ЗЬI Бен /(;zеменс .&е. O'REILLY® Бен Клеменс �3ЫI< С в XXI ве1<е Ben Кlc111c11s 2lst Century С O'REILLY® Бен Клеменс �эы1< С в XXI ве1<е Москва, 2015 К48 К48 Клеменс Бен Язык С в XXI веке/ llep. с англ. А. А. Слинкина. 376 с.: ил. М.: ДМК Пресс, 2015. - Я:Jык С - 11с 111юсто фу1щамс1п nccx соL1реме1111ых я:Jыков щюгра�1�111рова111н1, 011 ффекпш11ых 11р11ложс1111ii 11 са�1 - совреме1111ый яэык, идсалы1ыii /!ЛЯ 11а1111са1111я э пе р едового уровня. Послел11ие 20 лет С нс стоя:� на месте. Сам я:1ык 11 окружающая его :>косисте�1а 11одвергаются 11ерссмотру. Эта к1111га 11ач1111ается там, г;1е ;1руп1t' :�а фу111оою11алыюпъ, 1101и1срж11васмая благо;щря дuум 1юuы�1 ста1щартам С, uын1слн111�1 со врс�1с11 ор11п111алыюго ANSI. Цель кr111п1 - рассмотрет1, то, •1сго 11ст в лруп1х уче б 11111«1х 110 С: 1111струме11ты и окружс11ие; 611 6 лиотеки лля ра б оты со свя:1а1111ыщ1 сп11с1«1�111 11 а11ал11:1атора�111 XML; на1111са1111е удо б очитаемш'О ко;tа с лружествсrшьш прш·ра�rм11ым и1перф еiiсом. И:ща1111е 11рсд11а:111а•1с1юлля программистон, 11меющ11х 011ыт ра боты 11а како�1-:111 () 0 яэыкс и об л;щающнм11 б <�:ншыми :та11иям11 о С. ка11чиваются. I3 11eii расска:1а110, как 11:1ме11илас1, лю ым ком1111лятором, УД К 004.6 Все 11 р ава :1ащ111не11ы. Любая чапъ :iтoii к1111п1 11с �южст fiыт1, 11ос11ро11:111е;1е11а в 1;a 1< o i i fiы то 1111 было форме 11 l(а1ш�111 бы то 1111 было ср<·лства�111 бс:J 1111п.�1с1111ш'О ра:1ре111t·1111н 11.•1а11сm.11<'в авторск 11 х 11 рав. Матер11а.;1, 11:1ложе1111ыii в 11a111ю ii к1111ге, ы11огокр;п1ю 11ровсрс11. ! ! о 11оско:1ы<у 11сронт11осл. т ех11 11 чесю1х 011111 oк нес р а11110 существует. 11:щатс.111,ство 11<' может га ра1п11 роват1, абсо:1юл1ую точ11ость 11 1 1 р ав11.:11, 1 10 пъ 11р111101111�1ых све11с11иi1. В свя:111 с :Jп1�1 11;щатслы·тво 11с нсrст ответ ствс11110сп1 за воз�южныс 011111бю1, связа1111ыс с 11споль:юва1111сы к1111п1. ( аш. ) JSBN 9 0-101-З ( рус. ) Copyгigl1L © 2015 I3сп Кlсшспs О ф ормлс1111с, 11ерс1нщ, ДМК llpccc, 2015 Солер>1<ание Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Часть 1 •:• Окружение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . •:• Настраиваем среду для компиляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Работа с менеджером пакетов Компиляция программ на С в Windows POSIX в Windows Компиляция программ на С при наличии подсистемы POSIX Компиляция программ на С в отсутствие подсистемы POSIX Как пройти в библиотеку? Несколько моих любимых флагов Пути Компоновка во время выполнения Работа с файлами makefile . Задание переменных Правила Сборка библиотек из исходного кода . Сборка библиотек из исходного кода (даже если системный администратор против) Компиляция С-программы с помощью встроенного документа Включение файлов-заголовков из командной строки Универсальный заголовок Встроенные документы Компиляция из stdin .46 .4 7 .48 •:• Отладка, тестирование, документирование . . ....................................... .............................................................. . . . ............................................ ............................................................ . . . . . . . . . Работа с отладчиком Отладка программы как детективная история Переменные GDB ................................................................................................................. 62 Распечатка структур Использование Valgrind для поиска ошибок Авто11ом11ое тестирование Использование программы в качестве библиотеки . Покрытие Встроенная документация Doxygen Грамотное программирование с помощью CWEB Проверка о�uибок Ошибки и пользователи Учет контекста, в котором работает пользователь Как следует возвращать уведомление об ошибке? • • Солержание •:• Создание пакета для проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Оболочка Замена команд оболочки их выводом . ... . 84 Применение циклов for в оболочке для обработки набора файлов . .. ".86 Проверка наличия файла Команда fc . . .. . Файлы шakefi le и скрипты оболочки . . " ................................................ 92 Создание пакета с помощью Autotoo ls " .. " ....................... ""."""" .... " .. "" ... """" .... "".95 Пример работы с Autotoo ls . Описание Makefi le с помощью Makefi le.aш .. " ................... " .................................... 