacjami odczytu pamięci, jak wyjaśniłem w pytaniu
6.2). Jeżeli przypiszesz do wskaznika adres tablicy:
to wyrażenia i będą się odnosić do tego samego elementu.
2
Za literał napisowy w inicjalizatorze tablicy znaków uważamy także literały inicjalizujące tablice
znaków .
3
Mówiąc ściśle, operator zawsze jest stosowany do wskazników, zobacz pytanie 6.10, punkt 2.
130 ProgramowanIe w języku C. FAQ
Dzięki temu właśnie wskazniki można tak łatwo stosować do operacji na tablicach,
używać ich zamiast tablic jako argumentów funkcji (zobacz pytanie 6.4) czy symulo-
wać tablice dynamiczne (zobacz pytanie 6.14).
Zobacz też pytania 6.8 i 6.10.
Referencje: K&R1 ż5.3
K&R2 ż5.3
ANSI ż3.2.2.1, ż3.3.2.1, ż3.3.6
ISO ż6.2.2.1, ż6.3.2.1, ż6.3.6
H&S ż5.4.1
6.4
Pytanie: Jeżeli więc tablice i wskazniki różnią się tak bardzo, dlaczego można
używać ich wymiennie jako parametrów formalnych funkcji?
Odpowiedz: Dla wygody.
Ponieważ w wyrażeniach tablice stają się wskaznikami, do funkcji przekazywane są
zawsze wskazniki, a nigdy tablice. Możesz udawać , że funkcja oczekuje jako para-
metru tablicy i podkreślić to w kodzie zródłowym, deklarując funkcję jako:
Jednak taka deklaracja, zinterpretowana dosłownie, nie ma zastosowania, gdyż funk-
cja i tak otrzyma wskaznik, więc dla kompilatora równoważna jest z deklaracją:
Nie ma nic niewłaściwego w mówieniu, że funkcja otrzymuje jako parametr tablicę,
jeżeli jest on wewnątrz funkcji traktowany jako tablica.
Wymienne stosowanie tablic i wskazników dopuszczalne jest jedynie w deklaracjach
parametrów formalnych funkcji i w żadnym innym przypadku. Jeżeli podmiana tablicy
na wskaznik w deklaracji funkcji przeszkadza Ci, deklaruj parametry jako wskazniki.
Wiele osób uważa, że zamieszanie, jakie powodują takie deklaracje, znacznie przewa-
ża nad korzyściami z faktu, że parametr wygląda , jakby był tablicą (Zauważ rów-
nież, że taka konwersja zachodzi tylko raz; parametr typu jest nieprawi-
dłowy. Zobacz pytania 6.18 i 6.19).
Zobacz też pytanie 6.21.
Referencje: K&R1 ż5.3, żA10.1
K&R2 ż5.3, żA8.6.3, żA10.1
ANSI ż3.5.4.3, ż3.7.1, ż3.9.6
ISO ż6.5.4.3, ż6.7.1, ż6.9.6
H&S ż9.3
CT&P ż3.3
Ritchie, The Development of the C Language
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 131
Tablicom nie można
przypisywać wartości
Jeżeli tablica pojawia się po prawej stronie operatora przypisania, kopiowany jest
wskaznik do pierwszego elementu, a nie cała tablica. Co więcej, tablica nie może się
pojawić po lewej stronie operatora przypisania (między innymi dlatego, że i tak nie
można jej przypisać całej tablicy, jak wynika z poprzedniego zdania).
6.5
Pytanie: Czemu tablicom nie można przypisywać wartości? Poniższy kod nie działa:
Odpowiedz: Tablice są obywatelami drugiej kategorii w języku C. Nie można im,
między innymi, przypisywać wartości (zobacz też pytanie 6.7). Kiedy chcesz skopio-
wać elementy z jednej tablicy do drugiej, musisz to wyrazić jawnie. W przypadku na-
pisów, pamiętanych jako , odpowiednia jest najczęściej funkcja :
Jeżeli chcesz operować na tablicach bez kopiowania ich zawartości, możesz używać
wskazników wtedy wystarczy zwykłe przypisanie. Zobacz też pytania 4.1 i 8.2.
