C – imperatywny, strukturalny język programowania zbudowany na początku lat siedemdziesiątych XX w. przez Dennisa Ritchiego do programowania systemów operacyjnych oraz innych zadań niskiego poziomu.

Historia

Poprzednikiem języka C był interpretowany język B, który Ritchie rozwinął w język C. Pierwszy okres rozwoju języka to lata 1969-1973. W roku 1973 w języku C udało się zaimplementować jądro systemu operacyjnego Unix. W 1978 roku Brian Kernighan oraz Dennis Ritchie opublikowali dokumentację języka p.t. C Programming Language (wydanie polskie: Język ANSI C).

C stał się popularny poza Laboratoriami Bella (gdzie powstał) po 1980 roku oraz stał się dominującym językiem do programowania systemów operacyjnych oraz aplikacji. Na bazie języka C w latach osiemdziesiątych Bjarne Stroustrup stworzył język C++, który ułatwia znacząco programowanie obiektowe.

Standardy

Standard języka C stał się zapisany w normie ISO 9899. Pierwsze wydanie tego dokumentu miało miejsce w 1990 roku (ISO 9899:1990) oraz było modyfikacją standardu ANSI: ANSI X3.159-1989 "Programming Language C". Język zgodny z tą wersją standardu określany jest nieformalnie jako C89. Od tego czasu powstało wiele uaktualnień tej normy. Ostatnia ma oznaczenie ISO 9899:1999 oraz była opublikowana w 1999 roku, język zgodny z tą normą określany jest nieformalnie jako C99. Standard C99 nie jest kompatybilny z C++.

Podstawowe elementy języka C

Komentarze

Komentarz blokowy umieszcza się pomiędzy sekwencją znaków "/*" a "*/", a komentarz liniowy rozpoczyna się sekwencją "//" a kończy znakiem końca linii. Komentarz liniowy wprowadzono do obecnego standardu języka C (ISO 9899:1999) z języka C++.

/* To jest komentarz
 * blokowy. Zajmuje on
 * parę linii */
 
// to jest komentarz liniowy

Słowa kluczowe

Lista słów kluczowych języka C na podstawie normy ISO/IEC 9899-1999 (C99). Istnieją zależne od implementacji rozszerzenia języka o inne słowa kluczowe jak np. asm.

Typy podstawowe

Zmienne deklaruje się za pomocą prostej konstrukcji:

typ nazwa;

Należy pamiętać, że podane powyżej rozmiary zmiennych są zaledwie orientacyjne oraz potrafią się różnić w zależności od środowiska (w systemach 64-bitowych zmienna long ma zwykle 64-bity).

Inną ważną sprawą jest szerokość bajtu. Język C wymaga tylko, by bajt składał się z przynajmniej 8 bitów. Jest to zwykle najmniejsza porcja danych, która bywa adresowana.

Wielu programistów nie zdaje sobie sprawy z powyższych problemów, co bywa (i jest) przyczyną wielu błędów oprogramowania, a w rezultacie powstają zróżnicowane luki w bezpieczeństwie oprogramowania.

Typy pochodne

• Wyliczeniowy typ danych

enum nazwa { jeden, dwa };

• Struktury

struct nazwa {
    typ1 nazwa1;
    typ2 nazwa2;
};

• Unie

union nazwa {
    typ1 nazwa1;
    typ2 nazwa2;
};

• Pola bitowe

typ identyfikator : długość;

• Tablice

typ nazwaliczba;

• Wskaźniki

typ *nazwa;
typ **nazwa;
typ_zwracany (*nazwa_wsk_do_funkcji)(typ parametru1,typ parametru2,...);

Instrukcje sterujące

Instrukcja if

Instrukcja if (ang. jeśli) to podstawowa instrukcja warunkowa w C – kiedy warunek1 jest spełniony (zwraca wartość niezerową), wykonany zostanie kod zawarty w bloku ograniczonym klamrami. Fragment else jest opcjonalny. Problem wiszącego else jest rozwiązany przez przyporządkowanie else do na najbardziej zagnieżdżonego if.

