ٌٌٌٌٌٌWelcome

سفارش تبلیغات

RSS خوان پست ها

با سلام خدمت شما بازديدكننده گرامي ، خوش آمدید به سایت من . لطفا براي هرچه بهتر شدن مطالب اين وب سایت ، ما را از نظرات و پيشنهادات خود آگاه سازيد و به ما را در بهتر شدن كيفيت مطالب ياري کنید.

لینک دلخواه

وبلاگ آموزشی خبری کامپیوتر

آموزش C (بخش 4) :: عملگرها

تاریخ : پنج شنبه 26 مرداد 1391

نویسنده : hamidrezakhouri

نظرات

عملگرها نمادهایی هستند که برای انجام اعمال خاصی مورداستفاده قرارمیگیرند. عملگرها در زبان C از تنوع زیادی برخوردارند . در C چهار دسته عملگر به نامهای ( محاسباتی ، رابطه ای ، منطقی و دستکاری بیت ها ) وجود دارند که آنها را بررسی می کنیم .

عملگرهای محاسباتی:
عملگرهای محاسباتی که در C مورد استفاده قرار می گیرند در جدول (۱) فهرستشده اند .

ردیف | عملگر | نام | مثال |

۱ | - | تفریق و منهای یکانی | x-y

2 | + | جمع | x+y

3 | * | ضرب | x*y

4 | / | تقسیم | x/y

5 | % | باقیمانده تقسیم | x%y

6 | - - | کاهش یک واحد * | - -x یا x

۷ | ++ | افزایش یک واحد * | x+ + یا | + +xا

* decrement ** increment

جدول (۱) . عملگرهای محاسباتی

عملگرهای ردیف ۱تا ۴ در جدول (۱) تقریبا” در همه زبانهای برنامه سازی وجود دارند. عملگر % که در بقیه زبانها با علامت دیگری ( مثلا” در بیسیک به صورت MOD) وجود دارد باقیمانده تقسیم دو عدد را محاسبه می کند :

اگر سه دستور فوق را توسط ماشین اجرا کنیم مقدار۳ که باقیمانده تقسیم ۱۳ بر ۵ است در z قرار می گیرد .

عملگر کاهش ، یک واحد از عملوند مربوط کم می کند .

x= 10 ;

- - x ;

دستور x - - از x یک واحد کم می کند و نتیجه را در x قرار می دهد که معادل دستور x = x-1 است .

عملگر افزایش ، یک واحد به عملوند مربوطه اضافه می کند :

x= 40 ;

x ++ ;

دستور ++x معادل دستور x = x + 1 است که موجب افزودن یک واحد به x می شود .
عملگرهای افزایش و کاهش یک واحد را می توان بعداز عملوند مربوطه نیز به کار برد مثل : x + + و - - x .
اگر در یک عبارت از عملگرهای افزایش و کاهش یک واحد ، استفاده کنیم به کار بردن این عملگرها در قبل و بعد از عملوند مربوطه ، با یکدیگر متفاوت است . بدین معنی که اگر این عملگرها قبل از عملوند باشند مقدار فعلی عملوند مورد استفاده قرار گرفته و سپس عملگرها بر روی آن عمل میکنند، ولی اگر بعد از عملوند مربوطه باشند پس از انجام عمل افزایش و کاهش یک واحد به آنها مقادیر جدید ، در عبارت مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده ازعملگرهای افزایش و کاهش یک واحد ، سرعت محاسباتی را بالا می برد .
اگر در یک عبارت از چند عملگر محاسباتی استفاده شود ، مساله تقدم عملگرها مطرح می شود . ( جدول (۲) ) .

بالاترین تقدم - - | + + |
تفریق یکانی - | | * / % |
پایین ترین تقدم - | +

جدول (۲) . تقدم عملگرهای محاسباتی

همان طور که در جدول (۲) مشاهده می شود ، عملگرهای افزایش و کاهش یک واحد دارای بالاترین تقدم و عملگرهای جمع و تفریق دارای کمترین تقدم هستند و منهای یکانی ، دارای دومین تقدم است . عملگرهایی که در یک سطر آمده اند ، مثل - و +
بدین معنی است که دارای تقدم مکانی نسبت به یکدیگر هستند. در این صورت هر کدام از غملگرها که اول ظاهر شود ، زودتر انجام خواهد شد .

عملگرهای رابطه ای :
عملگرهای رابطه ای برای تشخیص ارتباط بین عملوندها یا مقایسه آنها مورد استفاده قرار می گیرند ( جدول (۳) ) .

نکته قابل ذک درمورد عملگرهای رابطه ای این است که عملگر== برای تشخیص مساوی بودن دو عبارت مورد استفاده قرار می گیرد. این عملگر با عملگر= که برای انتساب یک عبارت به یک متغیر استفاده می شود متفاوت است .

عملگرهای منطقی
عملگرهای منطقی ( جدول (۴) ) بر روی عملوندهای منطقی عمل میکنند. عملوندهای منطقی دارای دو ارزش درستی و نادرستی هستند .

ارزش نادرستی درزبان C با مقدار صفر و ارزش درستی با مقادیر غیراز صفر مشخص میشود. عملگر منطقی ! دارای بالاترین تقدم و عملگر || دارای کمترین تقدم در بین عملگرهای منطقی هستند . چون عملگرهای منطقی رابطه نزدیکی با عملگرهای رابطه ای
دارند می توان تقدم آنها را نسبت به یکدیگر بیان کرد ( جدول (۵) ) .

بالاترین تقدم: | ! |
> >= < <= |
| == != |
| && |
|
پایین ترین تقدم : ||

جدول (۵) . تقدم عملگرهای منطقی و رابطه ای

عملگرهای محاسباتی و رابطه ای با یکدیگر ترکیب شده و عملگرهای دیگری را بنام عملگرهای محاسباتی رابطه ای ایجاد می کنند ( جدول (۶) ) . تقدم این عملگرها از سایر عملگرها پایین تر است .

