памяти, в дополнении к автоматическим переменным и EXTERN, с
которыми мы уже встречались.
Статические переменные могут быть либо внутренними, либо
внешними. Внутренние статические переменные точно так же,
как и автоматические, являются локальными для некоторой фун-
кции, но, в отличие от автоматических, они остаются сущест-
вовать, а не появляются и исчезают вместе с обращением к
этой функции. это означает, что внутренние статические пере-
менные обеспечивают постоянное, недоступное извне хранение
внутри функции. Символьные строки, появляющиеся внутри функ-
ции, как, например, аргументы PRINTF , являются внутренними
статическими.
Внешние статические переменные определены в остальной
части того исходного файла, в котором они описаны, но не в
каком-либо другом файле. Таким образом, они дают способ
скрывать имена, подобные BUF и BUFP в комбинации
GETCH-UNGETCH, которые в силу их совместного использования
должны быть внешними, но все же не доступными для пользова-
телей GETCH и UNGETCH , чтобы исключалась возможность конф-
ликта. Если эти две функции и две переменные объеденить в
одном файле следующим образом
STATIC CHAR BUF[BUFSIZE]; /* BUFFER FOR UNGETCH */
STATIC INT BUFP=0; /*NEXT FREE POSITION IN BUF */
GETCH() {...}
UNGETCH() {...}
то никакая другая функция не будет в состоянии обратиться к
BUF и BUFP; фактически, они не будут вступать в конфликт с
такими же именами из других файлов той же самой программы.
Статическая память, как внутренняя, так и внешняя, спе-
цифицируется словом STATIC , стоящим перед обычным описани-
ем. Переменная является внешней, если она описана вне какой
бы то ни было функции, и внутренней, если она описана внутри
некоторой функции.
Нормально функции являются внешними объектами; их имена
известны глобально. возможно, однако, объявить функцию как
STATIC ; тогда ее имя становится неизвестным вне файла, в
котором оно описано.
В языке "C" "STATIC" отражает не только постоянство, но
и степень того, что можно назвать "приватностью". Внутренние
статические объекты определены только внутри одной функции;
внешние статические объекты /переменные или функции/ опреде-
лены только внутри того исходного файла, где они появляются,
и их имена не вступают в конфликт с такими же именами пере-
менных и функций из других файлов.
Внешние статические переменные и функции предоставляют
способ организовывать данные и работающие с ними внутренние
процедуры таким образом, что другие процедуры и данные не
могут прийти с ними в конфликт даже по недоразумению. Напри-
мер, функции GETCH и UNGETCH образуют "модуль" для ввода и
возвращения символов; BUF и BUFP должны быть статическими,
чтобы они не были доступны извне. Точно так же функции PUSH,
POP и CLEAR формируют модуль обработки стека; VAR и SP тоже
должны быть внешними статическими.
4.7. Регистровые переменные
Четвертый и последний класс памяти называется регистро-
вым. Описание REGISTER указывает компилятору, что данная пе-
ременная будет часто использоваться. Когда это возможно, пе-
ременные, описанные как REGISTER, располагаются в машинных
регистрах, что может привести к меньшим по размеру и более
быстрым программам. Описание REGISTER выглядит как
REGISTER INT X;
REGISTER CHAR C;
и т.д.; часть INT может быть опущена. Описание REGISTER мож-
но использовать только для автоматических переменных и фор-
мальных параметров функций. В этом последнем случае описания
выглядят следующим образом:
F(C,N)
REGISTER INT C,N;
{
REGISTER INT I;
...
}
На практике возникают некоторые ограничения на регистро-
вые переменные, отражающие реальные возможности имеющихся
аппаратных средств. В регистры можно поместить только нес-
колько переменных в каждой функции, причем только определен-
ных типов. В случае превышения возможного числа или исполь-
зования неразрешенных типов слово REGISTER игнорируется.
Кроме того невозможно извлечь адрес регистровой переменной
(этот вопрос обсуждается в главе 5). Эти специфические огра-
ничения варьируются от машины к машине. Так, например, на
PDP-11 эффективными являются только первые три описания
REGISTER в функции, а в качестве типов допускаются INT, CHAR
или указатель.
