برنامه نویسی با توربو سی ++Turbo C

 

در اوایل دهه ۱۹۷۰ میلادی ، زبان C ، توسط دنیس ریچی و به عنوان زبان برنامه نویسی سیستم ها طراحی شد. این زبان از دو زبان قدیمی تر بنام های BCPL و B حاصل شده است. زبان C تا سال ۱۹۷۸ منحصر به استفاده در لابراتوار کمپانی BELL بود تا این که توسط دو تن بنام های ریچی و کرنیه نسخه نهایی این زبان منتشر شد. به سرعت کامپایلر ها و مفسر های متعددی از C توسعه یافت اما برای جلو گیری از ناسازگاری های ایجاد شده و نیز حفظ قابلیت حمل زبان، تعاریف متحد الشکلی توسط استاندارد (ANSI (American national standard institute موسسه استاندارد ملي آمريكا ارائه گردید.

مفسر خود برنامه ای کامپیوتری است که برنامه ی سطح بالا، داده ی ورودی آن و برنامه ی ایجاد شده به زبان ماشین، خروجی آن را تشکیل می دهد. به طور کلی ویژگی های مهم زبان C به اختصار به شرح زیر است:

    * زبان سی به طور گسترده ای در دسترس است. مفسر های تجاری آن در بیشتر کامپیوتر های شخصی، مینی کامپیوتر ها و نیز در کامپیوتر های بزرگ قابل استفاده اند.
    * سی زبانی است همه منظوره، ساخت یافته سطح بالا (مانند زبان پاسکال و فرتون . …) و انعطاف پذیر که برخی از خصوصیات زبانهای سطح پایین را نیز که معمولا در اسمبلی یا زبان ماشین موجود است داراست. در عین حال این زبان برای کاربردهای ویژه طراحی نشده و می توان از آن در همه ی زمینه ها، بخصوص به دلیل نزدیکی آن به زبان ماشین در برنامه نویسی سیستم، استفاده کرد. بنابراین سی بین زبان های سطح بالا و سطح پایین قرار دارد و در نتیجه اجازه می دهد که برنامه نویس خصوصیات هر دو گروه زبان را به کار برد. از این رو در بسیاری از کابردهای مهندسی به طور انحصاری زبان سی به کار می برند. (زبان های سطح بالا، دستور العمل هایی شبیه زبان انسان و پردازش فکری او داردند، همچنین یک دستور العمل زبان سطح بالا معادل چند دستور العمل به زبان ماشین است).
    * برنامه های نوشته شده به زبان c به طور کلی مستقل از ماشین یا نوع کامپیوتر است و تقریباً تحت کنترل هر سیستم عاملی اجرا می شود.
    * کامپایلرهای سی معمولا فشرده و کم حجم اند و برنامه های هدف ایجاد شده با آنها در مقایسه با سایر زبانهای برنامه سازی سطح بالا، خیلی کوچک و کار آمدند.

    * برنامه های سی در مقایسه با سایر زبانهای برنامه سازی سطح بالا، به راحتی قابل انتقال اند. دلیل آن این است که سی خیلی از ویژگی های وابسته به نوع کامپیوتر را در توابع کتابخانه ای خود منظور داشته است. بنابراین هر نسخه ازسی با مجموعه ای از توابع کتابخانه ای مخصوص به خود همراه است که بر اساس ویژگی های کامپیوتر میزبان مربوط نوشته شده است. این توابع کتابخانه ای تا حدودی استاندارد است و معمولا هر تابع کتابخانه ای در نسخه های متعدد سی به شکل یکسان در دسترس است.
    * سی روش برنامه نویسی ماژولار را پشتیبانی می کند. همچنین از نظر عملگر ها نیز زبانی قوی است که عملگرهای گوناگونی برای دستکاری روی داده ها در سطح، بیت داراست.
    * به طور کلی جامعیت ، عمومیت، خوانایی، سادگی ، کارآیی، و پیمانه ای بودن که همگی از مشخصات برنامه ای ایده آل اند در زبان C پیاده سازی می شوند.

ویژگی های فوق موجب شده زبان C یکی از قویترین و محبوب ترین زبان های برنامه سازی دنیا مطرح شود.

مفاهیم اولیه زبان C

مفاهیم اولیه زبان C

در این فصل به مقدمات اولیه برنامه نویسی به زبان  C می پردازیم و اصول اولیه آن را بررسی می نماییم

شناسه ها در C

شناسه (identifier) نامی است که به یک قسمت از برنامه مانند متغیر، تابع، ثابت و یا ... داده می شود. در زبان C برای انتخاب شناسه ها فقط می توان از علائم زیر استفاده کرد: - حروف انگلیسی کوچک و بزرگ (A…Z a…z)
- ارقام (0…9)
- علامت خط پایین یا _

البته یک شناسه تمی تواند با یک رقم شروع شود. مثلا شناسه های sum ، average ، name2 و یا student_average مجاز هستند، اما شناسه های 2name و یا student average مجاز نیستند. البته در برنامه نویسی امروزی پیشنهاد می شود بجای شناسه هایی همانند student_average از studentAverage استفاده گردد. یعنی بجای اینکه در شناسه ها از _ برای جداکننده استفاده کنیم، اولین حرف هر قسمت را بصورت بزرگ بنویسیم.

نکته مهم دیگری که باید به آن اشاره کرد آنستکه زبان C برخلاف بسیاری از زبانهای دیگر به کوچک و بزرگی حروف حساس است (case sensitive). در نتیجه شناسه های زیر با یکدیگر متفاوتند :

Sum ≠ sum ≠ SUM

این مسئله معمولا درهنگام برنامه نویسی باعث ایجاد بعضی خطاها می شود.
آخرین نکته اینستکه در هنگام انتخاب شناسه نمی توانید از کلمات کلیدی که برای منظورهای خاص در زبان C رزرو شده اند استفاده کنید. زبان C دارای 32 کلمه کلیدی است که عبارتند از :

 

auto	break	case	char	Const
continue	default	do	double	Else
enum	extern	float	for	Goto
if	int	long	register	Return
short	signed	sizeof	static	Struct
switch	typedef	union	unsigned	Void
volatile	while

البته در نسخه های جدید C کلمات کلیدی دیگری نیز به لیست فوق اضافه شده است. دقت کنید که کلیه این کلمات با حروف کوچک نوشته شده اند.