if (warunek1)
    instrukcja1
else
    instrukcja2

Pętla while

Pętla while (ang. podczas gdy) – wykonuje instrukcję tak długo, dopóki jej warunek jest spełniony (ma wartość różną od zera). Instrukcja sprawdza warunek przed wykonaniem ciała pętli. Pętla while może wykonywać się nieskończoną ilość razy, kiedy wyrażenie wcale nie przyjmie wartości 0, może także nie wykonać się nigdy, kiedy wartość przed pierwszym przebiegiem będzie zerowa.

while (wyrażenie)
 instrukcja

Przykład

int x = 10;
while (x > 0)
{
  printf(".");
  --x;
}

Pętla będzie się wykonywać tak długo, jak zmienna x będzie dodatnia – wykona się więc 10 razy, drukując w każdym obiegu pętli kropkę na standardowe wyjście.

Pętla do...while

Pętla do...while (ang. wykonuj...dopóki) jest podobna do pętli while z tą różnicą, że warunek sprawdzany jest po każdym wykonaniu pętli, a więc instrukcje w pętli stale wykonają się przynajmniej raz.

do
instrukcja
while(warunek);

Przykład

int x = 0;
do
{
  printf(".");
}
while(x > 0);

Instrukcje w pętli wykonają się jeden raz oraz zostanie wydrukowana kropka na standardowe wyjście. Następnie sprawdzony będzie warunek pętli. W podanym przykładzie nie będzie spełniony – pętla zakończy więc działanie po jednym obiegu.

Pętla for

Diagram pętli for

Pętla for (ang. dla) jest rozwinięciem pętli while o instrukcję wykonywaną przed pierwszym obiegiem oraz dodatkową instrukcję wykonywaną po każdym przebiegu – najczęściej służącą jako licznik obiegów. Wielokrotnie zmienną liczącą kolejne wykonania ciała pętli nazywa się iteratorem.

for (wyrażenie1; wyrażenie2; wyrażenie3)
  instrukcja

Przed pierwszym sprawdzeniem warunku pętli wykonane zostanie wyrażenie1 (na diagramie oznaczone przez literkę A), następnie sprawdzony zostanie warunek umieszczony w wyrażeniu2 (literka B). Dopóki warunek będzie miał niezerową wartość, wykonywane będzie ciało pętli oraz – po każdym obiegu – wyrażenie3. Jeśli wyrażenie2 na początku jest fałszywe, ciało pętli nie wykona się wcale. Każde z wyrażeń da się opuścić (nie opuszczając jednak towarzyszącego jej średnika) – zamiast nich domyślnie występować będzie wartość niezerowa. Ominięcie wszystkich wyrażeń albo tylko środkowego doprowadzi więc do powstania nieskończonej pętli.

Przykład

int x;
for (x = 10; x > 0; x--)
{
  printf(".");
}

Powyższa pętla jest równoważna przykładowi podanemu przy pętli while. Przed sprawdzeniem warunku zmienna x zainicjalizowana zostanie wartością 10. Następnie sprawdzony będzie warunek, który w tym przypadku zwróci wartość niezerową. Wykonane zostanie ciało pętli – na standardowe wyjście wydrukowana zostanie kropka. Następnie wykonana zostanie trzecia instrukcja – dekrementacja wartości x. Pętla wykona się dziesięciokrotnie, a zmienna x, służąca w tej pętli za iterator, po jej zakończeniu będzie miała wartość 0.