Referencje: ANSI ż3.2.2.1
ISO ż6.2.2.1
H&S ż7.9.1
6.6
Pytanie: Jeżeli nie mogę przypisywać wartości tablicom, w jaki sposób działa ten
kod?
Odpowiedz: W tym przypadku jest parametrem funkcji. Jego deklaracja jest
podmieniana przez kompilator, jak opisałem to w pytaniu 6.4. Innymi słowy,
jest wskaznikiem (typu ), można więc mu przypisać wartość.
132 ProgramowanIe w języku C. FAQ
6.7
Pytanie: W jaki sposób tablica może być l-wartością, jeżeli nie można do niej przy-
pisać?
Odpowiedz: Termin l-wartość nie oznacza w rzeczywistości czegoś, czemu można
przypisać wartość . Lepszą definicją byłoby coś, co posiada adres w pamięci 4. Stan-
dard ANSI/ISO języka C definiuje również pojęcie modyfikowalnej l-wartości . Ta-
blica nią nie jest. Zobacz też pytanie 6.5.
Referencje: ANSI ż3.2.2.1
ISO ż6.2.2.1
Rationale ż3.2.2.1
H&S ż7.1
Retrospektywa
Ponieważ związki między tablicami i wskaznikami powodują tyle nieporozumień, kil-
ka następnych pytań dotyczy właśnie przyczyn tych nieporozumień.
6.8
Pytanie: Jaka jest praktyczna różnica między tablicami i wskaznikami?
Odpowiedz: Tablica jest pojedynczym, przydzielonym wcześniej ciągłym obszarem
pamięci, zawierającym elementy tego samego typu. Posiada stały rozmiar i położenie.
Wskaznik to odniesienie do dowolnego elementu (określonego typu) gdziekolwiek.
Wskaznikowi należy przypisać adres przydzielonego w jakiś sposób obszaru pamięci,
ale można jego wartość modyfikować (a obszarowi pamięci, jeżeli został przydzielo-
ny dynamicznie, można zmienić rozmiar). Wskaznik może wskazywać na elementy
tablicy i można go użyć (wraz z funkcją ) do symulowania dynamicznych ta-
blic. Wskazniki są jednak znacznie bardziej ogólną strukturą danych (zobacz również
pytanie 4.1).
Z powodu tak zwanej odpowiedniości wskazników i tablic (zobacz pytanie 6.3)
może się wydawać, że tablic i wskazników można używać wymiennie. Wskaznik do
obszaru pamięci przydzielonego przez funkcję jest często traktowany jako ta-
blica (może być nawet argumentem operatora ). Zobacz pytania 6.14 i 6.16 (Pa-
miętaj o zachowaniu ostrożności przy użyciu operatora , zobacz pytanie 7.28).
Zobacz też pytania 1.32, 6.10 i 20.14.
4
Pierwotna definicja l-wartości rzeczywiście mówiła o lewej stronie operatora przypisania.
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 133
6.9
Pytanie: Ktoś wyjaśnił mi, że tablice to w rzeczywistości stałe wskazniki. Czy to
prawda?
Odpowiedz: To zbyt uproszczone wyjaśnienie. Nazwa tablicy jest stałą w tym sen-
sie, że nie można jej przypisać wartości. Jednak tablica to nie wskaznik, co powinna
wyjaśnić odpowiedz na pytanie 6.2. Zobacz też pytania 6.3, 6.8 i 6.10.
6.10
Pytanie: Ciągle nie do końca rozumiem. Czy wskaznik jest rodzajem tablicy, czy
może tablica jest rodzajem wskaznika?
Odpowiedz: Tablica nie jest wskaznikiem, a wskaznik nie jest tablicą. Referencja do ta-
blicy (czyli użycie nazwy tablicy w kontekście wyrażenia) jest zamieniana na wskaznik
(zobacz pytania 6.2 i 6.3).
Są przynajmniej trzy prawidłowe interpretacje tej sytuacji:
1. Wskazniki mogą symulować tablice (ale to nie jedyne ich zastosowanie,
zobacz pytanie 4.1).