1 00 Скрипт co nfigure 1 04 .. ....... .................................................. . ................................. ..... ............. . •:• Управление версиями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Получение списка отличий с помощью diff . 1 09 Объекты Git 1 1О Тайник " ...................................................................................................................... 1 1 4 Деревья и их ветви . " ... " .................. " ....... " .......................................................... 1 1 5 Объединение " .. " ....... " .................................................................................................. 1 1 6 Перемещение . . " ............ 1 1 7 Дистанционные репозитории " ............................... """" 1 1 8 •:• Мирное сосуществование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Динамическая загрузка . Ограничения динамической загрузки " .................................. 124 Процесс 1 24 Писать так, чтобы можно было понять " """"""""" """"""" .. """""" ... " .... """ .. " 1 24 Функция-обертка """ ................................................................. 1 25 Контрабанда структур данных через границу " ................ ".""" ........... """"" .... " 1 26 Компоновка "" ........................ " .... " ...................................................... 1 28 Pytho n как включающий язык " ................................ 1 28 Компиляция и компоновка ".""" " ......................................................... " . . " ......... 1 29 Условный подкаталог для Autoшake . . ""." . . "" .. " ........... " .............. "" 130 Distuti ls при поддержке Autotoo ls " " ..... " . . " .. """."" .. " .... """" . . "" """" 131 Часть 1 1 •:• Язык . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава б •:• Ваш приятель - указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Автоматическая, статическая и динамическая память" . " ........... """." ................ " .. 1 36 Автоматическая " ....................................................................................... 137 Статическая .... " ................................................................................................................... 1 37 Динамическая . . . ... " ............................................................ " .......... " .. " 137 Переменные для хранения постоянного состояния ......... " ..........."."" ...... " .... """""" 140 Указатели без n1a lloc ""................. " ..................................... 142 .. .. ..... ... Содержание -:- Структуры копируются, для массивов создаются псевдонимы . 143 п1а \\ос и игрища с памятью """ ....... "" ............. """"" .......... 146 Виноваты звезды . " ................................................................................................ 147 Все, что нужно знать об арифметике указателей 1 48 Typede t' как педагогический инструмент 1 50 •:• Несущественные особенности синтаксиса С, которым в учебниках уделяется чрезмерно много внимания .................................................................... 153 Н и к чему явно возвращать значение из maiп . " ............................. " ........ "" ............ 1 54 Пусть объявления текут свободно . . . . . . .. . . 1 54 Ме нь ше приведений . """ .. " .. " ..... """ ....... " ......................................... 157 Перечисления и строки . . . .. " ... " .... " 1 59 Метк и, goto, switc\1 и break """""" " .......... """""""""."""" ... """""" ... """ ..... "."""""".". 1 60 К вопросу о goto . . . .. . . . .. ..... . . . 1 6 1 Предложение switch . . . .. . 1 63 Нерекомендуемый тип float . .. . 1 64 Сравнение чисел без знака " ............. """ ... """"" ....... " ................................. 1 67 Безопасное преобразование строки в число . . " ...................... " ............................... 1 68 . ...... .............................. ............................. . . .. . . .. . •:• Важные особенности синтаксиса С, которые в учебниках часто не рассматриваются ............................ 