Instrukcja switch

Instrukcją decyzyjną switch (ang. przełącznik) zastąpić da się wielokrotne wywoływanie instrukcji warunkowej if np. dla wielorakich wartości tej samej zmiennej – przykładowo, kiedy zmienna może przyjąć 10 wielorakich wartości, a dla każdej z nich trzeba podjąć inne działanie.

switch (wyrażenie) {
     case wartość1 :
        instrukcje;
        break;
     case wartość2 :
        instrukcje;
        break;
     default :
        instrukcje;
        break;
}

Wyrażenie najczęściej jest zmienną o określonej wartości. Jeśli tą wartością jest wartość1, wykonywane są instrukcje następujące po odpowiedniej etykiecie case aż do następnej instrukcji przerywającej, z reguły break (instrukcja opuszczenia nie musi występować na zakończenie każdego bloku rozpoczętego przez case – wykonany zostanie wtedy kod następnych przypadków). Przypadek default jest opcjonalny, wyznacza instrukcje wykonywane, kiedy wartość zmiennej nie jest równa żadnemu z wyszczególnionych przypadków.

Przykład

int x;
scanf("%d", &x);
switch(x)
{
  case 0:
  case 1:
    printf("jeden");
    break;
  case 2:
    printf("dwa");
    break;
  default:
    printf("coś innego");
    break;
}

Powyższa instrukcja switch wczyta liczbę ze standardowego wejścia oraz wyświetli "jeden", jeśli podana liczba to 0 albo 1, "dwa" jeśli podano 2 oraz "coś innego", jeśli podano jakąkolwiek inną wartość liczbową. W przypadku, gdyby program nie zawierał instrukcji break, podanie wartości 0 albo 1 spowodowałoby wyświetlenie zarówno "jeden", jak oraz "dwa" oraz "coś innego".

Funkcje

Funkcje w C tworzy się za pomocą następującej składni:

klasa_pamieci typ nazwa(lista_parametrów)
{
  instrukcje;
  return wartość;
}

Klasa pamięci, określenie zwracanego typu oraz lista parametrów są opcjonalne. Jeżeli nie podano typu, domyślnie jest to typ liczbowy int, a instrukcję return kończącą funkcję oraz zwracającą wartość do funkcji nadrzędnej da się pominąć. Listę argumentów składają się na wszystkie zmienne (zarówno przekazywane przez wartość jak oraz wskaźniki) wraz z określeniem ich typu. Dozwolona jest rekurencja, nie ma natomiast możliwości przeciążania funkcji (wprowadzonego m.in. w C++).

Przykład

int kwadrat(int x)
{
  return x*x;
}

Ta prosta funkcja zwraca podaną do niej liczbę podniesioną do kwadratu. Typ przekazanej do niej zmiennej oraz typ zwracany określony jest jako int. Definicja funkcji umieszczona musi być w głównej przestrzeni (poza wszelkimi innymi funkcjami), a wywoływać ją da się z każdego miejsca w programie. Przykładowo, aby zmiennej n przypisać wartość kwadratu z 16, wywołać należy: int n = kwadrat(16);.

Przykłady

Hello, world

#include <stdio.h>
 
int main(void)
{
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}

W powyższym kodzie:

• Dyrektywa #include włącza do pliku zawartość odpowiednich plików nagłówkowych – w tym przypadku pliku stdio.h, zawierającego m.in. prototyp funkcji printf.
• Główna funkcja nazywa się stale main. Zwraca ona wartość typu całkowitoliczbowego – int, w tym przypadku 0.
• Za wyprowadzenie wyniku na standardowe wyjście (zwykle na ekran) odpowiedzialna jest funkcja printf.
• Łańcuch tekstowy zamyka się w cudzysłowach: "łańcuch".
• Znak nowej linii zapisuje się jako "\n".

Krytyka języka C

Język C dopuszcza na wykonywanie niskopoziomowych operacji, przez co wiele prostych błędów programistycznych nie jest wykrywanych przez kompilator, a przy wykonywaniu programu ujawniają się dopiero po jakimś czasie oraz w przypadkowych miejscach. Twórcy języka chcieli uniknąć sprawdzeń w czasie kompilacji oraz wykonywania programu, bo były one zbyt kosztowne czasowo, kiedy C był implementowany po raz pierwszy. Z biegiem czasu powstały zewnętrzne narzędzia do wykonywania części z tych sprawdzeń. Nic nie przeszkadza implementacji języka w dostarczaniu takich sprawdzeń, ale też nie są one wymagane przez oficjalne standaryzacje.