2. W języku C w zasadzie nie ma tablic z prawdziwego zdarzenia (są obywatelami
drugiej kategorii ). Nawet operator jest w rzeczywistości operatorem
działającym na wskazniku.
3. Na wyższym poziomie abstrakcji wskaznik do ciągłego obszaru pamięci może
być uważany za tablicę (chociaż są też inne zastosowania wskazników).
Z drugiej strony, nie należy myśleć w ten sposób:
4. Są dokładnie takie same (nieprawda, zobacz pytanie 6.2).
5. Tablice to stałe wskazniki (nieprawda, zobacz pytanie 6.9).
Zobacz też pytanie 6.8.
6.11
Pytanie: Spotkałem się z dowcipnym kodem, zawierającym wyrażenie .
Dlaczego jest ono poprawne?
Odpowiedz: Może to zabrzmi niewiarygodnie, ale indeksowanie tablic jest działa-
niem przemiennym5 w języku C. Ten ciekawy fakt wynika ze wskaznikowej definicji
5
Przemienność dotyczy tylko argumentów operatora . Wyrażenie jest w oczywisty sposób
różne od wyrażenia .
134 ProgramowanIe w języku C. FAQ
operatora . Wyrażenie jest równoważne dla dowolnych dwóch wy-
rażeń i , jeżeli tylko jedno z nich jest wyrażeniem wskaznikowym, a drugie całko-
witym. Dowód przemienności mógłby wyglądać tak:
jest z definicji równoważne:
jest równoważne na mocy przemienności dodawania:
jest z definicji równoważne:
.
Nieoczekiwana przemienność operatora traktowana jest zazwyczaj w tekstach o ję-
zyku C jako powód do dumy, chociaż nie ma sensownych zastosowań poza Konkur-
sami Zaciemnionego Kodu w C (zobacz pytanie 20.36).
Ponieważ napisy w języku C są tablicami elementów typu , wyrażenie
jest całkowicie poprawne. Jego wartością jest litera . Możesz uważać to za
skróconą postać wyrażenia:
W pytaniu 20.10 znajdziesz bardziej realistyczny przykład.
Referencje: Rationale ż3.3.2.1
H&S ż5.4.1, ż7.4.1
Wskazniki do tablic
Ponieważ tablice zwykle zamieniane są na wskazniki, szczególnie łatwo o nieporo-
zumienia, kiedy operujemy na wskaznikach do całych tablic (zamiast, jak zwykle, do
ich pierwszych elementów).
6.12
Pytanie: Jeżeli odwołania do tablic przekształcane są na wskazniki, jaka jest róż-
nica między i (przy założeniu, że to jakaś tablica)?
Odpowiedz: Wyrażenia te różnią się typem.
Standard języka C stanowi, że wyrażenie jest typu wskaznik do tablicy ele-
mentów typu i zwraca wskaznik do całej tablicy (wcześniejsze kompilatory gene-
ralnie ignorowały operator w takim kontekście, czasem tylko zgłaszając ostrzeżenie).
We wszystkich kompilatorach języka C odwołanie do nazwy tablicy (bez operatora )
zwraca wskaznik, typu wskaznik do typu , do pierwszego elementu tablicy.
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 135
W przypadku tablicy jednowymiarowej, jak na przykład:
odwołanie do jest typu wskaznik do typu , a wskaznik do tablicy 10
elementów typu . W przypadku tablic dwuwymiarowych:
odwołanie do jest typu wskaznik do tablicy elementów typu , na-
tomiast wskaznik do tablicy tablic o elementów typu .
Zobacz też pytania 6.3, 6.13 i 6.18.
Referencje: ANSI ż3.2.2.1, ż3.3.3.2
ISO ż6.2.2.1, ż6.3.3.2
Rationale ż3.3.3.2
H&S ż7.5.6
6.13
Pytanie: Jak zadeklarować wskaznik do tablicy?
Odpowiedz: Zastanów się, czy rzeczywiście go potrzebujesz. Kiedy ktoś mówi o wskaz-
niku do tablicy, ma zazwyczaj na myśli wskaznik do jej pierwszego elementu.