171 В ыращивание устойчивых и плодоносящих макросов . . . " ......................... 1 72 Прпемы работы с препроцессором . . .. 1 76 Проверочные макросы 1 79 За1цита заголовков .. . 1 8 1 Компоновка с ключевыми словами static и exterп " ..................... " 1 83 Переменные с внешней компоновкой в файлах-заголовках .. . .. . . . . 1 84 Кл ючевое слово co nst "" ........... """ ............... " ..................................................... 186 Форма существительное-прилагательное . 1 87 Конфликты 1 87 Глубина . . " ................................ " .. "" .. """ ... " .... " ............................................................. 1 88 Проблема char co nst ** "." ........ " .. " ........................................... ........................ 1 89 . ... ........ ..... .. ... . .. . ... .. . . .... •:• Текст ........................................................... 192 Безболезненная обработка строк с помощью aspri ntf . . ". 1 92 Безопасность Ко нстантные строки . 196 Расширение строк с помощью aspri ntf " ............. " ................... " ............ " ... " ........... 1 97 Песнь о strtok . . . . . . " ................. " ........................ " ........... " ............... " .... " ......... 1 99 U nicode " .. " ............. " .. "" ........... """ ............... """" ..... """ ... " .... "" ..... "" .. "." ............ " .. "" ..... " 203 Кодировка для программ на С """""""""""" """"""""""""""""""""""""""" 205 Библиотеки для работы с U nicode "" "" ....... """." .. ""."" .. ".""" .. "" .. "" ... """""""" 206 Пр имер кода " ...................................................... 208 • • Содержание О •:• Улучшенная структура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Составные литералы . " ............... " ....... " .... " ......... """ ..... """ ...... "" ... 2 1 2 Инициализация с помощью составных литералов "" """""".""""""""""""" 2 1 3 Макросы с переменным числом аргументов " ........ """" ..... " . . """" ... """"""""""""" 2 1 3 Безопасное завершение списков" " ......... """" ..... " " . . " ....... " ...... " ... " . . " ........... " ............... 2 1 5 Несколько списков . " ................................ " ..... " . . " ............................ 2 1 6 Foreach " ............. " ....... " ....... " ................ " ........... " ........................ " ........ " ................. " .... " " ... 2 1 7 Векторизация функции " . " ................................................................... " ................... 2 1 8 Позиционные инициализаторы """""""""""""".""""""""""" " . . """"""""""""""""" 2 1 9 Инициализация массивов и структур нулями """" ..... " . . " " ... """""""""".""""""". 22 1 Псевдонимы типов спешат на помощь . """ ......... " . . " ......... " .. " ......... " ..................... 222 К вопросу о стиле Возврат нескольких значений из функции """"""""""""""""""""""""""""""""""" 225 Извещение об ошибках " .................... " ...................... " ................................ " ....................... 226 Гибкая передача ар гументов функциям " .. """"" ... """"." .. "" .. """."""" .. """"""""". 228 Объявление своей функции по аналогии с pri ntf""""""""""""""""""""""""". 229 Необязательные и именованные аргументы """""""."""""""""""""""""""""". 23 1 Доведение до ума бестолковой функции """"""""""""""""""""""""""""""""" 233 Указатель на void и структура, на которую он указывает""""""""""""""""""""". 239 Функции с обобщенными входными параметрами ""." .... """""""" ............. " .. 239 Обобщенные структуры " ................................... """ ......... " ..................... " ........ " .. " .. ". 244 •:• Объектно-ориентированное программирование на С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Расширение структур и словарей ................. " ......................................... " .......................... 25 1 Реализация словаря " . . " ....... " ............. " ......... " .... " ............. " ........... " .... " .................... 253 С без зазоров " .. " ............................. "" ........... " ............... " ................................................. 