Używanie języka C wymaga od programisty dokładnego zrozumienia pisanego kodu źródłowego, łącznie z mechanizmami kompilacyjnymi, dodatkowo komplikowanymi nieprzenośnością pomiędzy platformami oraz kompilatorami, jak także rygorystycznego przestrzegania dobrych praktyk, szczególnie w odniesieniu do funkcji obsługujących wszelkiego rodzaju buforowania. Podobnie niedobór standaryzacji bibliotek wyższego poziomu jest powodem do uznania C za język niezalecany dla początkujących. Jednakże wiele z tych niedogodności da się zniwelować tworząc własne elastyczniejsze rozwiązania. Pod względem zastosowań praktycznych C nie ustępuje innym językom, traci jednak w stosunku do nich, kiedy wziąć pod uwagę czas oraz inne środki niezbędne do implementacji porównywalnych systemów.

Niedostępne właściwości

C był tworzony jako mały oraz prosty język, co niewątpliwie przyczyniło się do jego popularności, albowiem nowe kompilatory języka mogły być szybko wykonywane na nowe platformy. Relatywnie niskopoziomowa natura języka daje programiście dokładną kontrolę nad tym co robi komputer, równocześnie pozwalając na specjalne dostosowanie oraz agresywne optymalizacje na konkretnych platformach. Umożliwia to na szybkie działanie kodu nawet na ograniczonym sprzęcie, dla przykładu w systemach wbudowanych.

C nie zawiera wielu właściwości dostępnych w innych językach programowania:

• Nie da się przypisywać tablic (nie mylić ze wskaźnikami traktowanymi jako tablice) albo stringów – kopiowanie może zostać wykonane za pomocą standardowych funkcji; możliwe jest przypisywanie obiektów o typach struct albo union.
• Brak odśmiecacza (ang. garbage collection).
• Brak wymagania sprawdzania zakresu tablic.
• Brak operacji na całych tablicach.
• Brak składni dla zasięgów, dla przykładu notacji A..B używanej w wielu językach, z wyjątkiem zasięgu dla pól bitowych.
• Brak funkcji zagnieżdżonych.
• Brak domknięć albo przekazywania funkcji jako parametru (tylko wskaźniki do funkcji oraz zmiennych).
• Brak generatorów oraz współprogramów; kontrola przepływu programu w obrębie wątku ma za podstawę tylko na zagnieżdżonych wywołaniach funkcji, nie licząc funkcji bibliotecznych longjmp czy setcontext.
• Brak obsługi wyjątków; funkcje standardowe pokazują błędy za pomocą globalnej zmiennej errno albo specjalnych zwracanych wartości.
• Ograniczona obsługa programowania modułowego.
• Brak polimorfizmu w czasie kompilacji w formie przeciążania funkcji oraz operatorów.
• Brak obsługi programowania obiektowego, a w szczególności polimorfizmu, dziedziczenia oraz ograniczona (tylko w obrębie modułu) obsługa enkapsulacji.
• Brak bezpośredniej obsługi programowania wielowątkowego oraz sieci.
• Brak standardowych bibliotek graficznych oraz innych.