Zamiast wskaznika do tablicy czasem lepiej użyć wskaznika do jednego z elementów
tablicy. Tablice elementów typu stają się w wyrażeniach wskaznikami do typu
(zobacz pytanie 6.3), co jest bardzo wygodne. Indeksowanie albo zwiększanie po-
wstałego tak wskaznika pozwala na dostęp do elementów tablicy. Rzeczywiste wskaz-
niki do tablic, kiedy są indeksowane lub zwiększane, przechodzą przez całe tablice
i są przydatne tylko, gdy operujemy na tablicach tablic6 (zobacz pytanie 6.18).
Jeżeli naprawdę potrzebujesz wskaznika do całej tablicy, zadeklaruj go na przykład
tak: , gdzie to rozmiar tablicy (zobacz też pytanie 1.21). Jeżeli rozmiar
tablicy jest nieznany, można teoretycznie pominąć, ale zadeklarowany w ten sposób
wskaznik do tablicy nieznanego rozmiaru jest bezużyteczny.
Poniższe przykłady pokazują różnice między zwykłymi wskaznikami a wskaznikami
do tablic. Przy założeniu, że obowiązują deklaracje:
możemy użyć wskaznika do typu , , aby operować na jednowymiarowej tabli-
cy :
6
Rozumowanie to dotyczy oczywiście również tablic trój- i więcejwymiarowych.
136 ProgramowanIe w języku C. FAQ
Ten fragment kodu wydrukuje:
Jednak próba użycia wskaznika do tablicy, , na :
spowodowałaby wypisanie 0 i zachowanie niezdefiniowane (od wypisania przypad-
kowej wartości do błędu w czasie wykonania) w momencie drugiego wywołania funk-
cji . Wskaznik do tablicy może się przydać, kiedy operujemy na tablicy tablic,
na przykład :
Ten fragment kodu drukuje:
Zobacz też pytanie 6.12.
Referencje: ANSI ż3.2.2.1
ISO ż6.2.2.1
Dynamiczne tworzenie tablic
Bliski związek tablic i wskazników ułatwia symulowanie tablic o rozmiarze określo-
nym w czasie działania programu za pomocą wskazników do dynamicznie przydzie-
lonych obszarów pamięci.
6.14
Pytanie: Jak określić rozmiar tablicy w czasie działania programu? Jak uniknąć
tablic o z góry ustalonym rozmiarze?
Odpowiedz: Odpowiedniość tablic i wskazników (zobacz pytanie 6.3) pozwala sy-
mulować tablice dynamiczne za pomocą wskaznika do obszaru pamięci, dostarczo-
nego przez funkcję . Po wykonaniu:
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 137
(i jeżeli wywołanie funkcji się powiedzie) możesz odwoływać się do
(dla od 0 do 9) tak, jakby była zwykłą, statycznie utworzoną tablicą
( ). Zobacz również pytania 6.16, 7.28 i 7.29.
6.15
Pytanie: Jak zadeklarować lokalną tablicę o rozmiarze równym tablicy przeka-
zanej jako parametr?
Odpowiedz: W języku C nie można tego zrobić. Rozmiary tablic muszą być znane
w czasie kompilacji (Kompilator GNU C dopuszcza możliwość deklarowania tablic
o zmiennym rozmiarze jako rozszerzenie; znalazło się ono również w standardzie
C99). Możesz użyć funkcji , aby stworzyć tablicę dynamiczną , ale pamię-
taj o zwolnieniu jej funkcją . Zobacz też pytania 6.14, 6.16, 6.19, 7.22 i może
również 7.32.
Referencje: ANSI ż3.4, ż3.5.4.2
ISO ż6.4, ż6.5.4.2
6.16
Pytanie: Jak dynamicznie przydzielić pamięć dla tablicy wielowymiarowej?
Odpowiedz: W większości przypadków najlepiej stworzyć tablicę7 wskazników do
wskazników, a następnie każdemu ze wskazników przypisać adres dynamicznie przy-
dzielonego wiersza . Oto przykład dla tablicy dwuwymiarowej:
W rzeczywistym kodzie należałoby oczywiście sprawdzić wszystkie wartości zwró-
cone przez funkcję .