عملگر | نام | مثال |

+= | + انتساب جمع | x+=y |

= | انتساب تفریق | x-=y |

*= | * انتساب ضرب | x*=y |

/= | / انتساب تقسیم | x/=y |

%= | % انتساب باقیمانده تقسیم | x%=y |

جدول (۶) . عملگرهای محاسباتی و رابطه ای

در جدول (۶) ، عبارت x + = y معادل با x = x + y است .

int a=10 ;
int b=20 ;
a+= b ;

با اجرای دستورات فوق متغیر a برابر۳۰ خواهد بود. زیرا دستور a + = b معادل دستور a = a + b است .

عملگر دستکاری بیت ها:
ازآنجایی که زبان C طوری طراحی شده است که بتواند دربسیاری ازموارد جایگزین زبان اسمبلی گردد. باید قادر باشد کلیه اعمال ( یا حداقل بسیاری از اعمال ) که در زبان اسمبلی قابل انجام هستند را انجام دهد . یکی از اعمالی که در زبان اسمبلی براحتی انجام پذیر است . انجام اعمالی بر روی بیت های یک بایت یا یک کلمه از حافظه است که در زبان C برای انجام این منظور از عملگرهایی استفاده می شود که به عملگرهای بیتی معروفند ( جدول (۷) ) . این عملگرها انجام اعمال تست ، مقدار دادن و یا انتقال (shift) بیت ها را در یک بایت یا کلمه حافظه امکان پذیر می نمایند. عملگرهای بیتی فقط بر روی متغیرهایی از نوع charیا intا
عمل می کنند و بر روی متغیرهایی از نوع float، double،، long double،، void، و یا سایر متغیرها قابل اجرا نیستند .

عملگرهای بیتی &، |،و ~و(AND(، OR،و NOTو) مشابه عملگرهای منطقی AND، OR،و NOTو عمل می کنند با این تفاوت که عمل آنها بر روی یک بیت است . با فرض این که pو qو دو بیت مختلف باشند ، نحوه عمل عملگر ^ را در ذیل مشاهده می نمایید .

p | q | p^q |

0 | 0 | 0 |

1 | 0 | 1 |

1 | 1 | 0 |

همان طور که مشاهده شد ، نتیجه عملگر بیتی ^ وقتی یک (۱) است که یکی از عملوندهای آن صفر و دیگری یک باشد . به عبارت دیگر ، نتیجه عملگر بیتی ^ وقتی صفر است که هر دو عملوند آن صفر و یا هر دو یک باشند .
عملگرهای &، |،و ^و و << ، >> بر روی دو عملوند عمل می کنند. هر انتقال به چپ ، معادل با تقسیم کردن مقدار متغیر به ۲ و هر انتقال به راست ، معادل ضرب کردن در ۲ است .

مثال ۱ :
تعداد عددی متغیر | x مقدار بیتی متغیر | x دستورات زبان | C

char x ;

| x=7 ; | 00000111 | 7 |

| x<<1 ; | 00001110 | 14 |

| x<<3 ; | 01110000 | 112 |

| x<<2 ; | 11000000 | 192 |

| x>>1 ; | 01100000 | 96 |

| x>>2 ; | 00011000 | 24 |

همان طور که مشاهده می کنید پس از اجرای دستور ۲<< x< اطلاعات واقعی از بین می روند و مساله ضرب در ۲ شدن ، در اینجا صدق نمی کند .
عملگر ~ در یک بایت یا کلمه حافظه ( یک متغیر ) کلیه بیت ها را نقیض میکند. یعنی بیت صفر را به بیت یک و بیت یک را به بیت صفر تبدیل می نماید . لذا اگر این عملگر دو بار بر روی یک متغیر عمل کند وضعیت بیت های متغیر به حالت اول برمی گردند .

مثال ۲ : x :00101100

~x :11010011
~x :00101100

همان طور که مشاهده می شود بیت های ردیف اول و ردیف آخر دارای یک وضعیت میباشند ( بیت های ردیف آخر نتیجه دوبار اجرای عملگر نقیض بر روی متغیر است ).
نکته ای که در مورد عملگرهای بیتی باید در نظر داشت این است که این عملگرها معمولا” در مبدل های دستگاهها (device drivers) مورد استفاده قرار می گیرند .
مثل برنامه هایی که برای کار با modem و با چاپگر نوشته می شوند . زیرا در این گونه موارد معمولا” تست کردن بیت های یک متغیر مد نظر خواهد بود .

عملگر ?
عملگر ? با تست یک شرط ، مقداری را به یک متغیر نسبت می دهد .
نحوه عمل ? به این صورت است که : ابتدا عبارت اول (exp1) ارزیابی می شود چنانچه این عبارت دارای ارزش true ( ارزش درستی ) باشد مقدار exp2 پس از ارزیابی ، در متغیر ذکر شده قرار می گیرد وگرنه عبارت سوم (exp3) ارزیابی شده و نتیجه آن به متغیر ذکر شده منتقل می شود .

x= 10;

y= x>9 ? 100 : 200 ;

نحوه عمل در دو دستور فوق به این صورت است که عبارت ۹> x> ارزیابی می شود . چون این عبارت یک ارزش منطقی true دارد
( ۹> x> است ) لذا عدد ۱۰۰ در متغیر y قرار می گیرد .

عملگرهای &و *
عملگر & یک عملگر یکانی است که آدرس عملوند خود را مشخص می کند و به صورت زیر به کار می رود :

نام عملوند &
مثال :

int num ;

p= &num ;

با اجرای دستورات فوق آدرس متغیر num در متغیر p قرار می گیرد. لذا عملگر & به معنی ” آدرس ” است . عملگر * همانند عملگر & یک عملگر یکانی است که محتویات یک آدرس حافظه را مشخص می کند و به صورت زیر به کار می رود .

