Skip to content

Latest commit

 

History

History
344 lines (280 loc) · 21.4 KB

5_c_language.md

File metadata and controls

344 lines (280 loc) · 21.4 KB
Raw

Язык СИ.

  • Лаконичность и быстрота (почти как Ассемблер)
  • Переносимость на различные архитектуры
  • Набор низкоуровневых средств
  • Прямой доступ к памяти
  • Операции над битами
  • Адресная арифметика

Си – универсальный язык программирования, считается удобным для системного программирования, хотя он удобен и для написания прикладных программ. Среди преимуществ языка Си следует отметить переносимость программ на компьютеры различной архитектуры и из одной операционной системы в другую, лаконичность записи алгоритмов, логическую стройность программ, а также возможность получить программный код, сравнимый по скорости выполнения с программами, написанными на языке ассемблера. Последнее связано с тем, что хотя Си является языком высокого уровня, имеющим полный набор конструкций структурного программирования, он также обладает набором низкоуровневых средств, обеспечивающих доступ к аппаратным средствам компьютера. Программа на Cи состоит из программных единиц одного типа – функций. Аргументы могут передаваться функциям посредством копирования значений этих аргументов; при этом вызванная функция не может изменить фактический аргумент в вызывающей подпрограмме. Возможен иной вариант – передача параметра по ссылке, когда явно передается указатель, т.е. адрес, при этом функция сможет изменить объект, на который ссылается указатель. В Си предусмотрен ряд операций низкого уровня: прямой доступ к памяти, операции над битами данных и адресной арифметики. Программы на языке Си компактны и гибки. Язык Си доверяет программисту и разрешает ему практически все; из-за этого Си нельзя считать языком надежного программирования, и вся ответственность за качество программы лежит на программисте, который должен знать особенности языка и его реализации. Программа, написанная на языке Си, состоит из операторов. Каждый оператор вызывает выполнение некоторых действий на соответствующем шаге выполнения программы. При написании операторов применяются латинские прописные и строчные буквы, цифры и специальные знаки. К таким знакам, например, относятся: точка ., запятая ,, двоеточие :, точка с запятой ; и др. Совокупность символов, используемых в языке, называется алфавитом языка. Программы оперируют с различными данными, которые могут быть простыми и структурированными. Простые данные - это целые и вещественные числа, символы и указатели (адреса объектов в памяти). Целые числа не имеют, а вещественные имеют дробную часть. Структурированные данные - это массивы и структуры.

Битовые операции

В своих программах вы не адресуете отдельные биты, а имеете дело с группами битов - байтами. Если представить байт как 8-разрядное целое число без знака, его биты соответствуют последовательным степеням 2.

Однако компьютерам удобнее иметь дело со степенями 2. Программисты часто используют шестнадцатеричную систему (16 = 2^4) - особенно при работе с отдельными разрядами целых чисел. В качестве дополнительных цифр в шестнадцатеричной системе используются буквы а, b, с, d, е и f. Таким образом, счет в шестнадцатеричной системе выглядит так: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 а b с d е f 10 11 ... Числа, записанные в шестнадцатеричной системе, обозначаются префиксом 0х.

Один байт всегда может быть представлен шестнадцатеричным числом из двух цифр (например, 3с). По этой причине шестнадцатеричные числа удобны для работы с двоичными данными.

Побитовое И (AND, &)

2 байта можно объединить поразрядной операцией И для создания третьего байта. В этом случае бит третьего байта равен 1 только в том случае, если оба соответствующих бита первых двух байтов равны 1.

0011
0101
----
0001

Часто используется для обнуления некоторой группы разрядов. Например:

n = n & 0177;

обнуляет в n все разряды, кроме младших семи.

Побитовое ИЛИ (OR, |)

Программа выдает результат объединения двух байтов поразрядной операцией ИЛИ:

Hex: 		03c0 | 0a90 = 0bd
Decimal: 	0600 | 01690 = 0189

0011
0101
----
0111

Применяют для установки разрядов; так,

х = х | SET_ON;

устанавливает единицы в тех разрядах х, которым соответствуют единицы в SET_ON.

Побитовое исключающее ИЛИ (сложение по модулю два, XOR, ^)

Исключающая операция ИЛИ объединяет два байта и создает третий байт. Бит результата равен 1 в том случае, если ровно один из двух соответствующих битов входных байтов равен 1.