انواع داده ها در C

همانطور که قبلا نیز گفتیم هر متغیر پیش از آنکه استفاده گردد ابتدا باید اعلان گردد. اعلان یک متغیر تعیین نوع آن را نیز دربر می گیرد. سوال اصلی آنستکه چه نوع داده هایی در زبان C و جود دارد. انواع داده های متداول عبارتند از :

 

نوع داده	توضیح	اندازه (بیت)	محدوده
char	کاراکتر	8	-128 to +127
int	عدد صحیح	16	-32768 to + 32767
float	عدد اعشاری	32	3.4e-38 to 3.4e+38
double	عدد اعشاری با دقت مضاعف	64	1.7e-308 to 1.7e+308

البته چند نکته مهم درمورد جدول فوق قابل ذکر است :

- اندازه int در محیطهای 16 بیتی مانند DOS برابر 16 بیت است. اما در محیطهای 32 بیتی همانند Windows اندازه آن 32 بیت می باشد که در اینصورت محدوده ای برابر -2,147,483,647 تا +2,147,483,647 را پوشش می دهد.

- در بعضی از کامپایلرهای C، نوع داده bool نیز وجود دارد که می تواند یکی از مقادیر true(درست) یا false (غلط) را نشان دهد . اما در نسخه های اولیه C از همان نوع داده صحیح یا int برای اینکار استفاده می شد. بدین صورت که 0 نشاندهنده false و هر عدد غیر صفر (معمولا 1) نشاندهنده true است.

- از آنجا که برای ذخیره سازی کاراکترها کد اسکی آنها ذخیره می گردد، از یک متغیر کاراکتری یا char می توان بعنوان یک عدد صحیح کوچک نیز استفاده کرد و اعمال ریاضی برروی آنها نیز مجاز است.

علاوه براین چندین اصلاح کننده نیز وجود دارد که به ما اجازه می دهد نوع داده مورد نظر را با دقت بیشتری برای نیازهای مختلف استفاده نماییم.

 این اصلاح کننده ها عبارتند از : short, long, signed, unsigned

تمام اصلاح کننده های فوق می توانند به نوع داده int اعمال شوند و اثر آنها بستگی به محیط دارد. مثلا در یک محیط 16 بیتی، short int بازهم برابر 16 بیت است ولی long int برابر 32 بیت خواهد بود. علاوه براین unsigned int باعث می شود که یک عدد 16 بیتی بدون علامت داشته باشیم که بازه بین 0 تا 65535 را پوشش می دهد. signed int نیز همانند int معمولی بوده و تفاوتی ندارد. البته ترکیب این اصلاح کننده ها نیز ممکن است. مثلا unsigned long int یک عدد 32 بیتی بدون علامت است که بازه 0 تا 4,294,967,295 را پوشش می دهد.

اما برروی نوع داده char فقط اصلاح کننده های signed و unsigned را می توان اعمال کرد. معمولا از اصلاح کننده unsigned وقتی استفاده می شود که قصد داشته باشیم از char بعنوان یک عدد صحیح مثبت بین 0 تا 255 استفاده کنیم.

برروی نوع داده double تنها اصلاح کننده long قابل اعمال است و دراینصورت عدد اعشاری با 80 بیت را خواهیم داشت که قادر است هر عددی در بازه 3.4e-4932 تا 1.1e+4932 را در خود نگاه دارد.

 تعریف متغیرها

برای تعریف متغیرها به شکل زیر عمل می کنیم:

;

که type یکی از نوع داده های گفته شده و variable-list لیستی از متغیرها است که با کاما از یکدیگر جدا شده اند. بعنوان مثال :

int sum;
float average;
long int a, b, c ;
unsigned long int i, j, k ;

علاوه براین می توان در هنگام تعریف متغیر به آن مقدار اولیه نیز داد. مثال :

int d = 0 ;

نكته مهم آنكه زبان C به متغيرها مقدار اوليه نمي دهد (حتي 0) و برنامه نويس خود بايد اينكار را صريحا انجام دهد، درغير اينصورت مقدار اوليه متغير، نامعين خواهد بود.
تعریف متغیرها طبق اصول زبان C میتواند درهرجایی از برنامه صورت پذیرد، و متغیرهای تعریف شده از همان خط به بعد قابل استفاده خواهد بود. اما معمولا توصیه می گردد كه تعریف متغیرها در همان خط ابتدایی تابع و بلافاصله پس از { صورت پذیرد.

 ثوابت

ثابتها مقادیر ثابتی هستند كه مقدار آنها در حین اجرای برنامه تغییر نمی یابد. ثابتها می توانند از هریك از نوع داده های اصلی باشند. برای نمایش هر ثابت بسته به نوع آن عمل می كنیم كه شرح هریك در زیر آمده است :
4 ثوابت عددی صحیح : برای نمایش این دسته از ثوابت، از دنباله ای از ارقام بعلاوه علامت + یا - استفاده می كنیم. بعنوان مثال 45- و یا 3489 ثوابت صحیح هستند. در حالت عادی C هر عدد را در كوچكترین نوع داده ای كه می تواند قرار می دهد. مثلا عدد 85 در یك int قرار می گیرد، اما عدد 145398 در یك long int قرار خواهد گرفت. اما اگر قصد دارید یك عدد كوچك بعنوان long محسوب گردد، می توانید از پسوند L در انتهای آن استفاده می كنیم. مثلا 245L یك عدد long محسوب می شود.