Wiele z tych właściwości jest dostępnych w wielorakich kompilatorach jako dodatkowe rozszerzenia albo może zostać dostarczone przez zewnętrzne biblioteki albo zasymulowane przez odpowiednią dyscyplinę przy programowaniu. Na przykład, w większości języków zorientowanych obiektowo, funkcje-metody posiadają specjalny wskaźnik „this”, który wskazuje na aktualny obiekt. Przekazując ten wskaźnik jako zwykły argument funkcji podobna funkcjonalność może zostać uzyskana w C. Gdy w C++ napisano by:

stack->push(val);

w C da się zapisać:

push(stack,val);

Możliwości graficzne da się rozszerzyć poprzez:

• bezpośrednie tworzenie pliku graficznego (rastrowego czy wektorowego),
• tworzenie pliku z danymi w C, a grafiki za pomocą innego programu, np. Gnuplota,
• dostępu do sprzętu, tj. do procesora karty graficznej (ang. GPU), za pomocą:
  • języka asemblera,
  • języka Cg,
  • języka C z wykorzystaniem:
    • niestandardowych bibliotek graficznych:
      • wieloplatformowych: SDL, Freeglut albo Cairo,
      • jednoplatformowych: Windows WGL, Apple QuickDraw, GLX,
    • systemu operacyjnego poprzez interfejs programowania aplikacji (ang. Application Programming Interface, API):
      • WinAPI (GDI albo DirectX),
      • QuickDraw z Mac OS X,
      • Linux Kernel API.

Niezdefiniowane zachowania

Wiele operacji w C mających niezdefiniowane zachowanie nie jest sprawdzanych w czasie kompilacji. W przypadku C, „niezdefiniowane zachowanie” oznacza, że zachowanie nie jest opisane w standardzie oraz co dokładnie się stanie nie musi być opisane w dokumentacji danej implementacji C. W praktyce czasami poleganie na niezdefiniowanych zachowaniach może prowadzić do trudnych w rozpoznaniu błędów. Zachowania te potrafią różnić się pomiędzy kompilatorami C. Podstawowym celem pozostawienia poniektórych zachowań jako niezdefiniowane jest pozwolenie kompilatorowi na generowanie bardziej wydajnego kodu dla zdefiniowanych zachowań, co jest ważne dla głównej roli języka C jako języka implementacji systemów; unikanie niezdefiniowanych zachowań jest odpowiedzialnością programisty. Przykłady niezdefiniowanych zachowań:

• Odczyt oraz zapis poza zasięgiem tablicy.
• Przekroczenie zakresu liczb całkowitych.
• Dotarcie do końca funkcji zwracającej wartość, bez napotkania na wyrażenie return.
• Odczytanie zmiennej przed zapisaniem do niej wartości.
• Kolejność wykonywania wyrażeń przekazanych jako argumenty do funkcji.

Wszystkie te operacje to błędy programistyczne, które potrafią się zdarzyć w wielu językach programowania; C przyciąga krytykę albowiem jego standard wyraźnie wylicza wiele przypadków niezdefiniowanego zachowania, także tam, gdzie mogłoby ono zostać dobrze zdefiniowane oraz nie zawiera żadnego mechanizmu obsługi błędów w czasie wykonywania programu.

Alokacja pamięci

Automatycznie oraz dynamicznie alokowane obiekty nie są koniecznie zainicjalizowane; początkowo posiadają niezdefiniowane wartości (zwykle zbiór bitów który akurat był poprzednio w danym miejscu w pamięci, który nawet może nie reprezentować żadnej prawidłowej wartości dla danego typu danych). Gdy program próbuje odczytać taką niezainicjalizowaną wartość, rezultat jest niezdefiniowany. Wiele współczesnych kompilatorów próbuje wykryć oraz ostrzec przed tym problemem, ale pojawiają się błędy pierwszego oraz drugiego rodzaju.

Innym częstym problemem jest konieczność ręcznej synchronizacji użycia pamięci na stercie. Na przykład, kiedy wyłączny wskaźnik na przydzieloną pamięć wyjdzie poza zasięg albo kiedy jego wartość się zmieni przed wywołaniem na nim free (), to pamięć nie może zostać już odzyskana do dalszego użycia oraz jest stracona do końca działania programu. Zjawisko to nazywa się wyciekiem pamięci. Odwrotnie, możliwe jest zwolnienie pamięci zbyt wcześnie oraz mimo to dalsze odwoływanie się do niej; albowiem system alokacji pamięci może ją w każdej chwili wykorzystać do innych celów, dochodzi do nieprzewidywalnych zachowań programu, kiedy dane miejsce pamięci ma wielu użytkowników równocześnie uszkadzających sobie nawzajem dane. Zwykle symptomy te pojawiają się w miejscach programu całkowicie oddalonych od faktycznego błędu. Błędy te da się ograniczyć przez użycie dodatkowego odśmiecacza albo RAII.