4.8. Блочная структура
Язык "C" не является языком с блочной структурой в смыс-
ле PL/1 или алгола; в нем нельзя описывать одни функции
внутри других.
Переменные же, с другой стороны, могут определяться по
методу блочного структурирования. Описания переменных (вклю-
чая инициализацию) могут следовать за левой фигурной скоб-
кой,открывающей любой оператор, а не только за той, с кото-
рой начинается тело функции. Переменные, описанные таким об-
разом, вытесняют любые переменные из внешних блоков, имеющие
такие же имена, и остаются определенными до соответствующей
правой фигурной скобки. Например в
IF (N > 0) {
INT I; /* DECLARE A NEW I */
FOR (I = 0; I < N; I++)
...
}
Областью действия переменной I является "истинная" ветвь
IF; это I никак не связано ни с какими другими I в програм-
ме.
Блочная структура влияет и на область действия внешних
переменных. Если даны описания
INT X;
F()
{
DOUBLE X;
...
}
То появление X внутри функции F относится к внутренней пере-
менной типа DOUBLE, а вне F - к внешней целой переменной.
это же справедливо в отношении имен формальных параметров:
INT X;
F(X)
DOUBLE X;
{
...
}
Внутри функции F имя X относится к формальному параметру, а
не к внешней переменной.
4.9. Инициализация
Мы до сих пор уже много раз упоминали инициализацию, но
всегда мимоходом , среди других вопросов. Теперь, после того
как мы обсудили различные классы памяти, мы в этом разделе
просуммируем некоторые правила, относящиеся к инициализации.
Если явная инициализация отсутствует, то внешним и ста-
тическим переменным присваивается значение нуль; автомати-
ческие и регистровые переменные имеют в этом случае неопре-
деленные значения (мусор).
Простые переменные (не массивы или структуры) можно ини-
циализировать при их описании, добавляя вслед за именем знак
равенства и константное выражение:
INT X = 1;
CHAR SQUOTE = '\'';
LONG DAY = 60 * 24; /* MINUTES IN A DAY */
Для внешних и статических переменных инициализация выполня-
ется только один раз, на этапе компиляции. Автоматические и
регистровые переменные инициализируются каждый раз при входе
в функцию или блок.
В случае автоматических и регистровых переменных инициализа-
тор не обязан быть константой: на самом деле он может быть
любым значимым выражением, которое может включать определен-
ные ранее величины и даже обращения к функциям. Например,
инициализация в программе бинарного поиска из главы 3 могла
бы быть записана в виде
BINARY(X, V, N)
INT X, V[], N;
{
INT LOW = 0;
INT HIGH = N - 1;
INT MID;
...
}
вместо
BINARY(X, V, N)
INT X, V[], N;
{
INT LOW, HIGH, MID;
LOW = 0;
HIGH = N - 1;
...
}
По своему результату, инициализации автоматических перемен-
ных являются сокращенной записью операторов присваивания.
Какую форму предпочесть - в основном дело вкуса. мы обычно
используем явные присваивания, потому что инициализация в
описаниях менее заметна.
Автоматические массивы не могут быть инициализированы. Внеш-
ние и статические массивы можно инициализировать, помещая
вслед за описанием заключенный в фигурные скобки список на-
чальных значений, разделенных запятыми. Например программа
подсчета символов из главы 1, которая начиналась с
MAIN() /* COUNT DIGITS, WHITE SPACE, OTHERS */
(
INT C, I, NWHITE, NOTHER;
INT NDIGIT[10];
NWHITE = NOTHER = 0;
FOR (I = 0; I < 10; I++)
NDIGIT[I] = 0;
...
)
Ожет быть переписана в виде
INT NWHITE = 0;
INT NOTHER = 0;
INT NDIGIT[10] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
MAIN() /* COUNT DIGITS, WHITE SPACE, OTHERS */
(
INT C, I;
...