 

long int a = 20L;

ضمن اینكه پسوند U در انتهای عدد نیز نشانه بدون علامت بودن آن است.
نكته دیگر آنكه C به شما اجازه می دهد درصورت لزوم ثوابت صحیح خود را در مبنای 8 یا 16 نیز كه از مبناهای متداول در برنامه نویسی هستند، بنویسید. برای نوشتن عدد در مبنای 8 باید آن را با 0 آغاز كنید، مثلا 0342 یك عدد در منای 8 محسوب می گردد. اما برای نوشتن یك عدد در مبنای 16 باید آن را با 0x آغاز نمایید، مانند 0x27A4.
8 ثوابت عددی اعشاری : برای نمایش اعداد اعشاری، باید از نقطه اعشار استفاده كنیم، مانند 237.45 ، اما نكته جالب آنستكه می توانید از نماد علمی نیز برای نمایش اعداد اعشاری استفاده كنید. برای اینكار كافی است از حرف e برای نمایش قسمت توان استفاده نمایید. بعنوان مثال :

-23.47 × 10 5 = -23.47e5
42.389 × 10 -3 = 42.389e-3

دقت كنید كه قسمت توان، حتما یك عدد صحیح است. نكته جالب اینجاست كه برخلاف مورد قبل، كامپایلر بطور پیش فرض داده های اعشاری را از نوع double فرض می كند.چنانچه دوست دارید ثابت شما ازنوع float درنظر گرفته شود، در انتهای آن F قرار دهید. ضمنا پسوند L نیز داده اعشاری را از نوع long double درنظر می گیرد. 10 ثوابت كاراكتری : برای نشان دادن ثوابت كاراكتری، آنها را در داخل ' قرار می دهیم. بعنوان مثال 'A' یك ثابت كاراكتری است.

char ch = 'S' ;

دقت كنید كه همانطور كه قبلا گفته شد، كد اسكی كاراكترها در متغیر ذخیره می گردد، بنابراین می توان از آن بعنوان یك عدد صحیح نیز استفاده كرد. نكته مهم دیگر آنستكه به تفاوت عدد 5 و كاراكتر '5' دقت داشته باشید. در حقیقت '5' برابر است با عدد 53 كه همان كد اسكی آن است.
از آنجا كه بعضی كاراكترها، مانند enter قابل نمایش نیستند، بهمین دلیل آنها را با استفاده از \ نمایش می دهیم. علاوه براین بعضی كاراكترها مانند خود " نیز چون دارای معنای خاص هستند، باید با استفاده از \ نمایش داده شوند. موارد مهم عبارتند از :

\n خط جدید
\t tab كاراكتر
\a بوق كامپیوتر \" "
\' ' \\ \

14 ثوابت رشته ای : C علاوه بر ثوابت فوق، از یك ثابت دیگر بنام رشته نیز حمایت می كند. رشته، دنباله ای از كاراكترها است كه در داخل " قرار می گیرند. بعنوان مثال "this is a test" یك رشته است. دقت كنید كه 'a' یك كاراكتر است، اما "a" یك رشته است كه فقط شامل یك كاراكتر می باشد.

عملگرها

عملگر، نمادی است كه به كامپایلر می گوید تا عملیات محاسباتی یا منطقی خاصی را برروی یك یا چند عملوند، انجام دهد. به عملگرهایی كه فقط یك عملوند دارند، عملگر یكانی می گوییم و همواره عملگر در سمت چپ عملوند قرار می گیرد(مانند عدد -125). اما عملگرهایی كه برروی دو عملوند اثر می كنند را عملگر دودویی نامیده و عملگر را بین دو عملوند قرار می دهیم (مانند 23+86). هر ترکیب درستی از عملگرها و عملوندها را یک عبارت می نامیم.

C از نقطه نظر عملگرها یك زبان بسیار قوی است. این عملگرها به چند دسته اصلی تقسیم می گردند كه آنها را به ترتیب بررسی می كنیم..

عملگرهای محاسباتی

این عملگرها، همان اعمال متداول ریاضی هستند كه در زبان C مورد استفاده قرار می گیرند. این اعمال عبارتند از :

عمل	نوع	عملگر
منفی كردن عملوند سمت راست	یكانی	-
جمع دو عملوند	دودویی	+
تفریق دو عملوند	دودویی	-
ضرب دو عملوند	دودویی	*
تقسیم دو عملوند	دودویی	/
محاسبه باقیمانده تقسیم دو عملوند	دودویی	%

 

عملگرهای فوق برروی همه انواع داده های C عمل می كنند بجز عملگر % كه فقط برروی نوع داده های صحیح عمل میكند و برروی داده های اعشاری تعریف نشده است. اما نكته مهمی كه باید به آن اشاره كرد، نحوه كار عملگر تقسیم برروی نوع داده های مختلف است. درصورتیكه هردو عملوند صحیحی باشند، تقسیم بصورت صحیح بر صحیح انجام خواهد شد. اما اگر یكی یا هر دو عملوند اعشاری باشند، تقسیم بصورت اعشاری انجام خواهد پذیرفت. فرض كنید تعاریف زیر را داریم :

int a,b ;
float c,d ;
a = 10 ; b = 4 ;
c = 8.2; d = 4.0;

اكنون به نتایج عملیات زیر دقت كنید :

a / b = < 2
c / d = < 2.05
a / d = < 2.5
a / 4 = < 2

چنانچه به آخرین مورد توجه كنید، متوجه می شوید كه از آنجا كه a یك متغیر صحیح است و 4 نیز یك ثابت صحیح در نظر گرفته شده، درنتیجه تقسیم بصورت صحیح بر صحیح انجام گرفته است. چنانچه بخواهیم تقسیم بصورت اعشاری صورت پذیرد، به دو شكل می توانیم عمل كنیم. اول اینكه آن را بصورت a / 4.0 بنویسیم و دوم اینكه از عملگر قالب ریزی استفاده كنیم.
عملگر قالب ریزی می تواند یك نوع را به نوع دیگری تبدیل نماید. شكل كلی آن به شكل زیر است :

(< type >) < expression >

كه type نوع مورد نظر است كه قصد تبدیل عبارت expression به آن نوع را داریم. بعنوان مثال در مورد بالا می توان به شكل زیر عمل كرد :

(float) a / 4

در این حالت ابتدا از كامپایلر خواسته ایم كه ابتدا عدد a را به اعشاری تبدیل كند (البته بصورت موقت) و سپس آن را بر 4 تقسیم نماید، كه مسلما حاصل اعشاری خواهد بود.
بطوركلی هرگاه ثابتها و متغیرهایی از انواع مختلف در یك عبارت محاسباتی داشته باشیم، كامپایلر C همه آنها را به یك نوع یكسان كه همان بزرگترین عملوند موجود است تبدیل خواهد كرد. بعنوان مثال به مورد زیر دقت كنید :

  

نكته بسار مهم دیگری كه باید به آن توجه كرد، اولویت عملگرها است. یعنی در عبارتی که شامل چندین عملگر است، کدامیک در ابتدا اعمال خواهد گردید. اولویت عملگرهای محاسباتی از بالا به پایین بشرح زیر است:

1        عملگر یکانی –

2        عملگرهای * و / و %

3        عملگرهای + و –

 

چنانچه اولویت دو عملگر یکسان باشد، این عملگرها از چپ به راست محاسبه خواهند شد. چنانچه بخواهیم یک عمل با اولویت پایین زودتر انجام شود، باید از پرانتز استفاده کنیم. بنابراین اولویت عملگر پرانتز از همه موارد فوق بیشتراست. در مورد پرانتزهای متداخل، ابتدا پرانتز داخلی محاسبه می شود؛ اما در مورد پرانتزهای هم سطح، ابتدا پرانتز سمت چپتر محاسبه می گردد. به چند مثال زیر دقت کنید:

 

عبارت زبان c	ترتیب اجرای عملگرها
b + c * d	ابتدا عمل * و سپس عمل +
(b + c) * d	ابتدا عمل + و سپس عمل *
b + c / d * e	ابتدا عمل / سپس عمل * و در انتها عمل +
b + c / (d * e)	ابتدا عمل * سپس عمل / و در انتها عمل +

 

مثال زیر، یک مثال کامل در این زمینه می باشد :

 عملگرهای انتساب

در زبان C برای انتساب چندین عملگر وجود دارد. ساده ترین عملگر انتساب، همان عملگر = است که در بسیاری از زبانها استفاده می شود. بعنوان مثال :

a = 5;
b = c + 2 * d;

این عملگر باعث می شود که عبارت سمت راست در عبارت سمت چپ قرار گیرد. توجه کنید که مقدار سمت چپ باید عبارتی باشد که بتوان به آن یک مقدار را نسبت داد(مانند یک متغیر) که به آن Lvalue گفته می شود، بنابراین یک ثابت نمی تواند در سمت چپ قرار گیرد. نکته دیگر اینکه اولویت عملگر = از عملگرهای ریاضی کمتر است و درنتیجه ابتدا آن عملیات انجام شده و در پایان حاصل در عبارت سمت چپ ریخته می شود. لازم به ذکر است که در هنگام انتساب، درصورت لزوم نوع عبارت سمت راست به نوع عبارت سمت چپ تبدیل می شود. مثال:

int a;
a = 2.5 * 5.0;

که دراینصورت عدد 12 در a ذخیره خواهد شد.
شرکت پذیری این عملگر از راست به چپ می باشد، بدین معنا که چنانچه چندین عملگر نسبت دهی داشته باشیم، این عملگرها از راست به چپ محاسبه می شوند. مثلا پس از اجرای دستور زیر :

a = b = c = 10;

مقدار هر 3 متغیر برابر 10 خواهد شد.
نکته جالب درمورد زبان C آنستکه دارای یک سری عملگرهای انتساب خلاصه شده است که باعث می شوند در بعضی موارد بتوانیم عبارات کوتاهتری را بنویسیم. این عملگرها عبارتند از :

عملگر	مثال	عبارت انتساب معادل
++	a ++;	a = a + 1;
--	a --;	a = a – 1;
+=	a += 5;	a = a + 5;
-=	a -= 8;	a= a – 8;
*=	a *= 10;	a= a * 10;
/=	a /= 2;	a = a / 2;
%=	a %= 10;	a = a % 10;

عملگر اول و دوم، عملگرهای یکانی هستند که بترتیب عملگر افزایش و عملگر کاهش نامیده می شوند. نکته جالب آنستکه این دو عملگر به دوصورت مورد استفاده قرار می گیرند. در حالتی که از دستور a ++; استفاده شود به آن پس افزایش می گویند و بدین معناست که ابتدا از مقدار فعلی a در عبارت موردنظر استفاده کن و سپس آن را افزایش بده. اما دستور ++ a که به آن پیش افزایش گفته می شود، ابتدا a را افزایش داده و سپس از آن در عبارت استفاده می کند. به برنامه زیر دقت کنید:

#include < stdio.h>
void main() {
int a ,b ;
a = 5 ;
b = a ++;
printf(“a=%d and b=%d \n”,a,b);
a = 5 ;
b = ++ a;
printf(“a=%d and b=%d \n”,a,b);
}

a=6 b=5
a=6 b=6

و اما پنج عملگر بعدی هنگامی می توانند استفاده شوند که عبارتی بصورت زیر داشته باشیم:

عبارت عملگر متغیر = متغیر

که عملگر یکی از عملگرهای محاسباتی ( + ، - ، * یا / ) باشد، دراینصورت می توانیم آن را بصورت زیر بنویسیم:

عبارت =عملگر متغیر

عملگرهای مقایسه ای (رابطه ای)

این عملگرها دو عبارت را بایکدیگر مقایسه کرده و نتیجه را باز می گردانند. نتیجه می تواند درست (true) یا غلط (false) باشد. همانطور که قبلا نیز گفته شد در کامپایلرهای جدید C++ نوع داده bool اضافه شده است و بنابراین نتیجه این عملگرها یک مقدار bool است. اما در کامپایلرهای قدیمیتر، نتیجه این عملگرها یک عدد صحیح است که درصورت درست بودن 1 و درصورت غلط بودن 0 باز می گردانند. این عملگرها عبارتند از:

 

عملگر	مفهوم عملگر	مثال
<	بزرگتر (<)	a > b
>	کوچکتر (>)	a < b
=<	بزرگتر یا مساوی (≤)	a >= b
=>	کوچکتر یا مساوی (≥)	a <= b
==	مساوی (=)	a == b
=!	نامساوی (≠)	a != b

نکته مهمی که باید به آن دقت کرد عملگر مساوی (==) است، چرا که یک اشتباه بسیار متداول برنامه نویسان C استفاده اشتباه از عملگر انتساب (=) بجای عملگر تساوی (==) است که باعث ایجاد خطا در برنامه می شود.
اولویت این عملگرها از بالا به پایین بشرح زیر است:
3 عملگرهای <، > ، =< و = >
4 عملگرهای == و =!
لازم بذکر است که در هنگام مساوی بودن اولویت چند عملگر، این عملگرها از چپ به راست محاسبه می گردند.
عملگرهای منطقی
این عملگرها به شما اجازه می دهند که شرطهای ساده ای را که با استفاده از عملگرهای مقایسه ای ایجاد شده اند را با یکدیگر ترکیب نموده و شرطهای پیچیده تری را بسازید. این عملگرها عبارتند از :

 

عملگر	مفهوم عملگر	نحوه کار	مثال
&&	AND منطقی	اگر هر دو عملوند درست باشند, درست و در غیر اینصورت نادرست باز می گرداند.	a>0 && sw==1
||	OR منطقی	اگر هر دو عملوند نادرست باشند, نادرست و در غیر اینصورت درست باز می گرداند.	a<=100 || b!=0
!	NOT منطقی	اگر عملوند درست باشد، نادرست و اگر نادرست باشد، درست برمی گرداند.	! (a==1 || b<10)

همانطور که قبلا نیز گفته شد مقدار بازگشتی این عملگرها، درست (1) یا نادرست (0) می باشد. اولویت این عملگرها بترتیب عبارتست از :

1- عملگر !