نام عملوند *
مثل :

p= &num ;

m= *p ;

دستور اول ، آدرس متغیر num را در p قرار میدهد و دستور دوم ، محتویات محلی را که آدرس آن در p قرار دارد ( محتویات num ) ، را در m قرار میدهد. بنابراین مفهوم ” * محتویات آدرس ” می باشد . دو دستور فوق معادل دستور m = num; است که موجب انتقال محتویات متغیر num به متغیر m می شود .

عملگر کاما (,)
عملگر کاما برای انجام چند عمل در یک دستور ، به کار رفته و به صورت زیر استفاده می شود :
( عبارت ۲ و عبارت ۱) =) متغیر
عملگر کاما موجب می شود تا ” عبارت ” ۱ ارزیابی شده و سپس نتیجه ارزیابی ”عبارت ” ۲ با یکدیگر ارتباط دارند .

x =( y = 3 , y + 5) ;

ابتدا y باربر با ۳ قرار می گیرد و نتیجه عبارت y + 5 که برابر ۸ است در x قرار خواهد گرفت .

عملگر sizeof
این عملگر که عملگر زمان ترجمه نامیده می شود، برای محاسبه طول یک نوع و یا یک متغیر به کار رفته و به صورت زیر استفاده می شود .
; (نوع) sizeof
; متغیر sizeof
اگر بخواهیم با استفاده از این عملگرها، طول یک نوع مثل int، double و غیره را محاسبه کنیم باید آن را در داخل پرانتز قرار دهیم : اما اگر بخواهیم طول یک متغیر را محاسبه کنیم نیازی به استفاده از پرانتز نیست . به عنوان مثال :

int a, b, c ;

a= sizeof( int) ;

b= sizeof c ;

تقدم عملگرها در حالت کلی
وقتی که در یک عبارت چندین عملگر مورد استفاده قرار می گیرند تقدم عملگر به صورت جدول (۸) خواهد بود .

بالاترین تقدم: () | | ! ~ + + - - * & sizeof |
| * / % |
| + - |
| << >> |
| << = >> = |
| == =! |
| & |
| ^ |
| | |
| && |
| || |
| ? |
| = +=- = *= /= %= |
| , |

جدول (۸) . تقدم عملگرها در حالت کلی

اگر در یک عبارت چندین عملگر وجود داشته باشد و درآن از پرانتز نیز استفاده شود ، تقدم پرانتز از سایر عملگرها بیشتر بوده و عبارت داخل پرانتز زودتر ارزیابی می شوند .

مثال ۳ :

int x=5/ y=10/ k=4 ;

int s ;

s= x*((x+y-)3)/k ;

درنتیجه اجرای چند دستور فوق مقداری که درs قرار می گیرد برابر با ۱۵ خواهد بود . سپس عدد ۳ از ۱۵ کم می شود که ۱۲ حاصل می گردد و بعداز آن عمل ضرب انجام برابر با ۶۰ ( ۵ * ۱۲ ) می باشد و عملگر تقسیم (/) آخرین است.

امتیاز مطلب : 15

تعداد امتیازدهندگان : 4

مجموع امتیاز : 4

موضوعات مرتبط: مقالات C++ / C , ,

آموزش C (بخش 3) :: متغیرها در زبان C

تاریخ : پنج شنبه 26 مرداد 1391

نویسنده : hamidrezakhouri

نظرات

متغیر، نامی برای یک محل حافظه است که محتویات آن در طول اجرای برنامه ممکن است تغییر کند . اسم هر متغیر شامل حروف
aتا zا ، Aتا Zا ، ارقام ۰تا ۹ا و خط ربط(آندرلاین) است . به طوری که با یکی از حروف و یا خط ربط شروع شده باشند . طول نام هر
متغیر بستگی به نوع کامپایلر دارد که معمولا” از ۱ز تا ۳۱ کاراکتر قابل استفاده است .

اسامی مجاز برای متغیرها | اسامی غیرمجاز برای متغیرها |

تعریف نوع متغیر
برای استفاده از متغیرها درC باید ابتدا آنها را تعریف کنیم . تعریف متغیرها شامل نامگذاری و تعیین نوع آنها است که به صورت زیر انجام می شود :
<نوع> <اسامی متغیرها>
برای تعریف چند متغیر در یک دستور باید اسامی با کاما از یکدیگر جدا گردد :

int var1, var2 ;

دستور فوق دو متغیر به اسامی var2و var1 را از نوع int تعریف می کند .

float flovar1, flovar2 ;

دستور فوق ، دو متغیر به نام های flovar2و flovar1و را از نوع float تعریف می کند .

double d1 ;
char ch ;

اولین دستور ، d1 را از نوع double و دستور دوم متغیر ch را از نوع char تعریف می کند .

مقدار دادن به متغیرها

برای مقدار دادن به متغیرها می توان به دو طریق عمل کرد:
۱ به هنگام تعریف متغیر .
۲ پس از تعریف متغیر .
به عنوان مثال :

دستور اول ضمن تعریف a از نوع int مقدار آن را برابر با ۰ قرار می دهد . دستور دوم چهار متغیرb، c،، d،و eو را از نوع int تعریف کرده وفقط مقدار متغیر ch را از نوع کاراکتری تعریف کرده و مقدار آن را برابر با حرف a قرار می دهد . دستور چهارم مقدار متغیر b را برابر با ۰ قرار می دهد . دستور پنجم مقدار دو متغیر cو dو را برابر صفر قرار می دهد و این دستور ، انتساب چندتایی را مشخص می کند .
همان طور که قبلا”گفته شد مقدار متغیرها ممکن است در طول اجرای برنامه تغییر کند . با استفاده از کلمه کلیدی const می توانیم متغیرهایی را تعریف کنیم که مقدار آنها در طول اجرای برنامه ثابت باشد . برای تعریف این نوع متغیرها بصورت زیر عمل می شود :

<نوع> <اسامی متغیرها>const

نوع ، یکی از نوع هایی است که قبلا” ذکر شده و اسامی متغیرها ، مشخص کننده متغیرهایی است که باید به صورت ثابت تعریف شوند :

const int a = 10 , b = 20 ;

دستور فوق دو متغیر aو bو را از نوع int تعریف کرده و مقادیر آنها را برابر می دهد . این مقادیر در طول اجرای برنامه قابل تغییر هستند .