Wskaźniki

Wskaźniki są podstawowym źródłem zagrożeń w języku C. Gdyż potrafią zwykle wskazywać na dowolny obszar pamięci, prowadzić to może do niepożądanych efektów. Nawet odpowiednio używane wskaźniki wskazujące na bezpieczne miejsca, potrafią zostać przypadkiem przeniesione na miejsca niebezpieczne przez użycie nieodpowiedniej arytmetyki wskaźników; pamięć na którą wskazują bywa zwolniona oraz użyta już na coś innego (zwisający wskaźnik); bywają niezainicjalizowane (dziki wskaźnik), albo potrafią posiadać bezpośrednio przypisaną wartość poprzez rzutowanie, unię, albo odmienny uszkodzony wskaźnik. Ogólnie C dopuszcza na swobodną manipulację oraz konwersję typów wskaźników, chociaż kompilatory zwykle dostarczają opcje różnego poziomu ich kontroli. Odmienne języki niwelują problemy ze wskaźnikami poprzez użycie bardziej ograniczonych typów referencji.

Tablice

Chociaż C wspiera tablice statyczne, nie jest wymagane, aby sprawdzany był zasięg ich indeksów. Na przykład, da się zapisać w szóstym elemencie tablicy pięcioelementowej, powodując nadpisanie innej pamięci. Ten odmiana błędu, przepełnienie bufora, jest źródłem wielu problemów z bezpieczeństwem komputerowym. Z drugiej strony, albowiem technologia eliminacji sprawdzania zasięgu tablic praktycznie nie istniała w czasie tworzenia języka C, sprawdzanie zasięgu miało duży narzut czasu działania programu, zwłaszcza w obliczeniach numerycznych. Kilka lat później, pewne kompilatory Fortranu miały przełącznik do włączania albo wyłączania sprawdzania zasiegu tablic. Byłoby to jednak dużo mniej użyteczne w języku C, gdzie argumenty o typie tablicowym są przekazywane przez zwykłe wskaźniki.

Tablice wielowymiarowe są wielokrotnie używane w algorytmach numerycznych (zwłaszcza z algebry liniowej) do zapisu macierzy. Struktura tablicy w języku C jest bardzo dobrze przystosowana do tego zadania. Gdyż zmienne są przekazywane zaledwie jako proste wskaźniki, zasięg tablicy musi być znany oraz stały albo osobno przekazywany do funkcji korzystających z nich oraz dostęp do tablic dynamicznych nie bywa realizowany za pomocą podwójnego indeksu (obejściem jest użycie dodatkowej tablicy „rzędu” wskaźników do kolumn). Problemy te są omówione w książce Numerical Recipes in C, rozdział 1.2, strona 22ff.

C99 wprowadził tablice o zmiennym rozmiarze, które rozwiązują pewne problemy ze zwykłymi tablicami z C.