2- عملگر &&

 3- عملگر ||

عملگر شرطی

گاهی لازم است که ابتدا یک شرط بررسی شده و سپس برمبنای نتیجه (درست یا نادرست بودن آن) یکی از دو عبارت ممکن بازگردانده شود. گرچه معمولا برای اینکار از دستور if (که در فصل بعدی بحث شده است) استفاده می شود، اما یک عملگر 3تایی (با 3 عملوند) نیز برای آن وجود دارد. شکل کلی این عملگر بصورت زیر است:

عبارت2 : عبارت1 ? شرط

نحوه کار بدینصورت است که درصورت درست بودن شرط عبارت1 و در غیراینصورت عبارت 2 بازگردانده می شود. مثال :

a = (k<10) ? 100 : 50;

که این عبارت معادل دستور زیر است:

if(k<10) a=100;
else a=50;

البته این عبارت به شکلهای پیچیده نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. مثلا :

c += (a>0 &&a<10) ? ++a : a/b;
که معادل است با :
if (a>0 &&a<10) {
a= a + 1;
c = c + a;
}
else c = c + a/b;

که البته توصیه می شود از این عبارات پیچیده استفاده نشود.

چند نکته درمورد عملگرها

در یک عبارت می توان بین عملوندها و عملگرها از فضاهای خالی به میزان دلخواه استفاده کرد. گرچه استفاده از فضای خالی اجباری نیست اما معمولا باعث بالا رفتن خوانایی عبارت می گردد. علاوه براین در عبارات پیچیده می توان از پرانتز برای نشان دادن ترتیب اجرای عملگرها، حتی درمواردی که مورد نیاز نباشد استفاده کرد. بعنوان مثال به مورد زیر توجه کنید:

شکل نامناسب

result=a-b*c/d+f*g;

شکل بهتر

result = a – b * c / d + f * g

شکل کاملا مناسب

result = a – ( b * c / d) + (f * g)

مورد دیگری که باید به آن اشاره کرد، نحوه محاسبه عبارات پیچیده ای است که عملگرهای مختلفی در آنها استفاده شده باشد. درچنین حالتی باید از اولویت گروههای مختلف عملگرها نسبت به یکدیگر آگاه باشیم. جدول زیر اولویت عملگرهای گفته شده تاکنون را بترتیب از بالا به پایین آ ورده است:

 

اولویت	عملگر	شرکت پذیری
1	()	از چپ به راست
2	++   --   !   +   -	از راست به چپ
3	%   /   *	از چپ به راست
4	-   +	از چپ به راست
5	>>   <<	از چپ به راست
6	>=   >   <=   <	از چپ به راست
7	=!   ==	از چپ به راست
8	&&	از چپ به راست
9	||	از چپ به راست
10	?:	از راست به چپ
11	=%   =/   =*   =-   =+   =	از راست به چپ
12	,	از چپ به راست

خواندن و نمایش اطلاعات

همانطور كه قبلا نیز گفته شد، یكی از اهداف زبان C قابل حمل بودن آن است. بهمین منظور سعی شده است كه از دستوراتی كه ممكن است وابسته به ماشین خاصی باشد، اجتناب گردد. بهمین دلیلی زبان C برخلاف سایر زبانها دارای هیچ دستوری برای خواندن از ورودی و یا نوشتن در خروجی نیست.

اما در عوض دارای تعدادی تابع (زیربرنامه) استاندارد می باشد كه تقریبا تمامی كامپایلرها از آنها حمایت می كنند. این كار به كامپایلر این امكان را می دهد كه بر حسب نوع سخت افزار موردنظر، توابع ورودی و خروجی را طراحی نماید. این توابع در یك فایل سرآمد بنام stdio.h تعریف شده اند و بنابراین قبل ازاینكه بتوانید از این توابع استفاده نمایید، باید این فایل را نیز با استفاده از #include در برنامه خود بگنجانید.

تابع نمایش در خروجی

برای نمایش اطلاعات در خروجی از تابع printf استفاده می شود. این تابع رشته موردنظر شما را به خروجی استاندارد (كه در حالت عادی همان صفحه نمایش یا مانیتور است) می فرستد. شكل كلی این تابع بصورت زیر است:

printf(< لیست متغیرها > , < رشته کنترلی >) ;

رشته كنترلی همان متنی است كه قصد چاپ آن را داریم، با ذكر این نكته كه در قسمتهایی كه باید مقدار یك متغیر چاپ شود، از یك مشخصه تبدیل استفاده می شود. هر مشخصه تبدیل از یك علامت % بعلاوه یك كاراكتر كه نوع متغیر مورد نظر را نشان می دهد تشكیل می گردد. مشخصه تبدیل های متداول عبارتند از :

مفهوم	مشخصه تبدیل
كاراكتر	%c
عدد صحیح در مبنای 10	%d
عدد اعشاری بدون نماد علمی	%f
عدد اعشاری با نماد علمی	%e
عدد اعشاری با حالت كوتاهتر بین e و f	%g
رشته	%s
عدد صحیح بزرگ	%ld
عدد اعشاری بزرگ	%lf  %le  %lg
عدد صحیح در مبنای 8	%o
عدد صحیحی در مبنای 16	%x
عدد صحیح بدون علامت	%u

البته بعضی موارد دیگر نیز وجود دارد كه از بحث فعلی ما خارج است. توجه كنید كه از آنجا كه رشته كنترلی یك ثابت رشته ای است، باید در داخل " قرار گیرد. لیست متغیرها نیز همان متغیرهایی هستند كه قصد چاپ آنها را داریم. این متغیرها باید بترتیب قرار گرفته و با كاما (,) از یكدیگر جدا شوند. برای نمونه به مثال زیر توجه كنید:

#include
void main() {
int age = 20;
floate average = 18.23;
printf("You are %d years old and your average is %f \n",age,average);
}
You are 20 years old and your average is 18.230000

دقت كنید كه علامت \n انتهای رشته كنترلی باعث می شود كه خروجی بعدی برنامه (در صورت وجود) در خط بعد چاپ شود. البته ممكن است نحوه چاپ عدد اعشاری به شكل فوق چندان برای شما دلخواه نباشد و بخواهید تعداد ارقام اعشاری قابل نمایش را محدود كنید. برای اینكار باید از مشخصه طول میدان استفاده كنید. مشخصه طول میدان برای اعداد به شكل زیر استفاده می شود:

برای اعداد صحیح از %nd استفاده می كنیم كه n تعداد ارقام را نشان می دهد (مثلا %3d). در اینصورت برای هر متغیر n رقم درنظر گرفته می شود. اگر اندازه عدد از n كوچكتر باشد، به سمت چپ آن فضای خالی اضافه می شود و اگر اندازه عدد بیش از n رقم باشد، طول میدان نادیده گرفته شده و عدد بطور كامل چاپ می شود.

برای اعداد اعشاری از %n.mf استفاده می كنیم كه n اندازه كل عدد (شامل علامت ممیز) و m تعداد ارقام اعشار است (مثلا %5.2f). در صورتیكه تعداد ارقام اعشاری عدد موردنظر از m بیشتر باشد، عدد به m عدد اعشار گرد می شود و در صورتیكه از m كمتر باشد، در سمت راست آن 0 قرار داده می شود.

البته موارد دیگری نیز در مورد نحوه چاپ وجود دارد كه برای اطلاع از آنها می توانید به قسمت Help كامپایلر خود مراجعه نمایید.

آخرین نكته درمورد تابع printf اینكه این تابع مقدار بازگشتی نیز دارد كه درصورت موفقیت عمل چاپ، تعداد كاراكترهای چاپ شده و درصورت عدم موفقیت مقدار -1 را باز می گرداند. البته معمولا از این مقدار بازگشتی صرفنظر می گردد.

تابع خواندن از ورودی

برای خواندن اطلاعات از ورودی از تابع scanf استفاده می شود. این تابع اطلاعات را ازورودی استاندارد (معمولا صفحه كلید) خوانده و در متغیرهای تعیین شده قرار می دهد. شكل كلی این تابع بصورت زیر است:

scanf(< لیست متغیرها > , < رشته کنترلی >) ;

همانطور كه می بینید نحوه احضار تابع scanf نیز مشابه printf است. تنها تفاوت در آن است كه در scanf باید لیست آدرسهای متغیرها ارسال شود. مبحث مربوط به آدرسها در فصول بعدی بررسی خواهد شد ولی در حال حاضر بخاطر بسپارید كه برای بدست آوردن آدرس یك متغیر از علامت & استفاده می كنیم. بعنوان مثال &age بمعنای آدرس متغیر age است. بطور كلی در C قدیمی هرگاه كه یك تابع دارای پارامترهای خروجی بود (یعنی پارامترهایی كه یك مقدار را باز می گرداندند) از آدرس متغیرها استفاده می شد كه امروزه این مسئله وجود ندارد.

رشته كنترلی حاوی تعداد و نوع متغیرهایی است كه باید دریافت شوند و از همان مشخصه های تبدیل مربوط به printf استفاده می كند. به مثال زیر توجه كنید:

#include
void main() {
int age;
float average ;
printf("Please enter your age and average : ");
scanf("%d %f",&age,&average);
printf("You are %d years old and your average is %5.2f \n",age,average);
}

 

Please enter your age and average : 19 16.72
You are 19 years old and your average is 16.72

لازم به ذكر است كه هنگامی كه قصد وارد كردن دو عدد فوق را دارید، هم می توانید این دو عدد را با یك فاصله (فضای خالی یا tab) نوشته و سپس كلید enter را فشار دهید و یا پس از نوشتن هر عدد كلید enter را فشار دهید.

توجه كنید كه معمولا رشته كنترلی فقط حاوی مشخصه های تبدیل است و هیچ متنی در آن نوشته نشده است. ازنظر منطقی نیز این كار درست است ولی چنانچه متنی در آن نوشته شود بدین معنا است كه كاربر باید علاوه بر داده های مورد نظر، عین آن متن را نیز وارد كند. بعنوان مثال عبارت زیر:

scanf("level=%d", &a) ;

بدین معناست كه كاربر باید ابتدا كلمه level= را عینا تایپ كرده و سپس عدد موردنظر را وارد نماید. معمولا از چنین حالاتی استفاده نمی گردد.

نكته آخر اینكه در scanf نیز می توان از مواردی همچون طول میدان برای كنترل نحوه ورود اطلاعات استفاده كرد كه از حوصله بحث ما خارج است. برای اطلاعات بیشتر به Help كامپایلر خود مراجعه نمایید.

نکته مهم: توابع printf و scanf از رنگ استاندارد یعنی سفید برروی زمینه مشکی استفاده می کنند، اما می توانید برای تغییر رنگ از توابع textcolor و textbackground نیز استفاده کنید. البته دراینصورت برای دریافت و نمایش اطلاعات نیز باید از توابع cprintf و cscanf استفاده نمایید. برای توضیحات بیشتر به Help کامپایلر خود مراجعه کنید.

ورودی و خروجی اطلاعات در CPP

زبان C++ یک زبان شی گرا است، بهمین دلیل در این زبان برای ورودی و خروجی از اشیاء بجای توابع استفاده می گردد. از آنجا که امروزه معمولا برنامه نویسان C از کامپایلرهای C++ استفاده می کنند، می توانند از اشیای ورودی و خروجی آن نیز استفاده کنند. اینکار در بین بسیاری از برنامه نویسان C متداول است، بهمین دلیل ما در اینجا نحوه کار با اشیای خواندن و نوشتن در C++ را بطور مقدماتی توضیح می دهیم؛ گرچه توضیح کامل این موارد نیاز به آشنایی با شی گرایی و زبان C++ دارد. قبل از هرچیز لازم به ذکر است که کلیه اشیای مربوط به ورودی و خروجی در فایل سرآمدی بنام iostream.h تعیریف شده اند، بنابراین ابتدا باید این فایل به برنامه توسط دیتور #include الحاق گردد.