امتیاز مطلب : 9

تعداد امتیازدهندگان : 2

مجموع امتیاز : 2

موضوعات مرتبط: مقالات C++ / C , ,

آموزش C (بخش 2) :: انواع داده

تاریخ : پنج شنبه 26 مرداد 1391

نویسنده : hamidrezakhouri

نظرات

همان طور که قبلا” گفته شد در هر زبان برنامه سازی تعدادی از نوع های داده وجود دارند که بازه ای را شامل بوده و اعمال خاصی روی آنها انجام پذیر است و در C پنج نوع داده اصلی وجود دارد که عبارتند از : char، int،، float،، double، و void .

در این زبان اندازه و محدوده ای که هر نوع داده اختیار می کند بستگی به نوع پردازشگر (Processor) و نحوه پیاده سازی کامپایلر دارد. شناسه هایی ( متغیر برچسب ، اسامی توابع و … ) که از نوع char باشند برای ذخیره کردن مقادیری که توسط کاراکترهای اسکی تعریف شده اند به کار می روند. شناسه هایی از نوع int برای ذخیره کردن مقادیر صحیح ، و از نوع floatو doubleو برای ذخیره کردن اطلاعات عددی اعشاری به کار میروند که محدوده آنها توسط تعداد ارقام و دقت آنها مشخص میشود. نوع void در مورد توابع به کار می رود .
نوعهای داده اصلی ( به جز void ) می توانند با عباراتی مثل signed، long، unsigned و short و ترکیب شده و نوع های دیگری را به وجود آورند . ( جدول (۱) ).

امتیاز مطلب : 9

تعداد امتیازدهندگان : 2

مجموع امتیاز : 2

موضوعات مرتبط: مقالات C++ / C , ,

آموزش C (بخش 1) :: مقدمات زبان C

تاریخ : پنج شنبه 26 مرداد 1391

نویسنده : hamidrezakhouri

نظرات

زبان C در سال ۱۹۷۰ توسط دنیس ریچی طراحی گردید. این زبان تکامل یافته زبان BCPL میباشد که طراح آن مارتین ریچاردز است ،و زبان BCPL از زبان B که طراح آن کن تامپسون می باشد ، نتیجه شده است .

زبان C معمولا” یک زبان میانی نامیده می شود . این بدان معنی نیست که آموزش این زبان مشکل است ، یا قدرت آن از زبان های برنامه سازی مثل پاسکال و بیسیک کمتر است و یا این که مشکلاتی مشابه زبان اسمبلی برای برنامه نویس ایجاد می کند.
علت میانی بودن زبان C این است که عناصر زبان های سطح بالا را با خصیصه تابعی زبان اسمبلی درهم آمیخته است .برای پی بردن به جایگاه زبان C درمقایسه با سایر زبان های برنامه سازی به جدول (۱) مراجعه نمایید .

جدول (۱) . سطوح زبان های برنامه سازی

زبان C همانند سایر زبانهای میانی با مفاهیم بیت ، بایت و آدرس که از عناصر ابتدایی ماشین هستند سر و کار دارد . یعنی در این زبان می توان محتویات بیت ها و بایت ها را تیز تغییر داد .
برنامه های نوشته شده به زبان C براحتی از ماشینی به ماشین دیگر قابل انتقال می باشند . مثلا” برنامه نوشته شده برای کامپیوتر APPL در کامپیوترهای IBM قابل اجرا است . این خصیصه را قابل حمل بودن (Portability) زبان می گویند .
کلیه زبان های برنامه سازی سطح بالا و میانی دارای نوعهای داده (data types) هستند . هر نوع داده ، مجموعه ای از مقادیر را مشخص می کند که اعمال خاصی روی آنها قابل انجام است . نوع داده ای که در اکثر زبانها وجود دارد عبارتند از :
اعداد صحیح ، کاراکتری و اعداد اعشاری .
C دارای ۵ نوع داده اصلی است که در آن تقریبا” تبدیل هر نوع داده به نوع دیگر امکان پذیر است . مثلا” در یک عبارت می توان نوع کاراکتری را با نوع عددی صحیح و یا اعشاری ترکیب کرد .
زبان C خطای زمان اجرا مثل boundray checking را چک نمی کند . منظور از boundray checking این است که در آرایه ها تجاوز از حدود مشخص شده ، به راحتی امکان پذیر بوده و از نظر کامپایلر با خطایی مواجه نمیشود. این مساله برمیگردد به این که در زبان C آرایه یک اشاره گر (pointer) است . در این راستا ، نوع پارامترها و آرگومان های توابع نیز در گونه های قدیمی C با یکدیگر مطابقت نشده و از نظر کامپایلر با خطا مواجه نمی شد ولی در گونه های جدید C با معرفی الگوی تابع (Function prototype) این مشکل رفع شده است .
C همانند زبان های ALGOL، PASCAL، و… یک زبان ساخت یافته است . یک زبان برنامه سازی ساخت یافته امکانات زیادی ، از جمله استفاده از چند ساختار حلقه سازی مثل while، do-while،و forو را فراهم می کند . در این گونه زبان ها از goto به ندرت استفاده می شود و نوشتن دستورات برنامه در هر ستونی از خط و در هر جای فایل امکان پذیر بوده ، مثل زبان فرترن مقید به ستون های خاصی نیستند. استفاده از زیربرنامه ها و بلاک ها نیز از خصیصه های این نوع زبان ها هستند . ذکر اسامی چند زبان ساخت یافته و غیر ساخت یافته ، در انتخاب زبان برنامه سازی جهت برنامه نویسی مفید است . ( جدول (۲) ) .