Składnia

Chociaż naśladowana przez wiele języków z powodu jej popularności, składnia C jest wielokrotnie uznawana za jeden z jego słabszych punktów. Na przykład, Kernighan oraz Ritchie mówią w drugiej edycji The C Programming Language: „C, tak jak każdy odmienny język, ma swoje słabe punkty. Pewne operatory posiadają zły priorytet; pewne części składni mogłyby być lepsze.” Pewne konkretne problemy to:

• Brak sprawdzenia liczby oraz typów argumentów kiedy deklaracja funkcji ma pustą listę parametrów. (To dopuszcza na kompatybilność wstecz z K&R C, w którym nie było prototypów funkcji.)
• Wspomniany przez Kerninghan oraz Ritchie wyżej kwestionowalny wybór poniektórych priorytetów operatorów, dla przykładu == wiażący ściślej niż & oraz | w wyrażeniu takim jak x & 1 == 0.
• Użycie operatora =, używanego w matematyce do porównania, jako operatora przypisania, podążając za Fortran, PL/I, BASIC, ale w przeciwieństwie do ALGOL oraz jego pochodnych. Ritchie dokonał tego wyboru świadomie, bazując na tym że przypisanie jest częściej niż porównanie.
• Podobieństwo operatorów przypisania oraz porównania (= oraz ==), przez co łatwo je pomylić. Słaby system typów języka C dopuszcza na błędną podmianę ich bez błędu kompilacji (chociaż pewne kompilatory emitują ostrzeżenia).
• Brak operatorów infiksowych dla złożonych obiektów, zwłaszcza dla operacji na stringach, co czyni programy gęsto wykorzystujące te operacje nieczytelne.
• Duże oparcie na symbolach nawet tam, gdzie wedle poniektórych jest to mniej czytelne, dla przykładu && oraz || zamiast odpowiednio and oraz or. Możliwe do pomylenia są też operatory bitowe ("&" oraz "|") z operatorami logicznymi ("&&" oraz "||"), albowiem te pierwsze bywają często, ale nie zawsze, użyte w miejsce drugich bez zmiany działania programu.
• Składnia deklaracji bywa nieintuicyjna, zwłaszcza dla wskaźników do funkcji. (Pomysłem Ritchiego była deklaracja identyfikatorów w kontekstach przypominających ich użycie.)

Oszczędność wyrażenia

Jedną z krytyk C jest jego możliwość tworzenia ponad miarę zwięzłych fragmentów kodu. Klasyczny przykład pojawiający się w K&R to poniższa funkcja kopiująca zawartość ciągu znaków wskazywanego przez t do ciągu znaków wskazywanego przez s:

void strcpy(char *s, char *t)
{
    while (*s++ = *t++);
}

W tym przykładzie, s oraz t to wskaźniki na pierwsze elementy tablic znaków zakończonych wartościami null. Każde przejście pętli wyrażenia while wykonuje poniższe operacje:

• Kopiowanie znaku wskazywanego przez t (oryginalnie ustawionego na pierwszy znak stringa do skopiowania) do odpowiadającej pozycji wskazywanej przez s (oryginalnie ustawionego na pierwszy znak stringa do którego kopiowane są dane).
• Zwiększenie wartości wskaźników s oraz t, tak by wskazywały na kolejne znaki. Zauważ, że wartości s oraz t bywają bezpiecznie zmieniane albowiem są to lokalne kopie wskaźników na oryginalne tablice
• Sprawdza czy skopiowany znak (rezultat operatora przypisania) to null oznaczający koniec stringa. Test mógłby być zapisany jako ((*s++ = *t++) != '\0') (gdzie '\0' to znak null), ale w C test wartości boolean sprawdza tylko czy zmienna różni się od zera. Stąd test zwraca prawdę tak długo jak tylko znak jest odmienny od przerywającego string null (0).
• Dopóki znak nie jest null, warunek daje prawdę, powodując powtórzenie pętli while. (W szczególności, albowiem kopiowanie znaku następuje przed ewaluacją wyrażenia, jest gwarancja że kończąca wartość null jest też skopiowana.)
• Ciągle powtarzające się ciało pętli while jest pustym wyrażeniem, oznaczonym przez pojedynczy średnik (który pomimo wyglądu nie jest częścią składni pętli while). (Puste ciało pętli nie jest rzadkością.)