زبان C++ برای نمایش اطلاعات از یک شیئ بنام cout استفاده می نماید. برای ارسال اطلاعات مورد نظر برای چاپ به cout باید از عملگر درج در جریان یا >> استفاده نماییم. بعنوان مثال :

cout << “Please enter your name: ” ;

و یا مثال دیگر :

int a = 10;
float b = 2.86;
cout << a;
cout << b;

نکته جالبی که در این مثالها دیده می شود، آنستکه برخلاف تابع printf هیچ نیازی به مشخص کردن نوع متغیری که قصد چاپ آن را داریم نیست و خود شئ cout نوع آن را تشخیص می دهد. علاوه براین می توان چندین عملگر درج در جریان را با یکدیگر الحاق کرد و چندین متغیر را با یک دستور چاپ کرد. بعنوان مثال به برنامه زیر دقت کنید:

#include < iostream.h >
void main() {
int age = 20;
floate average = 18.23;
cout << “You are ” << age << “ years old and your average is ” << average ;
}

 

You are 20 years old and your average is 18.230000

برای دریافت اطلاعات از کاربر، از شئ دیگری بنام cin استفاده می شود. برای ارسال متغیر مورد نظر به cin باید از عملگر استخراج از جریان یا << استفاده نماییم. بعنوان مثال:

int a;
cin >> a;

بازهم همانطور که می بینید نیازی به تعیین نوع متغیر موردنظر نیست و خود شئ cin نوع متغیر را بطور اتوماتیک تشخیص داده و داده ای از همان نوع را از کاربر دریافت و در متغیر مورد نظر قرار می دهد. عملگرهای استخراج از جریان را نیز می توان با یکدیگر الحاق کرد. اکنون به یک برنامه کاملتر توجه کنید:

#include < iostream.h >
void main() {
int age;
float average ;
cout << "Please enter your age and average : " ;
cin >> age >> average ;
cout << "You are " << age << "years old and your average is " << average;
}

 

Please enter your age and average : 19 16.72
You are 19 years old and your average is 16.72

برای رفتن به خط بعد در شئ cout می توان از دستکاری کننده endl استفاده کرد. مثلا در دستور زیر پس از چاپ پیغام، مکان نما به خط بعد منتقل می شود:

cout << “List of students : “ << endl;

البته دستکاری کننده های متعدد دیگری نیز ازجمله موارد مربوط به تعیین طول میدان و نحوه چاپ مقادیر وجود دارد که توضیح آنها نیاز به یک مبحث مستقل دارد.

توابع کتابخانه ای

همانطور که قبلا نیز گفته شد، زبان C از زیر برنامه ها نیز حمایت می کند. هر زیر برنامه در C یک تابع نامیده می شود که آن را بطور مفصل در فصول بعدی بررسی خواهیم کرد. تا کنون با توابعی همچون main و یا printf و scanf آشنا شده ایم.

معمولا عرضه کنندگان کامپایلرها و یا سایر فروشندگان نرم افزار، برخی از توابع عمومی را که ممکن است مورد نیاز جمع کثیری از برنامه نویسان مختلف باشد را در قالب کتابخانه ای از توابع در اختیار برنامه نویسان می گذارند (این کتابخانه ها ممکن است مجانی باشند و یا نیاز به پرداخت مبلغی داشته باشند). بعضی از این توابع کتابخانه ای مانند printf و scanf بصورت استاندارد درآمده و توسط عرضه کنندگان مختلف ارائه می شوند.

در کامپایلر عرضه شده توسط شرکت بورلند (Borland C++ 3.1) نیز کتابخانه های متعددی از توابع برای شما عرضه شده اند که بتدریج با آنها و کاربردشان آشنا خواهید شد. نکته مهم آنستکه برای استفاده از این توابع ابتدا باید فایل سرآمد مربوط به آنها را نیز در ابتدای برنامه خود اضافه نمایید ( با استفاده از #include). هر فایل سرآمد شامل تعاریف اولیه گروهی از توابع مرتبط با هم و داده های مربوط به آنها بوده و در استاندارد قدیمی تر دارای پسوند .h می باشد(در استاندارد جدید پسوند این فایلها حذف شده است). برخی از این فایلهای سرآمد عبارتند از:

stdio.h : توابع ورودی و خروجی استاندارد
math.h : توابع ریاضی
graphics.h : توابع مربوط به عملیات گرافیکی
string.h : توابع مربوط به کار با رشته ها

البته تعداد این فایلها و توابع مربوطه بسیار زیاد است و در آینده با هریک از آنها بنا به کاربرد، آشنا خواهید شد.

منبع:www.prdev.com

مقدمه ای بر زبان C

 با عرض سلام خدمت شما عزیزان امید وارم  این مطالب مورد پسند واقع گردد.

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 :

1- 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.

2- 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.

3- 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 (به فصل 1 مراجعه کنید) استفاده می شود.

تاریخچه C

 

برای بررسی تاریخچه زبان C باید به سال 1967 بازگردیم که مارتین ریچاردز زبان BCPL را برای نوشتن نرم افزارهای سیستم عامل و کامپایلر در دانشگاه کمبریج ابداع کرد. سپس در سال 1970 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 1972 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 1978 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 1983 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 1989 این استاندارد تحت عنوان ANSI C به تصویب رسید و سپس در سال 1990، 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 1980 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 1995 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 2002 زبان جدیدی بنام C# (سی شارپ) را ارائه داد که رقیبی برای Java بشمار می رود.

