Читать онлайн «Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное». Страница 46

7.8.2 Анализ класса символов и преобразование символов

Несколько функций из библиотеки ‹ctype.h› выполняют проверки и преобразование символов. Далее, до конца пункта, переменная c - это переменная типа int, которая может быть представлена значением unsigned, char или EOF. Все эти функции возвращают значения типа int.

isalpha(c) - не нуль, если c - буква; 0 в противном случае.

isupper(c) - не нуль, если c - буква верхнего регистра; 0 в противном случае.

islower(c) - не нуль, если c - буква нижнего регистра; 0 в противном случае.

isdigit(c) - не нуль, если c - цифра; 0 в противном случае.

isalnum(c) - не нуль, если или isalpha(c), или isdigit(c) истинны; 0 в противном случае.

isspace(c) - не нуль, если c - символ пробела, табуляции, новой строки, возврата каретки, перевода страницы, вертикальной табуляции.

toupper(c) - возвращает c, приведенную к верхнему регистру.

tolower(c) - возвращает c, приведенную к нижнему регистру.

В стандартной библиотеке содержится более ограниченная версия функции ungetch по сравнению с той, которую мы написали в главе 4. Называется она ungetc. Эта функция, имеющая прототип

int ungetc(int с, FILE *fp)

отправляет символ c назад в файл fp и возвращает c, а в случае ошибки EOF. Для каждого файла гарантирован возврат не более одного символа. Функцию ungetc можно использовать совместно с любой из функций ввода вроде scanf, getc, getchar и т. д.

Функция system(char *s) выполняет команду системы, содержащуюся в строке s, и затем возвращается к выполнению текущей программы.

Содержимое s, строго говоря, зависит от конкретной операционной системы. Рассмотрим простой пример: в системе UNIX инструкция

system("date");

вызовет программу date, которая направит дату и время в стандартный вывод. Функция возвращает зависящий от системы статус выполненной команды. В системе UNIX возвращаемый статус - это значение, переданное функцией exit.

Функции malloc и calloc динамически запрашивают блоки свободной памяти. Функция malloc

void *malloc(size_t n)

возвращает указатель на n байт неинициализированной памяти или NULL, если запрос удовлетворить нельзя. Функция calloc

void *calloc(size_t n, size_t size)

возвращает указатель на область, достаточную для хранения массива из n объектов указанного размера (size), или NULL, если запрос не удается удовлетворить. Выделенная память обнуляется.

Указатель, возвращаемый функциями malloc и calloc, будет выдан с учетом выравнивания, выполненного согласно указанному типу объекта. Тем не менее к нему должна быть применена операция приведения к соответствующему типу (Как уже отмечалось (см. примеч. в параграфе 6.5), замечания о приведении типов значений, возвращаемых функциями malloc или calloc, - неверно. - Примеч. авт.), как это сделано в следующем фрагменте программы:

int *ip;

ip = (int *) calloc(n, sizeof(int));

Функция free(p) освобождает область памяти, на которую указывает p, - указатель, первоначально полученный с помощью malloc или calloc. Никаких ограничений на порядок, в котором будет освобождаться память, нет, но считается ужасной ошибкой освобождение тех областей, которые не были получены с помощью calloc или malloc.

Нельзя также использовать те области памяти, которые уже освобождены. Следующий пример демонстрирует типичную ошибку в цикле, освобождающем элементы списка.

for (p = head; p != NULL; p = p-›next) /* НЕВЕРНО */

 free(p);

Правильным будет, если вы до освобождения сохраните то, что вам потребуется, как в следующем цикле:

for (p = head; p != NULL; p = q) {

 q = p-›next;

 free(p);

}

В параграфе 8.7 мы рассмотрим реализацию программы управления памятью вроде malloc, позволяющую освобождать выделенные блоки памяти в любой последовательности.