Jeżeli nie zamierzasz zmieniać długości wierszy, a za to chciałbyś, aby przydzielony
tablicy obszar pamięci był ciągły, wystarczy odrobina arytmetyki na wskaznikach:
7
Mówiąc ściśle, nie są to tablice, ale raczej obiekty używane jak tablice, zobacz pytanie 6.14.
138 ProgramowanIe w języku C. FAQ
W obu przypadkach (to znaczy tablic i ) tablice dynamiczne można in-
deksować za pomocą normalnych operatorów: (dla i
). Poniższy rysunek przedstawia schematycznie układ wierszy w tabli-
cach i .
Jeżeli dwa odwołania do pamięci w tym schemacie są z jakichś powodów nie do przy-
jęcia8, możesz zasymulować tablicę dwuwymiarową dynamicznie stworzoną tablicą
jednowymiarową:
Jednak w takim przypadku obliczanie indeksów musisz wykonywać własnoręcznie.
Aby odwołać się do elementu o współrzędnych , , należałoby użyć wyrażenia
9. Takiej tablicy nie można jednak przekazać do funkcji, któ-
ra akceptuje tablicę wielowymiarową. Zobacz też pytanie 6.19.
Możesz też użyć wskazników do tablic:
8
Zauważ jednak, że dwukrotne odwołanie do tablicy nie musi być wcale mniej efektywne niż jawne
mnożenie indeksów.
9
Jawne obliczanie indeksu można ukryć w makrodefinicji, na przykład:
. Jednak wywołanie takiej makrodefinicji, z nawiasami i przecinkami,
nie kojarzyłoby się z normalną składnią dostępu do tablic. Makrodefinicja musiałaby mieć również
dostęp do jednego z wymiarów tablicy.
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 139
albo nawet:
Jednak składnia odwołania do elementów wskazywanych tablic robi się coraz bar-
dziej skomplikowana (w przypadku trzeba pisać ). Najwyżej
jeden wymiar tablicy można określić w czasie działania programu.
Używając tych technik, nie można oczywiście zapomnieć o zwolnieniu przydzielonej
pamięci, kiedy nie jest już potrzebna. W przypadku tablic i wymaga to
kilku kroków (zobacz też pytanie 7.23):
Nie możesz też mieszać tablic przydzielonych dynamicznie ze zwykłymi, utworzo-
nymi statycznie (zobacz pytanie 6.20, a także 6.18).
Powyższe techniki można oczywiście rozszerzyć na trzy i więcej wymiarów. Oto trój-
wymiarowa wersja pierwszego sposobu:
Zobacz też pytanie 20.2.
6.17
Pytanie: Wpadłem na fajny pomysł jeżeli napiszę:
mogę traktować tablicę tak, jakby jej indeksy zaczynały się od 1. Czy to
poprawne?
Odpowiedz: Chociaż taka technika może wydawać się atrakcyjna (była nawet używa-
na w starszych wydaniach książki Numerical Recipes in C), nie jest zgodna ze Stan-
dardem języka C. Arytmetyka wskazników zdefiniowana jest tylko, jeżeli wartość
wskaznika pozostaje w obrębie tego samego przydzielonego bloku pamięci albo
umownego końcowego elementu tuż za nim. W przeciwnym wypadku zachowanie
programu jest niezdefiniowane, nawet jeżeli nie następuje dereferencja wskaznika.
Kod w pytaniu oblicza wskaznik do obszaru przed początkiem tablicy .
140 ProgramowanIe w języku C. FAQ
W momencie odejmowania offsetu może wystąpić błąd wygenerowania nieprawidło-
wego adresu (na przykład gdyby obliczenie adresu spowodowało zawinięcie wokół
początku segmentu pamięci).
Referencje: K&R2 ż5.3, ż5.4, żA7.7
ANSI ż3.3.6
ISO ż6.3.6
Rationale ż3.2.2.3
Funkcje a tablice wielowymiarowe
Trudno jest przekazywać tablice wielowymiarowe do funkcji z zachowaniem pełnej
ogólności. Podmiana parametrów tablicowych na wskazniki (zobacz pytanie 6.4)
oznacza, że funkcja, która akceptuje zwykłe tablice, może również przyjmować tabli-
ce o dowolnej długości, co jest wygodne. Jednak podmiana dotyczy tylko najbardziej
zewnętrznej tablicy, pozostałe wymiary nie mogą być zmienne. Problem ten wyni-
ka z faktu, że w języku C wymiary tablic muszą być zawsze znane w czasie kompila-
cji. Nie można ich określić, przekazując na przykład dodatkowy parametr.