)
Эти инициализации фактически не нужны, так как все присваи-
ваемые значения равны нулю, но хороший стиль - сделать их
явными. Если количество начальных значений меньше, чем ука-
занный размер массива, то остальные элементы заполняются ну-
лями. Перечисление слишком большого числа начальных значений
является ошибкой. К сожалению, не предусмотрена возможность
указания, что некоторое начальное значение повторяется, и
нельзя инициализировать элемент в середине массива без пере-
числения всех предыдущих.
Для символьных массивов существует специальный способ
инициализации; вместо фигурных скобок и запятых можно ис-
пользовать строку:
CHAR PATTERN[] = "THE";
Это сокращение более длинной, но эквивалентной записи:
CHAR PATTERN[] = { 'T', 'H', 'E', '\0' };
Если размер массива любого типа опущен, то компилятор опре-
деляет его длину, подсчитывая число начальных значений. В
этом конкретном случае размер равен четырем (три символа
плюс конечное \0).
4.10. Рекурсия
В языке "C" функции могут использоваться рекурсивно; это
означает, что функция может прямо или косвенно обращаться к
себе самой. Традиционным примером является печать числа в
виде строки символов. как мы уже ранее отмечали, цифры гене-
рируются не в том порядке: цифры младших разрядов появляются
раньше цифр из старших разрядов, но печататься они должны в
обратном порядке.
Эту проблему можно решить двумя способами. Первый спо-
соб, которым мы воспользовались в главе 3 в функции ITOA,
заключается в запоминании цифр в некотором массиве по мере
их поступления и последующем их печатании в обратном поряд-
ке. Первый вариант функции PRINTD следует этой схеме.
PRINTD(N) /* PRINT N IN DECIMAL */
INT N;
{
CHAR S[10];
INT I;
IF (N < 0) {
PUTCHAR('-');
N = -N;
}
I = 0;
DO {
S[I++] = N % 10 + '0'; /* GET NEXT CHAR */
} WHILE ((N /= 10) > 0); /* DISCARD IT */
WHILE (--I >= 0)
PUTCHAR(S[I]);
}
Альтернативой этому способу является рекурсивное реше-
ние, когда при каждом вызове функция PRINTD сначала снова
обращается к себе, чтобы скопировать лидирующие цифры, а за-
тем печатает последнюю цифру.
PRINTD(N) /* PRINT N IN DECIMAL (RECURSIVE)*/
INT N;
(
INT I;
IF (N < 0) {
PUTCHAR('-');
N = -N;
}
IF ((I = N/10) != 0)
PRINTD(I);
PUTCHAR(N % 10 + '0');
)
Когда функция вызывает себя рекурсивно, при каждом обра-
щении образуется новый набор всех автоматических переменных,
совершенно не зависящий от предыдущего набора. Таким обра-
зом, в PRINTD(123) первая функция PRINTD имеет N = 123. Она
передает 12 второй PRINTD, а когда та возвращает управление
ей, печатает 3. Точно так же вторая PRINTD передает 1
третьей (которая эту единицу печатает), а затем печатает 2.
Рекурсия обычно не дает никакой экономиии памяти, пос-
кольку приходится где-то создавать стек для обрабатываемых
значений. Не приводит она и к созданию более быстрых прог-
рамм. Но рекурсивные программы более компактны, и они зачас-
тую становятся более легкими для понимания и написания. Ре-
курсия особенно удобна при работе с рекурсивно определяемыми
структурами данных, например, с деревьями; хороший пример
будет приведен в главе 6.
Упражнение 4-7
--------------
Приспособьте идеи, использованные в PRINTD для рекурсив-
ного написания ITOA; т.е. Преобразуйте целое в строку с по-
мощью рекурсивной процедуры.
Упражнение 4-8
--------------
Напишите рекурсивный вариант функции REVERSE(S), которая
располагает в обратном порядке строку S.
4.11. Препроцессор языка "C"
В языке "с" предусмотрены определенные расширения языка
с помощью простого макропредпроцессора. одним из самых расп-
ространенных таких расширений, которое мы уже использовали,
является конструкция #DEFINE; другим расширением является