257 Функции в структурах " " ..... """" ......... "" ..... "" .. " ............................................. " ........... 26 1 У-таблицы " ............................... " .......................... " ........... """ ......... """" ...... " ........... 265 Область видимости " .................... " ............. " ......... " ............... " ........... "" ........................... 270 Закрытые элементы структуры """""""""."""".""".".""""" " .. ""."" .. "" .. "" .. """ 27 1 Перегрузка Ge neric" ................................ " ....... " .. " ........... " ........................................... """" ........ " ...... 27 4 Подсчет ссылок Пример: объект подстроки ." "" ........... """""." .... " .... " ... " .... " ............................ 277 Пример: основанная на агентах модель формирования групп """"""" """"" 28 1 Заключение " ....... "" .... " ............. " ........... " . . " ............... " ............. " 288 •:• Параллельные потоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Окру жение ...................................................................... " ............... " .......................................... 29 1 Составные части " .... " ..... " ............. " ......... " ....... "" .................................. " ................ " ..... 292 Ope nMP """" .. " .... "" ..... "" ............. " .... "." ......... "" ....... " .. " .. " .. " ............. " .. " ................. " ........... 293 Компиляция для использования Ope nMP """""""""""""""""""""" """""""" 294 Содержание -:. Интерференция Map-reduce . 296 Несколько задач . .. . . . . . .. . . . .... Поточная локальность Локализация нестатических переменных . . . .. . . ... .. . . . . . 300 Разделяемые ресурсы . . . . ... . . 300 Атомы Библ �1отека pthread Атомы С . . .. . . . . .. . . . . . . .. . . . .. 31 1 Атомарные структуры . . . . ... . . . .. . . . .. . 315 .. ....... .. ... . ............... . .. .......... ...... ......... ....... ......... .. .. ....... .. .. .. . ............. ........................ ... .. . .... . . ... .... . .. ..... ..... ............... . .... . . . . .... •:• Библиотеки ................................................. 320 GLib Стандарт POSIX . . .... . . . . . 32 1 Разбор регулярных выражений . . .. . .. .. ...... . ... . .. ........ .. . ... .... " ... " ... " ........... 32 1 Использование mmap для очень больших наборов данных " . . .. . . . . .. 326 Библиотека GNU Scienti fic Library . " ....... " ..... " ... ". 328 SQLite . .. . . .. .. . 33 1 Запросы " ................. 332 libx п1l и с URL ............................................................................................................................. 334 .. .. . ..... .. ..... .. Эпилог ........................................................................ 338 Приложение •:• Основные сведения о языке С................... 339 Стру ктура . . . . .. . . .. . . . . В С необходим этап компиляции, состоящий из одной команды . . Существует стандартная библиотека, это часть операционной системы 34 1 Существует препроцессор . . " ......................................... 34 1 Существуют комментарии двух видов . . . . . . . . .. . . . .. .. . 342 Нет ключевого слова print .. . . .. . ... . . . 342 Объя вления переменных . . .... . " .................................... 342 Любая переменная должна быть объявлена Да же функции необходимо объявлять или определять . .. . . ". 343 Базовые типы можно а грегировать в массивы и структуры . . . . " .......... 344 Мо жно определять новые структурные типы " ....... " ........................... " ..... " .. 345 Мо жно узнать размер типа . . . . .. . Не существует специального типа строки . . . .. . . ... 347 Функц �1и и выра жения Правила видимости в С очень просты . 347 Функция mai n имеет особый смысл . " ..................................................................... 348 Большая часть работы программы на С сводится к вычислению выра жений .. ... ...... . . ... .. . . . . . 348 При вычислении функций используются копии входных аргументов . 349 . . ................ ..... .. .. . .. .. . .. ........ . ................. . .... .. ....... ... . . ... .. ....... . . ..... . .... ... . ............ ...