جدول (۲) . بعضی از زبانهای ساخت یافته و غیرساخت یافته

هر برنامه در زبان C دارای خصیصه هایی است که بعضی از آنها عبارتند از :
۱-در زبان C هر دستور برنامه به یک ; ختم می شود .
۲-هر دستور میتواند درچند خط ادامه داشته و یک خط ممکن است شامل چند دستورباشد .
۳-حداکثر طول یک خط برنامه ۲۵۴ کاراکتر است .
۴-در زبان C برنامه نویس می تواند در هر نقطه از برنامه ، بااستفاده از علائم {و }و یک بلاک را مشخص کرده و هر متغیری را که می خواهد در آنجا تعریف نماید .
این متغیرها فقط در آن بلاک معنی خواهند داشت . توجه داریم که هر بلاک مجموعه ای از دستورات وابسته به یکدیگر خواهد بود :

۵-برای داشتن توضیحات در برنامه کافی است آنها را دربین /*و */ قرار داد:

*/ توضیحات /*

یک زبان ساخت یافته بلاکی نیست . این بدان معنی است که تعریف یک زیربرنامه ( در اینجا تابع ) در زیربرنامه دیگر ( همانند پاسکال ) امکان پذیر نیست و این امر از مساله coupling می کاهد .
Cزبان برنامه نویسی سیستم است . منظور از برنامه های سیستم عبارتند از :

-1سیستم عامل (Operating system)

-2مفسر (Interpreter)

-3ویراستار (Editor)

-4اسمبلر (Assrmbler)

-5کامپایلر (Compiler)

-6مدیریت بانکهای اطلاعاتی (Database management)

امروزه C در اکثر امور برنامه نویسی مورد استفاده قرار می گیرد . زیرا این زبان هم دارای خصیصه ” قابل حمل بودن ” است و هم دارای کارآیی خوبی می باشد و سرعت زیاد C بر محبوبیت آن افزوده است . مساله قابل حمل بودن ، یک مساله بسیار مهم است زیرا هم موجب صرفه جویی در وقت شده و هم باعث صرفه جویی در هزینه ها می گردد .
زبان C فقط دارای ۳۲ کلمه کلیدی است ( جدول (۳) ) که ۲۷ کلمه کلیدی آن توسط ریچی ( طراح زبان ) معرفی شده و ۵ کلمه کلیدی دیگر توسط موسسه استاندارد سازی زبان به آن اضافه شده است . این تعداد در مقایسه با ۱۵۹ کلمه کلیدی که در زبان بیسیک وجود دارد قابل توجه است .

اضافه شدن توسط موسسه استاندارد سازی زبان
جدول (۳) . کلمات کلیدی زبان C

بعضی از کامپایلرها علاوه بر ۳۲ کلمه کلیدی جدول (۳) کلمات کلیدی دیگری به زبان اضافه نموده اند . ( جدول (۴) ) .

جدول (۴) . کلمات کلیدی زبان C که بعضی از کامپایلرها اضافه کرده اند

کلیه کلمات کلیدی در زبان C به حروف کوچک نوشته می شوند . چون در این زبان بین حروف کوچک و بزرگ تفاوت است ، به عنوان مثال کلمه else یک کلمه کلیدی است.

{

;مجموعه دستورات بلاک

امتیاز مطلب : 9

تعداد امتیازدهندگان : 2

مجموع امتیاز : 2

موضوعات مرتبط: مقالات C++ / C , ,

مقدمه ای بر زبان C

تاریخ : پنج شنبه 26 مرداد 1391

نویسنده : hamidrezakhouri

نظرات

مقدمه ای بر زبان C

پس از نوشتن یک الگوریتم باید آن را با استفاده از یک زبان برنامه نویسی تبدیل به یک برنامه قابل اجرا برای کامپیوتر نماییم. این زبانها به سه دسته کلی تقسیم میگردند :

۱- زبان ماشین (سطح پایین) :
این زبان مستقیما با صفر و یک نوشته می شود و بدون هیچ واسطه ای برروی کامپیوتر قابل اجرا است. طراحان سخت افزار هر کامپیوتر، زبان ماشین خاص خود را برای آن ماشین طراحی می نمایند. به همین دلیل هر برنامه ای که به زبان ماشین نوشته شود، فقط برروی همان ماشین خاص کار می کند، بهمین دلیل برنامه های نوشته شده به زبان ماشین را غیر قابل حمل می نامند. از طرف دیگر یادگیری این زبان بسیار مشکل بوده و برنامه نویسی با آن نیز بسیار سخت است و همچنین احتمال بروز خطا نیز در آن زیاد است.

۲- زبان اسمبلی :
این زبان شکل ساده تر زبان ماشین است، بدین صورت که برای هر دستورالعمل زبان ماشین، یک اسم نمادین انتخاب شده است (مانند دستور ADD بجای کد دودویی دستورالعمل جمع) که بخاطر سپردن و برنامه نویسی با آنها برای انسانها ساده تر است. اما این برنامه ها برای ماشین قابل فهم نیست و باید قبل از اجرا شدن توسط برنامه مترجمی بنام اسمبلر به زبان ماشین تبدیل شود. توجه کنید که از آنجا که هر دستور زبان اسمبلی معادل یک دستور زبان ماشین است، این زبان نیز وابسته به ماشین می باشد و برنامه های نوشته شده به این زبان فقط برروی همان کامپیوتری که برای آن نوشته شده اند قابل اجرا است. علاوه براین کار با این زبانها هنوز هم نسبتا مشکل بود و فقط متخصصین کامپیوتر قادر به استفاده از آنها بودند.