В ‹math.h› описано более двадцати математических функций. Здесь же приведены наиболее употребительные. Каждая из них имеет один или два аргумента типа double и возвращает результат также типа double.

sin(x) - синус x, x в радианах

cos(x) - косинус x, x в радианах

atan2(y,x) - арктангенс y/x, y и x в радианах

exp(x) - экспоненциальная функция e в степени x

log(x) - натуральный (по основанию e) логарифм x (x›0)

log10(x) - обычный (по основанию 10) логарифм x (x›0)

pow(x,y) - x в степени y

sqrt(x) - корень квадратный x (x › 0)

fabs(x) - абсолютное значение x

Функция rand() вычисляет последовательность псевдослучайных целых в диапазоне от нуля до значения, заданного именованной константой RAND_MAX, которая определена в ‹stdlib.h›. Привести случайные числа к значениям с плавающей точкой, большим или равным 0 и меньшим 1, можно по формуле

#define frand() ((double) rand() / (RAND_MAX+1.0))

(Если в вашей библиотеке уже есть функция для получения случайных чисел с плавающей точкой, вполне возможно, что ее статистические характеристики лучше указанной.)

Функция srand(unsigned) устанавливает семя для rand. Реализации rand и srand, предлагаемые стандартом и, следовательно, переносимые на различные машины, рассмотрены в параграфе 2.7.

Упражнение 7.9. Реализуя функции вроде isupper, можно экономить либо память, либо время. Напишите оба варианта функции.

Свои услуги операционная система UNIX предлагает в виде набора системных вызовов, которые фактически являются ее внутренними функциями и к которым можно обращаться из программ пользователя. В настоящей главе описано, как в Си-программах можно применять некоторые наиболее важные вызовы. Если вы работаете в системе UNIX, то эти сведения будут вам полезны непосредственно и позволят повысить эффективность работы или получить доступ к тем возможностям, которых нет в библиотеке. Даже если вы используете Си в другой операционной системе, изучение рассмотренных здесь примеров все равно приблизит вас к пониманию программирования на Си; аналогичные программы (отличающиеся лишь деталями) вы встретите практически в любой операционной системе. Так как библиотека Си-программ, утвержденная в качестве стандарта ANSI, в основном отражает возможности системы UNIX, предлагаемые программы помогут вам лучше понять и библиотеку.

Глава состоит из трех основных частей, описывающих: ввод-вывод, файловую систему и организацию управления памятью. В первых двух частях предполагается некоторое знакомство читателя с внешними характеристиками системы UNIX. В главе 7 мы рассматривали единый для всех операционных систем интерфейс ввода-вывода. В любой конкретной системе программы стандартной библиотеки пишутся с использованием средств именно этой конкретной системы. В следующих нескольких параграфах мы опишем вызовы системы UNIX по вводу-выводу и покажем, как с их помощью можно реализовать некоторые разделы стандартной библиотеки.

В системе UNIX любые операции ввода-вывода выполняются посредством чтения и записи файлов, поскольку все внешние устройства, включая клавиатуру и экран, рассматриваются как объекты файловой системы. Это значит, что все связи между программой и внешними устройствами осуществляются в рамках единого однородного интерфейса.

В самом общем случае, прежде чем читать или писать, вы должны проинформировать систему о действиях, которые вы намереваетесь выполнять в отношении файла; эта процедура называется открытием файла. Если вы собираетесь писать в файл, то, возможно, его потребуется создать заново или очистить от хранимой информации. Система проверяет ваши права на эти действия (файл существует? вы имеете к нему доступ?) и, если все в порядке, возвращает программе небольшое неотрицательное целое, называемое дескриптором файла. Всякий раз, когда осуществляется ввод-вывод, идентификация файла выполняется по его дескриптору, а не по имени. (Дескриптор файла аналогичен файловому указателю, используемому в стандартной библиотеке, или хэндлу (handle) в MS- DOS.) Вся информация об открытом файле хранится и обрабатывается операционной системой; программа пользователя обращается к файлу только через его дескриптор.