0011
0101
----
0110

Побитовое отрицание (дополнение, унарный оператор НЕ, NOT, ~)

Дополнением к существующему байту называется байт, биты которого находятся в противоположном состоянии: все нули заменяются единицами, а все единицы заменяются нулями.

0011
----
1100

Унарный оператор ~ поразрядно "обращает" целое т.е. превращает каждый единичный бит в нулевой и наоборот. Например:

х = х & ~077

обнуляет в х последние 6 разрядов. Заметим, что запись х & ~077 не зависит от длины слова, и, следовательно, она лучше, чем х & 0177700, поскольку последняя подразумевает, что х занимает 16 битов. Не зависимая от машины форма записи ~077 не потребует дополнительных затрат при счете, так как ~077 — константное выражение, которое будет вычислено во время компиляции.

Сдвиг влево <<

При выполнении операции сдвига влево каждый бит смещается в направлении старшего бита. Биты, выходящие за пределы числа, теряются, а возникающие справа «пустоты» заполняются нулями.

Сдвиг вправо >>

Примеры битовых операций:

67 & 114 = 66
67 | 114 = 115
67 ^ 114 = 49
~67 = 188

Что такое указатель и ссылка и в чем разница?

Есть два способа обращения к функции – вызов по значению и вызов по ссылке. При вызове по значению создается копия аргумента и передается вызываемой функции. Изменение копии не влияют на значение оригинала в операторе вызова. Один из минусов этого способа – если передается большой элемент данных, то на его копирование может уйти дополнительное время.

Ссылочный параметр – это псевдоним аргумента.

int &count; //count является ссылкой на int.

В вызове функции достаточно указать имя переменной и она будет передана по ссылке, тогда упоминание в теле вызываемой функции переменной по имени ее параметра в действительности является обращением к исходной переменной в вызывающей функции и эта исходная переменная может быть изменена непосредственно вызываемой функцией. Для передачи больших объектов используется константный ссылочный параметр, чтобы обеспечить защиту параметра, как при вызове по значению, и в то же время избежать накладных расходов при передаче копии большого объекта:

const int &count;

Ссылка – это псевдоним для другой переменной и все операции, выполняемые с псевдонимом (ссылкой) выполняются на самом деле с истинной переменной. Псевдоним – другое имя переменной и для него не резервируется место в памяти. Если возвращение ссылки переменной объявлено в функции, то эта переменная должна быть объявлена внутри функции как статическая, иначе ссылка адресуется автоматической переменной, которая после выполнения функции уничтожается.

Указатель – переменная, которая содержит в качестве значения адрес памяти переменной, которая уже в свою очередь содержит значение. Т.о. имя переменной отсылает к значению прямо, а указатель – косвенно.

int y = 5;
int *yPtr;
yPtr = &y;

Теперь yPtr указывает на y. Операция * – операция косвенной адресации или операция разыменования.

Аргументы можно передавать в функцию тремя способами:

  1. Вызов по значению
  2. Вызов по ссылке с аргументами ссылками
  3. Вызов по ссылке с аргументами указателями

Указатели как и ссылки тоже можно использовать для модификации одного или более значений переменных в вызывающем операторе, или передавать указатели на большие объекты данных, чтобы избежать расходов, сопутствующих передаче объектов по значению.

const с указателем значит, что значение переменной не изменяется.

Почему (NSError **) использует указатель на указатель?

Explanation 1: if you pass a pointer to an object to your function, the function can only modify what the pointer is pointing to. if you pass a pointer to a pointer to an object then the function can modify the pointer to point to another object. In the case of NSError, the function might want to create a new NSError object and pass you back a pointer to that NSError object. Thus, you need double indirection so that the pointer can be modified.

Explanation 2: A pointer to a pointer is a form of multiple indirection, or a chain of pointers. Normally, a pointer contains the address of a variable. When we define a pointer to a pointer, the first pointer contains the address of the second pointer, which points to the location that contains the actual value as shown below.