۳- زبانهای سطح بالا :
دستورالعملهای این زبانها بسیار نزدیک به زبان انسانها (بطور مشخص زبان انگلیسی) می باشد و بهمین دلیل برنامه نویسی به آنها بسیار ساده تر بوده و می توان الگوریتمها را به راحتی به این زبانها تبدیل کرد. از آنجا که این زبانها به هیچ ماشین خاصی وابسته نیستند، برنامه های نوشته شده با این زبانها (تا حد زیادی) قابل حمل می باشند. مثالهایی از این زبانها عبارتند از :

- بیسیک (Basic): برای کاربردهای آموزشی
- فرترن (Fortran) : برای کاربردهای علمی و مهندسی
- پاسکال (Pascal) : برای کاربردهای آموزشی و علمی

و بالاخره زبان برنامه نویسی C که درمورد آن بیشتر صحبت خواهیم کرد. البته برنامه های نوشته شده به این زبانها ابتدا باید به زبان ماشین ترجمه شوند تا برروی کامپیوتر قابل اجرا باشند. برای ترجمه این زبانها از کامپایلرها و یا مفسرها مراجعه استفاده می شود….

تاریخچه C:

برای بررسی تاریخچه زبان C باید به سال ۱۹۶۷ بازگردیم که مارتین ریچاردز زبان BCPL را برای نوشتن نرم افزارهای سیستم عامل و کامپایلر در دانشگاه کمبریج ابداع کرد. سپس در سال ۱۹۷۰ کن تامپسون زبان B را بر مبنای ویژگیهای زبان BCPL نوشت و از آن برای ایجاد اولین نسخه های سیستم عامل Unix در آزمایشگاههای بل استفاده کرد. زبان C در سال ۱۹۷۲ توسط دنیس ریچی از روی زبان B و BCPL در آزمایشگاه بل ساخته شد و ویژگیهای جدیدی همچون نظارت بر نوع داده ها نیز به آن اضافه شد. ریچی از این زبان برای ایجاد سیستم عامل Unix استفاده کرد اما بعدها اکثر سیستم عاملهای دیگر نیز با همین زبان نوشته شدند. این زبان با سرعت بسیاری گسترش یافت و چاپ کتاب “The C Programming Language” در سال ۱۹۷۸ توسط کرنیگان و ریچی باعث رشد روزافزون این زبان در جهان شد.

متاسفانه استفاده گسترده این زبان در انواع کامپیوترها و سخت افزارهای مختلف باعث شد که نسخه های مختلفی از این زبان بوجود آید که با یکدیگر ناسازگار بودند. در سال ۱۹۸۳ انستیتوی ملی استاندارد آمریکا (ANSI) کمیته ای موسوم به X3J11 را را مامور کرد تا یک تعریف فاقد ابهام و مستقل از ماشین را از این زبان تدوین نماید.در سال ۱۹۸۹ این استاندارد تحت عنوان ANSI C به تصویب رسید و سپس در سال ۱۹۹۰، سازمان استانداردهای بین المللی (ISO) نیز این استاندارد را پذیرفت و مستندات مشترک آنها تحت عنوان ANSI/ISO C منتشر گردید.

در سالهای بعد و با ظهور روشهای برنامه نویسی شی گرا نسخه جدیدی از زبان C بنام C++ توسط بیارنه استراوستروپ در اوایل ۱۹۸۰ در آزمایشگاه بل توسعه یافت. در C++ علاوه بر امکانات جدیدی که به زبان C اضافه شده است، خاصیت شی گرایی را نیز به آن اضافه کرده است.

با گسترش شبکه و اینترنت، نیاز به زبانی احساس شد که برنامه های آن بتوانند برروی هر ماشین و هر سیستم عامل دلخواهی اجرا گردد. شرکت سان مایکروسیستمز در سال ۱۹۹۵ میلادی زبان Java را برمبنای C و C++ ایجاد کرد که هم اکنون از آن در سطح وسیعی استفاده می شود و برنامه های نوشته شده به آن برروی هر کامپیوتری که از Java پشتیبانی کند(تقریبا تمام سیستمهای شناخته شده) قابل اجرا می باشد. شرکت مایکروسافت در رقابت با شرکت سان، در سال ۲۰۰۲ زبان جدیدی بنام C# (سی شارپ) را ارائه داد که رقیبی برای Java بشمار می رود.

برنامه نویسی ساخت یافته:

در دهه ۱۹۶۰ میلادی توسعه نرم افزار دچار مشکلات عدیده ای شد. در آن زمان سبک خاصی برای برنامه نویسی وجود نداشت و برنامه ها بدون هیچگونه ساختار خاصی نوشته می شدند. وجود دستور پرش (goto) نیز مشکلات بسیاری را برای فهم و درک برنامه توسط افراد دیگر ایجاد می کرد، چرا که جریان اجرای برنامه مرتبا دچار تغییر جهت شده و دنبال کردن آن دشوار می گردید. لذا نوشتن برنامه ها عملی بسیار زمان بر و پرهزینه شده بود و معمولا اشکال زدایی, اعمال تغییرات و گسترش برنامه ها بسیار مشکل بود. فعالیتهای پژوهشی در این دهه باعث بوجود آمدن سبک جدیدی از برنامه نویسی بنام روش ساختیافته گردید؛ روش منظمی که باعث ایجاد برنامه هایی کاملا واضح و خوانا گردید که اشکال زدایی و خطایابی آنها نیز بسیار ساده تر بود.

اصلی ترین نکته در این روش عدم استفاده از دستور پرش (goto) است. تحقیقات بوهم و ژاکوپینی نشان داد که می توان هر برنامه ای را بدون دستور پرش و فقط با استفاده از ۳ ساختار کنترلی ترتیب، انتخاب و تکرار نوشت.