6.18
Pytanie: Mój kompilator zgłasza błędy, kiedy przekazuję tablicę dwuwymiarową
do funkcji przyjmującej wskaznik do wskaznika. Dlaczego?
Odpowiedz: Zasada (zobacz pytanie 6.3), na mocy której tablice degenerują się do
wskazników, nie działa rekurencyjnie. Tablica dwuwymiarowa (czyli w języku C ta-
blica tablic) staje się wskaznikiem do tablicy, nie wskaznikiem do wskaznika. Wskaz-
niki do tablic powodują dużo nieporozumień, dlatego należy ich używać ostrożnie.
Zobacz pytanie 6.13 (nieporozumienia wzmaga fakt, że istnieją kompilatory, w tym
stare wersje i oparte na nich wersje programu , które niepoprawnie pozwalają
przypisywać wielowymiarowe tablice do wskazników na wskazniki).
Jeżeli przekazujesz dwuwymiarową tablicę do funkcji:
jej deklaracja musi mieć postać:
albo:
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 141
W przypadku pierwszej deklaracji kompilator wykonuje podmianę typu parametru
z tablicy tablic na wskaznik do tablicy (zobacz pytania 6.3 i 6.4). W drugiej de-
klaracji jawnie określamy typ jako wskaznik do tablicy. Ponieważ wywoływana funk-
cja nie przydziela pamięci dla tablicy, nie musi znać jej obu wymiarów liczba
wierszy, , może zostać pominięta w deklaracji. Kształt tablicy jest jednak wciąż
ważny, więc wymiar (i wszystkie kolejne w przypadku tablic wielowymia-
rowych) musi zostać wyspecyfikowany.
Jeżeli deklaracja funkcji wskazuje, że oczekuje ona wskaznika do wskaznika, naj-
prawdopodobniej nie można przekazać jej tablicy dwuwymiarowej bezpośrednio. Mo-
że być wtedy potrzebny pomocniczy wskaznik:
Taki sposób wywołania jest jednak mylący i prawie na pewno nieprawidłowy. Tabli-
ca została spłaszczona straciliśmy informację o jej szerokości.
Zobacz też pytania 6.12 i 6.15.
Referencje: K&R1 ż5.10
K&R2 ż5.9
H&S ż5.4.3
6.19
Pytanie: Jak tworzyć funkcje, które przyjmują tablice dwuwymiarowe, jeżeli nie
znam ich szerokości w czasie kompilacji?
Odpowiedz: To nie jest łatwe. Jednym ze sposobów jest przekazanie wskaznika do
elementu o indeksach wraz z obydwoma wymiarami i ręczne obliczanie in-
deksów:
Aby jawnie obliczyć indeks elementu, potrzebujemy wartości ( szerokości
każdego wiersza), nie (liczby wierszy). Aatwo się tu pomylić.
Funkcji tej można przekazać tablicę z pytania 6.18 w następujący sposób:
Trzeba jednak zauważyć, że program, w którym indeksy w tablicy wielowymiarowej
obliczane są ręcznie , nie jest ściśle zgodny ze Standardem ANSI języka C. Zgodnie
z oficjalną interpretacją, dostęp do elementu jest niezdefiniowany,
jeżeli .
142 ProgramowanIe w języku C. FAQ
Kompilator GNU C pozwala definiować lokalne tablice o rozmiarach ustalonych przez
argumenty funkcji, możliwość ta pojawiła się też w Standardzie C99.
Jeżeli chcesz stworzyć funkcję, która przyjmować będzie tablice wielowymiarowe
o różnych rozmiarach, jednym z rozwiązań jest dynamiczne symulowanie takich ta-
blic, jak w pytaniu 6.16.
Zobacz też pytania 6.15, 6.18 i 6.20.
