C. Бочков - Язык программирования Си для персонального компьютера
Указания компилятору обычно действуют только для отдельных участков исходного файла. Специфические действия компилятора, задаваемые указаниями, определяются конкретной реализацией компилятора языка Си.
В нижеследующем примере исходная программа состоит из двух исходных файлов. Функции main и max представлены в отдельных файлах. Функция main использует функцию max в процессе своего выполнения.
/* исходный файл 1 — функция main */
#define ONE 1
#define TWO 2
#define THREE 3
extern int max (int, int); /* объявление функции */
main () /* определение функции */
{
int w = ONE, x = TWO, у = THREE;
int z = 0;
z = max(x, y);
z = max(z, w);
}
/* исходный файл 2 — функция max */
int max (a, b) /* определение функции */
int a, b;
{
if ( a > b )
return (a);
else
return (b);
}
В первом исходном файле функция max объявлена, но не определена. Такое объявление функции называется предварительным; оно позволяет компилятору контролировать обращение к функции до того, как она определена. Определение функции main содержит вызовы функции max.
Строки, начинающиеся с символа #, являются директивами препроцессора. Директивы указывают препроцессору на необходимость замены в первом исходном файле идентификаторов ONE, TWO, THREE на соответствующие значения. Область действия директив не распространяется на второй исходный файл.
Второй исходный файл содержит определение функции max. Это определение соответствует объявлению max в первом исходном файле. После того как оба исходных файла скомпилированы, они могут быть объединены компоновщиком и выполнены как единая программа.
Выполнение программы
Каждая программа на языке Си содержит главную функцию. В языке Си главная функция программы должна иметь имя main. С функции main начинается выполнение программы; обычно она управляет выполнением программы, организуя вызовы других функций. Программа может завершить выполнение по достижению конца функции main, однако может завершиться и в других точках путем вызова стандартных библиотечных функций, предназначенных для выхода из программы (см. описание функций exit и abort в разделе 12).
Исходная программа обычно включает в себя несколько функций, каждая из которых предназначена для выполнения определенной задачи. Функция main может вызывать эти функции, с тем чтобы выполнить ту или иную задачу. Когда функция вызывается, выполнение начинается с ее первого оператора. Функция возвращает управление при выполнении оператора return либо когда выполнение доходит до конца тела функции.
Все функции, включая функцию main, могут иметь формальные параметры. Вызываемые функции получают значения формальных параметров из вызывающих функций. Значения формальных параметров функции main могут быть получены извне — из командной строки при вызове программы и из таблицы контекста операционной системы. Таблица контекста заполняется системными командами SET и PATH.
Для передачи данных программе через командную строку необходимо при вызове вслед за именем выполняемого файла, содержащего программу, задать ее аргументы. Аргументы должны быть отделены друг от друга пробелами или символами горизонтальной табуляции. Если требуется передать программе аргумент, содержащий внутри себя пробелы или символы горизонтальной табуляции, следует заключить его в двойные кавычки.
Аргументы передаются программе (точнее, функции main) как символьные строки.
Пример:
PROG 25 "ab с" 100
Программе с именем PROG передаются три аргумента — символьные строки "25", "ab с" и "100".
В процессе компоновки программы на языке Си в ее состав включается модуль поддержки выполнения. Этот модуль получает управление непосредственно от операционной системы при вызове программы, разбирает командную строку и передает аргументы функции main.
Для получения аргументов из командной строки и таблицы контекста в функции main должно быть объявлено три формальных параметра. В языке Си по традиции параметры функции main именуются argc, argv и envp, однако это не является требованием языка.
Пример объявления формальных параметров функции main:
main (int argc, char *argv[], char *envp []){}
Если программа не требует аргументов, то функцию main можно объявить без формальных параметров:
main()
{
…
}
Если аргументы передаются программе только через командную строку, то достаточно объявить только параметры argc и argv. Однако порядок объявления параметров существен; например, если программа принимает аргументы из таблицы контекста, а из командной строки не принимает, необходимо объявить все три параметра.
Параметр argv представляет собой массив адресов, каждый элемент которого указывает на строковое представление соответствующего по порядку аргумента, передаваемого программе. Параметр argc определяет общее число передаваемых аргументов. Первый элемент массива argv (т. е. argv[0]) всегда содержит имя программы, по которому она была вызвана. Этот элемент всегда заполнен, поэтому значение argc всегда равно по крайней мере 1. Доступ к первому аргументу, переданному программе, можно осуществить с помощью выражения argv[1], к последнему аргументу —argv[argc-1].
Параметр envp представляет собой указатель на массив строк, определяющих контекст, т.е. среду выполнения программы. Стандартные библиотечные функции getenv и putenv позволяют организовать удобный доступ к таблице контекста.
Существует еще один способ передачи аргументов функции main — при запуске программы как независимого подпроцесса из другой программы, также написанной на языке Си. Подробное описание этого способа приведено в разделе 12 в описании групп стандартных библиотечных функций ехес и spawn.
Время жизни и область действия
Понятия "время жизни" и "область действия" являются очень важными для понимания структуры программ на языке Си. Время жизни переменной может быть либо "глобальным", либо "локальным". Объект с глобальным временем жизни характеризуется тем, что в течение всего времени выполнения программы с ним ассоциирована ячейка оперативной памяти и значение. Объекту с локальным временем жизни выделяется новая ячейка памяти при каждом входе в блок, в котором он определен или объявлен. Когда выполнение блока завершается, память, выделенная под локальный объект, освобождается и, следовательно, локальный объект теряет значение.
Блок представляет собой составной оператор. Составные операторы могут содержать объявления и операторы (см. раздел 5.3 "Составной оператор").
Тело функции представляет собой блок. Блоки в свою очередь могут содержать внутри себя другие, вложенные блоки. Из этого следует, что функции имеют блочную структуру. Однако функции не могут быть вложенными, т.е. определение функции не может содержаться внутри определения другой функции.
Объявления и определения, записанные внутри какого-либо блока (т. е. на внутреннем уровне), называются внутренними. Объявления и определения, записанные за пределами всех блоков (т. е. на внешнем уровне), называются внешними. Переменные и функции могут быть объявлены как на внешнем уровне, так и на внутреннем. Переменные могут быть также определены на внутреннем уровне, а функции определяются только на внешнем уровне.
Все функции имеют глобальное время жизни. Переменные, определенные на внешнем уровне, всегда имеют глобальное время жизни. Переменные, определенные на внутреннем уровне, имеют локальное время жизни, однако путем указания для них спецификации класса памяти static можно сделать их время жизни глобальным.
Область действия объекта определяет, в каких участках программы допустимо использование имени этого объекта. Так, объект с глобальным временем жизни существует в течение всего времени выполнения программы, однако он доступен только в тех частях программы, на которые распространяется его область действия. Область действия объекта распространяется на блок или исходный файл, если в этом блоке или исходном файле известны тип и имя объекта. Объект может иметь глобальную или локальную область действия. Глобальная область действия означает, что объект доступен, или может быть через соответствующие объявления сделан доступным в пределах всех исходных файлов, образующих программу. Этот вопрос рассматривается в разделе 3.6 "Классы памяти". Локальная область действия означает, что объект доступен только в том блоке или файле, в котором он объявлен или определен.