ساختار ترتیب، همان اجرای دستورات بصورت متوالی (یکی پس از دیگری) است که کلیه زبانهای برنامه نویسی در حالت عادی بهمان صورت عمل می کنند.

ساختار انتخاب به برنامه نویس اجازه می دهد که براساس درستی یا نادرستی یک شرط، تصمیم بگیرد کدام مجموعه از دستورات اجرا شود.

ساختار تکرار نیز به برنامه نویسان اجازه می دهد مجموعه خاصی از دستورات را تا زمانیکه شرط خاصی برقرار باشد، تکرار نماید.

هر برنامه ساختیافته از تعدادی بلوک تشکیل می شود که این بلوکها به ترتیب اجرا می شوند تا برنامه خاتمه یابد(ساختار ترتیب). هر بلوک می تواند یک دستورساده مانند خواندن، نوشتن یا تخصیص مقدار به یک متغیر باشد و یا اینکه شامل دستوراتی باشد که یکی از ۳ ساختار فوق را پیاده سازی کنند. نکته مهم اینجاست که درمورد دستورات داخل هر بلوک نیز همین قوانین برقرار است و این دستورات می توانند از تعدادی بلوک به شرح فوق ایجاد شوند و تشکیل ساختارهایی مانند حلقه های تودرتو را دهند.

نکته مهم اینجاست که طبق قوانین فوق یک حلقه تکرار یا بطور کامل داخل حلقه تکرار دیگر است و یا بطور کامل خارج آن قرار می گیرد و هیچگاه حلقه های روی هم افتاده نخواهیم داشت.

از جمله اولین تلاشها در زمینه ساخت زبانهای برنامه نویسی ساختیافته، زبان پاسکال بود که توسط پروفسور نیکلاس ویرث در سال ۱۹۷۱ برای آموزش برنامه نویسی ساختیافته در محیطهای آموزشی ساخته شد و بسرعت در دانشگاهها رواج یافت. اما بدلیل نداشتن بسیاری از ویژگیهای مورد نیاز مراکز صنعتی و تجاری در بیرون دانشگاهها موفقیتی نیافت.

کمی بعد زبان C ارائه گردید که علاوه بر دارا بودن ویژگیهای برنامه نویسی ساختیافته بدلیل سرعت و کارایی بالا مقبولیتی همه گیر یافت و هم اکنون سالهاست که بعنوان بزرگترین زبان برنامه نویسی دنیا شناخته شده است.

مراحل اجرای یک برنامه C

برای اجرای یک برنامه C ابتدا باید آن را نوشت. برای اینکار می توان از هر ویرایشگر متنی موجود استفاده کرد و سپس فایل حاصل را با پسوند .C ذخیره نمود (فایلهای C++ با پسوند .CPP ذخیره می گردند). به این فایل، کد مبدا (source code) گفته می شود. مرحله بعدی تبدیل کد مبدا به زبان ماشین است که به آن کد مقصد (object code) گفته می شود. همانطورکه قبلا نیز گفته شد برای اینکار از یک برنامه مترجم بنام کامپایلر استفاده می شود. کامپایلرهای متعددی برای زبان C توسط شرکتهای مختلف و برای سیستم عاملهای مختلف نوشته شده است که می توانید برحسب نیاز از هریک از آنها استفاده نمایید. اما هنوز برنامه برای اجرا آماده نیست. معمولا برنامه نویسان از در برنامه های خود از یک سری از کدهای از پیش آماده شده برای انجام عملیات متداول (مانند محاسبه جذر و یا سینوس) استفاده می کنند که برنامه آنها قبلا نوشته و ترجمه شده است. این برنامه ها یا در قالب کتابخانه های استاندارد توسط شرکتهای ارائه کننده نرم افزار عرضه شده است و یا توسط دیگر همکاران برنامه نویس اصلی نوشته و در اختیار وی قرار داده شده است. در این مرحله باید کد مقصد برنامه اصلی با کدهای مربوط به این برنامه های کمکی پیوند زده شود. برای اینکار نیاز به یک پیوند زننده (Linker) داریم و نتیجه این عمل یک فایل قابل اجرا خواهد بود (در ویندوز این فایل پسوند .EXE خواهد داشت). مرحله بعدی اجرای برنامه و دادن ورودیهای لازم به آن و اخذ خروجیها می باشد. در شکل زیر این مراحل نشان داده شده اند.

مسلما طی مراحل بالا برای اجرای هر برنامه زمانبر می باشد، بهمین دلیل اکثر تولید کنندگان کامپایلرها، محیطهایی را برای برنامه نویسی ارائه کرده اند که کلیه مراحل بالا را بطور اتوماتیک انجام می دهند.

به این محیطها IDE (Integrated Development Environment) یا محیط مجتمع توسعه نرم افزار گفته می شود. این محیطها دارای یک ویرایشگر متن می باشند که معمولا دارای خواص جالبی همچون استفاده از رنگهای مختلف برای نشان دادن اجزای مختلف برنامه مانند کلمات کلیدی، و یا قابلیت تکمیل اتوماتیک قسمتهای مختلف برنامه می باشد. پس از نوشتن برنامه و با انتخاب گزینه ای مانند Run کلیه عملیات فوق بطور اتوماتیک انجام شده و برنامه اجرا می گردد. علاوه براین، این محیطها معمولا دارای امکانات اشکالزدایی برنامه (Debug) نیز می باشند که شامل مواردی همچون اجرای خط به خط برنامه و یا دیدن محتویات متغیرها در زمان اجرا است. چند محیط معروف برنامه نویسی عبارتند از :

Borland C++ 3.1 برای محیط DOS
Borland C++ از نسخه ۴ به بالا برای Windows
Microsoft Visual C++ برای محیط Windows
Borland C++ Builder برای محیط Windows

برای شروع ما از محیط Borland C++ 3.1 تحت Dos که نحوه کار ساده تری نسبت به سایرین دارد استفاده می کنیم.
پس از نصب این نرم افزار، برنامه BC.exe را اجرا کنید تا وارد محیط borland c شوید

همانطور که می بینید، این محیط از ۳ قسمت اصلی تشکیل شده است :

- بخش ویرایش برنامه :
بخش آبی رنگ وسط می باشد که در حقیقت یک ویرایشگر است که برنامه در آن تایپ می شود. همانطور که می بینید در این ویرایشگر از رنگهای مختلف برای نشان دادن قسمتهای مختلف برنامه استفاده می شود. مثلا برای کلمات کلیدی از رنگ سفید استفاده شده است.