برنامه نویسی ساخت یافته

در دهه 1960 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 3 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 3 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 1971 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 براين، اين محيطها معمولا داراي امكانات اشكالزدايي برنامه (Debug) نيز مي باشند كه شامل مواردي همچون اجراي خط به خط برنامه و يا ديدن محتويات متغيرها در زمان اجرا است. چند محيط معروف برنامه نويسي عبارتند از :

Borland C++ 3.1 براي محيط DOS
Borland C++ از نسخه 4 به بالا براي Windows
Microsoft Visual C++ براي محيط Windows
Borland C++ Builder برای محیط Windows

براي شروع ما از محيط Borland C++ 3.1 تحت Dos كه نحوه كار ساده تري نسبت به سايرين دارد استفاده مي كنيم.
پس از نصب اين نرم افزار، برنامه BC.exe را اجرا كنيد تا وارد محيط borland c شويد

همانطور كه مي بينيد، اين محيط از 3 قسمت اصلي تشكيل شده است :

- بخش ويرايش برنامه : بخش آبي رنگ وسط مي باشد كه در حقيقت يك ويرايشگر است كه برنامه در آن تايپ مي شود. همانطور كه مي بينيد در اين ويرايشگر از رنگهاي مختلف براي نشان دادن قسمتهاي مختلف برنامه استفاده مي شود. مثلا براي كلمات كليدي از رنگ سفيد استفاده شده است.

- بخش منوهاي كاري : اين بخش كه در قسمت بالا واقع شده است،- حاوي تعدادي منو (گزينه) براي انجام وظايف مختلف است. خلاصه اين عمليات عبارتند از :
o منوي File : عملياتي مانند باز كردن و يا ذخيره يك برنامه
o منوي Edit : عمليات ويرايش مانند حذف،o كپي و يا چسباندن يك قسمت از برنامه
o منوي Search : جستجوي و يا تعويض يك متن در برنامه
o منوي Run : اجراي برنامه بصورت كامل يا دستور به دستور
o منوي Compile : عمليات مربوط به كامپايل و پيوند برنامه
o منوي Debug : عمليات مربوط به اشكالزدايي مانند ديدن مقادير متغيرها در زمان اجرا
o منوي Project : عمليات مربوط به مديريت برنامه هايي كه شامل چندين فايل مستقل هستند (پروژه)
o منوي Options : عمليات مربوط به تنظيمات سيستم مانند نحوه كامپايل و يا رنگ پيش فرض محيط
o منوي Windows : عمليات مربوط به پنجره هاي باز فعلي (مربوط به چندين برنامه يا نمايش متغيرها 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.

c. 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.

يك برنامه نمونه

در اين قسمت براي آشنايي اوليه با زبان C يك برنامه نمونه آورده شده است كه بدون هيچ تغييري در محيط BorlandCPP  قابل اجرا است.

 

// This Program Computes the Area of a Circle
#include
void main() {
int radius ;
float area;
printf("please enter radius : ");
scanf("%d",&radius);
area = 2 * 3.14 * radius;
printf("Area is %f",area);
{
please enter radius : 10
Area is 62.8

درمورد برنامه فوق به نکات زیر توجه کنید :

- خط اول یک توضیح درمورد برنامه است. در زبان C برای توضیحات یک خطی از علامت // استفاده می گردد. اما چنانچه توضیحات بیش از یک خط بود،- آن را با علامت /* شروع کرده و با */ پایان دهید. کامپایلر از این توضیحات صرفنظر خواهد کرد. این توضیحات باعث می شوند که برنامه شما خواناتر شده و دیگران بهتر آن را درک کنند.

- هر دستوری که با علامت # شروع شود،- یک دستور C نیست،- بلکه جزو دستورات پیش پردازنده محسوب می گردد. دستورات پیش پردازنده،- دستوراتی هستند که توسط کامپایلر قبل از شروع به کامپایل انجام می شوند. بعنوان مثال دستور #include باعث می شود که تعاریف اولیه مربوط به توابعی (زیربرنامه هایی) که قصد استفاده از آنها را داریم به برنامه اضافه شود. در مثال بالا برای استفاده از توابع printf و scanf که در کتابخانه استاندارد C تعریف شده اند،- فایل سرآمد stdio.h را که این توابع در آن تعریف شده اند را استفاده کرده ایم.

- هر برنامه C باید دارای تابعی به نام main باشد که اجرای برنامه از آن شروع می شود و در حقیقت همان برنامه اصلی است. البته می توان هر تعداد دیگری تابع (زیربرنامه) نیز تعریف کرد،- اما وجود تابع main الزامی است. دقت کنید که گرچه این تابع پارامتر ورودی ندارد،- اما از پرانتز باز و بسته تنها استفاده شده است.

- در زبان C هر بلوک برنامه با علامت { آغاز شده و با } پایان می یابد. این دو معادل دستورات begin و end در زبانهای دیگر ازجمله پاسکال می باشند که برای سادگی زبان انتخاب شده اند.

- دو خط بعدی به تعریف متغیرهای radius و area می پردازد. در زبان C قبل از استفاده از هر متغیری باید آن را اعلان نمایید. اعلان متغیر شامل نام و نوع متغیر است. در مثال فوق،- متغیر radius از نوع عدد صحیح(integer) و متغیر area از نوع عدد اعشاری (float) تعریف شده اند.

- توابع printf و scanf جزو کتابخانه استاندارد C محسوب می گردند و به ترتیب برای چاپ اطلاعات در خروجی استاندارد (نمایشگر) و دریافت اطلاعات از ورودی استاندارد (صفحه کلید) استفاده می شوند. برای چاپ رشته مورد نظر باید آنها را در داخل علامت " قرار داد. درمورد این توابع بعداد توضیح خواهیم داد.

- دقت کنید که در پایان هر دستورالعمل از علامت ; استفاده شده است. در مجموع C یک زبان قالب آزاد است و شما می توانید دستورات را به هر نحوی که دوست دارید قرار دهید (مثلا چند دستور در یک خط از برنامه). تنها چیزی که نشاندهنده پایان یک دستور است،- علامت ; است(و نه انتهای خط).

- از آنجا که C یک زبان قالب آزاد است،- می توان با استفاده از مکان نوشتن دستورات شکل بهتری به برنامه داد. بعنوان مثال دقت کنید که پس از شروع تابع main،- دستورات حدود 3 کاراکتر جلوتر نوشته شده اند. به این نحوه نوشتن دستورات دندانه گذاری می گویند. بطور کلی هربار که بلوک جدیدی آغاز می شود،- باید آن را کمی جلوتر برد. این مسئله باعث جدا شدن بلوکها از یکدیگر و خوانایی بهتر برنامه می شود.

- در پایان برنامه و در داخل مستطیل خاکستری،- یک نمونه از اجرای برنامه که شامل یک ورودی و خروجی نمونه است،- آورده شده است.

منبع www.prdev.com