Referencje: ANSI ż3.3.6
ISO ż6.3.6
6.20
Pytanie: Jak korzystać jednocześnie z wielowymiarowych tablic przydzielanych
statycznie i dynamicznie przy przekazywaniu ich do funkcji?
Odpowiedz: Nie ma jednej, uniwersalnej metody. Mając deklaracje:
gdzie wskazniki są zainicjalizowane tak, jak w pytaniu 6.16, i funkcje, zadeklarowane
jako:
gdzie funkcja akceptuje zwykłą tablicę dwuwymiarową, funkcja spłasz-
czoną tablicę dwuwymiarową, a funkcja tablicę symulowaną przez wskaznik
do wskaznika (zobacz pytania 6.18 i 6.19), poniższe wywołania funkcji działają
zgodnie z oczekiwaniami:
RozdzIał 6. f& TabIIce I wskaznIkI 143
Poniższe dwa wywołania powinny działać prawidłowo na większości systemów, ale
wymagają podejrzanych rzutowań i działają tylko, jeżeli dynamiczna wartość
równa jest statycznej :
Z wyżej wymienionych tylko funkcja może przyjmować tablice statyczne i przy-
dzielone dynamicznie, chociaż nie będzie działać dla tradycyjnej implementacji ,
czyli każdy wiersz osobno . Pamiętaj jednak, że przekazywanie (albo
) do funkcji nie jest ściśle zgodne ze Standardem zobacz pytanie 6.19.
Jeżeli rozumiesz, dlaczego wszystkie wyżej wymienione sposoby przekazywania tablic
wielowymiarowych do funkcji działają oraz dlaczego kombinacje, których tu nie przed-
stawiono, nie działają, możesz uznać, że bardzo dobrze rozumiesz tablice i wskazniki
w języku C.
Zamiast jednak zaprzątać sobie głowę tymi wszystkimi trudnymi regułami, możesz
zastosować dużo prostsze rozwiązanie: wszystkie tablice wielowymiarowe twórz dy-
namicznie, jak w pytaniu 6.16. Jeżeli nie będzie statycznych tablic wielowymiaro-
wych wszystkie będą przydzielane jak lub w pytaniu 6.16 wtedy
wszystkie funkcje mogą mieć deklaracje podobne do .
Rozmiary tablic
Operator zwraca rozmiar tablicy, ale tylko wtedy, gdy jest on znany, a odnie-
sienie do tablicy nie zredukowało się do wskaznika.
6.21
Pytanie: Dlaczego operator nie zwraca poprawnego rozmiaru tablicy, która
jest parametrem funkcji? Moja testowa funkcja wypisuje 4, zamiast 10:
Odpowiedz: Kompilator podmienia typ parametru z tablicy na wskaznik (w tym przy-
padku , zobacz pytanie 6.4). Operator zwraca w tym wypadku rozmiar
wskaznika. Zobacz też pytania 1.24 i 7.28.
Referencje: H&S ż7.5.2
144 ProgramowanIe w języku C. FAQ
6.22
Pytanie: Jak kod w pliku, w którym tablica zadeklarowana jest jako n (jest
zdefiniowana i jej rozmiar jest określony w innym pliku), może określić jej wiel-
kość? Operator nie działa na niej.
Odpowiedz: Zobacz pytanie 1.24.
6.23
Pytanie: Jak mogę określić liczbę elementów tablicy, jeżeli operator zwraca
rozmiar w bajtach?
Odpowiedz: Po prostu podziel rozmiar całej tablicy przez rozmiar jednego elementu:
Referencje: ANSI ż3.3.3.4
ISO ż6.3.3.4
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
01 Wprowadzenie do programowania w jezyku CProgramowanie w jezyku C Szybki start procssEfektywne Programowanie W Języku JavaLab Programowanie w jezyku powlokiA Poznański Programowanie w języku C dla chętnychOracle?tabaseg Programowanie w jezyku PL SQL or10psWprowadzenie do programowania w języku CProcedury, funkcje, wyzwalacze programowanie w języku T SQL2 Programowanie w jezyku logiki wprowadzenie01 Programowanie w jezyku ANSI Cwięcej podobnych podstron