- بخش منوهای کاری :
این بخش که در قسمت بالا واقع شده است،- حاوی تعدادی منو (گزینه) برای انجام وظایف مختلف است. خلاصه این عملیات عبارتند از :
o منوی File : عملیاتی مانند باز کردن و یا ذخیره یک برنامه
o منوی Edit : عملیات ویرایش مانند حذف،o کپی و یا چسباندن یک قسمت از برنامه
o منوی Search : جستجوی و یا تعویض یک متن در برنامه
o منوی Run : اجرای برنامه بصورت کامل یا دستور به دستور
o منوی Compile : عملیات مربوط به کامپایل و پیوند برنامه
o منوی Debug : عملیات مربوط به اشکالزدایی مانند دیدن مقادیر متغیرها در زمان اجرا
o منوی Project : عملیات مربوط به مدیریت برنامه هایی که شامل چندین فایل مستقل هستند (پروژه)
o منوی Options : عملیات مربوط به تنظیمات سیستم مانند نحوه کامپایل و یا رنگ پیش فرض محیط
o منوی Windows : عملیات مربوط به پنجره های باز فعلی (مربوط به چندین برنامه یا نمایش متغیرها و … )

خطاهای برنامه نویسی

بنظر می رسد خطاها جزء جداناپذیر برنامه ها هستند. بندرت می توان برنامه ای نوشت که در همان بار اول بدرستی و بدون هیچگونه خطایی اجرا شود. اما خطاها از لحاظ تاثیری که بر اجرای برنامه ها می گذارند، متفاوتند. گروهی ممکن است باعث شوند که از همان ابتدا برنامه اصلا کامپایل نشود و گروه دیگر ممکن است پس از گذشت مدتها و در اثر دادن یک ورودی خاص به برنامه، باعث یک خروجی نامناسب و یا یک رفتار دور از انتظار (مانند قفل شدن برنامه) شوند. بطور کلی خطاها به دو دسته تقسیم می شوند:

خطاهای نحوی (خطاهای زمان کامپایل): این خطاها در اثر رعایت نکردن قواعد دستورات زبان C و یا تایپ اشتباه یک دستور بوجود می آیند و در همان ابتدا توسط کامپایلر به برنامه نویس اعلام می گردد. برنامه نویس باید این خطا را رفع کرده و سپس برنامه را مجددا کامپایل نماید. لذا معمولا این قبیل خطاها خطر کمتری را در بردارند.

خطاهای منطقی (خطاهای زمان اجرا): این دسته خطاها در اثر اشتباه برنامه نویس در طراحی الگوریتم درست برای برنامه و یا گاهی در اثر درنظر نگرفتن بعضی شرایط خاص در برنامه ایجاد می شوند. متاسفانه این دسته خطاها در زمان کامپایل اعلام نمی شوند و در زمان اجرای برنامه خود را نشان می دهند. بنابراین، این خود برنامه نویس است که پس از نوشتن برنامه باید آن را تست کرده و خطاهای منطقی آن را پیدا کرده و رفع نماید. متاسفانه ممکن است یک برنامه نویس خطای منطقی برنامه خود را تشخیص ندهد و این خطا پس از مدتها و تحت یک شرایط خاص توسط کاربر برنامه کشف شود. بهمین دلیل این دسته از خطاها خطرناکتر هستند. خود این خطاها به دو دسته تقسیم می گردند:

a. خطاهای مهلک:
در این دسته خطاها کامپیوتر بلافاصله اجرای برنامه را متوقف کرده و خطا را به کاربر گزارش می کند. مثال معروف این خطاها،b. خطای تقسیم بر صفر می باشد.

b. خطاهای غیرمهلک:
در این دسته خطا،d. اجرای برنامه ادامه می یابد ولی برنامه نتایج اشتباه تولید می نماید. بعنوان مثال ممکن است دراثر وجود یک خطای منطقی در یک برنامه حقوق و دستمزد،e. حقوق کارمندان اشتباه محاسبه شود و تا مدتها نیز کسی متوجه این خطا نشود!

با توجه به آنچه گفته شد، در می یابیم که رفع اشکال برنامه ها بخصوص خطاهای منطقی از مهمترین و مشکلترین وظایف یک برنامه نویس بوده و گاهی حتی سخت تر از خود برنامه نویسی است! بهمین دلیل است که بسیاری از شرکتها(همانند مایکروسافت) ابتدا نسخه اولیه نرم افزار خود را در اختیار کاربران قرار می دهند تا اشکالات آن گزارش شده و رفع گردد. بسیار مهم است که در ابتدا سعی کنید برنامه ای بنویسید که حداقل خطاها را داشته باشد، در گام دوم با آزمایش دقیق برنامه خود هرگونه خطای احتمالی را پیدا کنید و در گام سوم بتوانید دلیل بروز خطا را پیدا کرده و آنرا رفع نمایید. هر سه عمل فوق کار سختی بوده و نیاز به تجربه و مهارت دارد.

آخرین نکته اینکه در اصطلاح برنامه نویسی به هر گونه خطا، bug و به رفع خطا debug گفته می شود.