Powyższy kod może zostać zapisany jako:

void strcpy(char *s, char *t)
{
    char aux;
    do {
        *s = *t;
        aux = *s;
        s++;
        t++;
    } while (aux != '\0');
}

Przy użyciu współczesnego optymalizującego kompilatora powyższe dwie funkcje skompilują się do identycznej sekwencji instrukcji procesora, więc mniejszy kod programu niekoniecznie oznacza mniejszy kod wynikowy. W bardziej rozwlekłych językach programowania takich jak Pascal, podobna iteracja wymagałaby wielu poleceń. Dla programistów C, ekonomia stylu jest idiomatyczna oraz dopuszcza na krótsze wyrażenia; dla krytyków możliwość zrobienia zbyt wiele w jednej linii kodu C prowadzi do problemów z czytelnością kodu.

Osobliwości języka C

Osobliwością języka C jest sposób traktowania tablic^[1], a szczególności ich indeksowania. W zasięgu deklaracji:

int i,t10;

dostęp do np. drugiego elementu tablicy t uzyskuje się poprzez zapis:

i = t1;

Jednakże (w odróżnieniu od większości innych języków programowania) symbol „[]” nie jest tylko elementem składni (jak np. w Pascalu), ale także operatorem, który przez kompilator traktowany jest następująco:

i = *(t + 1);

Gdyż dodawanie jest przemienne, przemienny jest także operator „[]”, a to oznacza, że poniższy fragment kodu (mimo nader zaskakującego zapisu) jest poprawny oraz równoważny przytoczonemu powyżej:

i = 1t;

Cechy tej nie posiadają nawet te języki, których składnia wywodzi się z C, jak np. Java, JavaScript czy Perl.

Inną ciekawostką jest istnienie w C tzw. operatora połączenia, zapisywanego jako „,” (przecinek). Operator ten powoduje obliczenie najpierw wartości lewego argumentu, potem prawego, a wartością oraz typem całego wyrażenia jest wartość oraz typ prawego argumentu. Może to powodować nieoczekiwane skutki, jeśli program kodowany jest przez początkującego oraz mało uważnego programistę. Poniższy fragment kodu (który mógłby powstać jako skutek pomylenia kropki dziesiętnej z przecinkiem) zostanie przez kompilator potraktowany jako poprawny, a wartością zmiennej x stanie się 5.0:

float x;
 
x = (2,5);

Zastanawiający jest także fakt wybrania dwuznaku /* jako otwarcia komentarza (było to najprawdopodobniej zapożyczenie z języka PL/I), da się sobie bowiem wyobrazić fragment poprawnego kodu, który w sposób absolutnie niezgodny z intencją programisty niespodziewanie otwiera komentarz. Oto przykład:

int oraz = 5, *p = &i;
 
i = i/*p;

Intencją programisty było tu podzielenie zmiennej i przez wartość wyłuskaną spod wskaźnika p, jednak kompilator znajdzie w kodzie nie dzielenie („/”) oraz wyłuskanie („*”), a otwarcie komentarza („/*”). Problem rozwiązuje wstawienie do wyrażenia jednej spacji:

int oraz = 5, *p = &i;
 
i = i/ *p;

Sprawdź też

Sprawdź publikację na Wikibooks:
C

Sprawdź publikację na Wikibooks:
C/Biblioteka standardowa/Indeks alfabetyczny

• preprocesor języka C oraz C++
• podprogram w języku C
• kompilatory języka C:
  • GCC
  • Tiny C Compiler
• Język C++
• Język C#
• język D
• IOCCC – konkurs na najbardziej zaciemnione (pogmatwane) programy w języku C.

Przypisy

Bibliografia

• Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie: Język C, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1988, ISBN 83-204-1067-3

Linki zewnętrzne

• Wstęp do programowania w języku C (materiały dydaktyczne MIMUW na studia informatyczne)
• Mike Banahan, Declan Brady, Mark Doran, The C Book, Second Edition (ang.), Addison-Wesley 1991, ISBN 0-201-54433-4, wersja online.
• Kurs programowania w języku C na Wikibooks