A variable that is a pointer to a pointer must be declared as such. This is done by placing an additional asterisk in front of its name. For example, the following declaration declares a pointer to a pointer of type int: int **var; When a target value is indirectly pointed to by a pointer to a pointer, accessing that value requires that the asterisk operator be applied twice, as is shown below in the example:

int main () {

  int  var;
  int  *ptr;
  int  **pptr;

  var = 3000;

  /* take the address of var */
  ptr = &var;

  /* take the address of ptr using address of operator & */
  pptr = &ptr;

  /* take the value using pptr */
  printf("Value of var = %d\n", var);
  printf("Value available at *ptr = %d\n", *ptr);
  printf("Value available at **pptr = %d\n", **pptr);

  return 0;
}
Value of var = 3000
Value available at *ptr = 3000
Value available at **pptr = 3000

with a regular parameter, say int, you get a local copy

with a pointer parameter, say int*, you can modify what it points to

with a double pointer parameter, say int**, you can modify the pointer itself, i.e. 'repoint' it

How to return 2+ values from a function?

In C:

  • Returning the address of the first element of a local array has undefined behavior (at least dereferencing it later is). You may use output parameters, that is, pass two pointers, and set the values inside:
void Calculate(int x, int y, int* prod, int* quot) {
  *prod = x*y;
  *quot = x/y;
}

Usage:

int x = 10, y = 2, prod, quot;
Calculate(x, y, &prod, &quot)
  • Another thing you could do is pack your data into a struct
typedef struct {
  int prod;
  int quot;
} product_and_quot;

product_and_quot Calculate(int x, int y) {
  product_and_quot p = {x*y, x/y};
  return p;
}

in Objective-C:

  • Pointers
- (void)convertA:(float)a B:(float)b C:(float) intoX:(float *)xOut Y:(float *)yOut Z:(float)zOut {
  *xOut = 3*a + b;
  *yOut = 2*b;
  *zOut = a*b + 4*c;
}

and call it like this:

float x, y, z;
[self convertA:a B:b C:c intoX:&x Y:&y Z:&z];
  • Another way is to create a struct and return it:
struct XYZ {
  float x, y, z;
};

- (struct XYZ)xyzWithA:(float)a B:(float)b C:(float)c {
  struct XYZ xyz;
  xyz.x = 3*a + b;
  xyz.y = 2*b;
  xyz.z = a*b + 4*c;
  return xyz;
}

Call it like this:

struct XYZ output = [self xyzWithA:a B:b C:c];
  • Double pointers with objects

If you want to return more than one new object, your function should take pointers to the object pointer, thus:

- (void)mungeFirst:(NSString **)stringOne andSecond:(NSString **)stringTwo {
  *stringOne = [NSString stringWithString:@"foo"];
  *stringTwo = [NSString stringWithString:@"baz"];
}
  • Blocks

You can return two values with help of block:

- (void)getUIControlles:(void (^)(UITextField *objTextFiled, UIView *objView))completionBlock {
  UITextField * textFiled = nil;
  /*
  do code here for textfiled
  */
  UIView * viewDemo = nil;

  /*
  do code here for Uiview.
  */

  completionBlock (textFiled, viewDemo);
}

- (void)testMethod {
  // Call function with following way.
  [self getUIControlles:^(UITextField *objTextFiled, UIView *objView) {
    // objTextFiled = This is your textfiled object
    // objView = This is your view object
    }];
  }

What is the difference between char * const and const char *?

Существует четыре способа передачи в функцию указателя

  1. Неконстантный указатель на неконстантные данные
  2. Неконстнатный указатель на константные данные
  3. Константный указатель на неконстантные данные
  4. Константный указатель на константные данные

Что значит n&(n – 1)?

It's figuring out if n is either 0 or an exact power of two. It works because a binary power of two is of the form 1000...000 and subtracting one will give you 111...111. Then, when you AND those together, you get zero, such as with:

  1000 0000 0000 0000
&  111 1111 1111 1111
  ==== ==== ==== ====
= 0000 0000 0000 0000

Any non-power-of-two input value will not give you zero when you perform that operation. For example, let's try all the 3-bit combinations:

<----- binary ---->
  n     n    n-1   n&(n-1)
---   ---   ---   -------
 0    000   111     000 *
 1    001   000     000 *
 2    010   001     000 *
 3    011   010     010
 4    100   011     000 *
 5    101   100     100
 6    110   101     100
 7    111   110     110

You can see that only 0 and the powers of two (1, 2 and 4) result in a 000-false bit pattern, all others are non-zero or true. See the full Bit Twiddling Hacks document for all sorts of other wonderful (or dastardly, depending on your viewpoint) hackery.