Знакомство с языками C и C++

Для начала требуется установить среду разработки, в качестве которой будет использоваться интегрированная программная среда Code::Blocks. К основным преимуществам Code::Blocks относятся:

• свободная лицензия GPL v3.0, в частности, разрешается бесплатное распространение и использование;
• среда может работать в операционных системах семейств Windows, Linux, OS X (то есть является кросс-платформенной);
• возможность работы с различными компиляторами.

На сайте Code::Blocks в разделе Downloads можно найти информацию и ссылки на файлы для установки свежей версии этой среды разработки применительно к той или иной операционной системе.

Далее приводятся сведения об установке Code::Blocks версии 10.05. На момент написания данного текста эта версия является наиболее свежей из официально выпущенных.

Для начала можно более компактно распределить панели инструментов в верхней части окна.

После этого надо сделать несколько изменений в базовых настройках.

Выберите меню "Settings=>Compiler and debugger…". Появится окно настроек.

В этом окне надо поставить галочку для "Produce debugging symbols". Это изменение позволит выполнять режим отладки, который будет рассмотрен в ходе одной из последующих лекций.

Не закрывая это окно, надо нажать вкладку "Other options".

И в поле редактирования надо добавить следующую строку.

-finput-charset=CP1251 -fexec-charset=CP866

Это позволить правильно отображать кириллицу в консоли в случае операционной системы семейства Windows. При использовании Code::Blocks в других операционных системах (например, в Linux) эту строку добавлять не надо.

Не закрывая это окно, надо нажать слева на рисунок с надписью "Debugger settings", а затем поставить галочку для "Evaluate expression under cursor".

После этого нажмите "OK". Все сделанные изменения должны вступить в силу.

Теперь попробуем создать программу на языке C.

Для этого надо создать проект. Вообще, проект нужен для объединения в единое целое нескольких файлов. Но и для одного файла в данном случае удобнее сделать проект. Кроме того, в дальнейшем тогда будет привычнее работать именно с проектом.

Итак, для создания проекта выберите меню "File", затем в появившемся списке выберите "New", затем в появившемся списке выберите "Project" (для краткости подобное действие можно обозначить как "File=>New=>Project", и в дальнейшем будут использоваться такие более краткие обозначения). В итоге, должно появиться диалоговое окно.

В нем выберите "Console application" и нажмите "Go". Появится мастер создания проекта.

Нажмите "Next". Появится следующее окно.

Здесь надо выбрать C (а не C++) и нажать "Next". Появится следующее окно.

В строке "Project title" введите название проекта, например, Project01. Заметьте, что в строке "Project filenamе" (имя файла проекта) это название будет скопировано. Это имя файла можно изменить (чтобы оно отличалось от названия проекта), но для удобства лучше оставить их одинаковыми. Затем, в строке строки "Folder to create project in" (папка для создания в ней проекта) надо указать папку, где будет располагаться папка с проектом. Можно либо выбрать какую-нибудь папку из имеющихся с помощью кнопки "…", либо вручную набрать имя папки, например, C:\Projects.

Тогда именно в выбранной папке будет создана папка с названием проекта, где и будет расположен сам проект. Можете это проверить, обратив внимание на строку "Resulting filename".

При задании имени проекта и папки для проекта не допускайте использование имен папок с пробелами или буквами, которые не являются латинскими (строка "Resulting filename" не должна содержать пробелов в именах папок, а также не должна содержать других букв, кроме латинских).

Нажмите Next. Появится следующее окно.

Эти настройки оставьте без изменений. Нажмите "Finish". Проект будет создан.

В левой верхней части (в окне "Management") отобразится проект с папкой "Sources".

Надо нажать на "+" (или дважды нажать на папку) и эта папка откроется.

В ней будет единственный файл main.c. Надо дважды нажать на него, тогда справа откроется поле редактирование, в котором отобразится содержимое этого файла (в верхней части будет закладка с именем файла).

В окне редактирования будет текст первой программы с подсветкой. Обратите внимание, что для разных частей текста используются свои цвета, что облегчает чтение текста.

Это первая простейшая программа, которая выводит текст "Hello world!" ("Здравствуй, мир!"). Традиционно, именно такая программа используется в качестве первой программы при знакомстве с языком программирования. В случае Code::Blocks эта программа автоматически создается при создании нового проекта.

Размер шрифта в окне редактирования можно очень просто изменить. Для этого, вращайте колесо на мыши, удерживая нажатой клавишу Ctrl.

Еще можно использовать меню "Settings=>Editor" и, нажав в верхней правой части кнопку "Choose", поменять не только размер шрифта, но и сам шрифт. Только учтите, что для написания программ лучше использовать шрифты, у которых все буквы имеют одинаковую ширину. К таким шрифтам, к примеру, относятся шрифты: Courier New, Courier, Liberation Mono, Lucida Console, Monospace и др.

Если окажется, что на экране отсутствует окно "Management" или какое-нибудь другое нужное окно, то тогда надо выбрать меню View и в появившемся меню выбрать пункт, соответствующий нужному окну.

Если вдруг проект оказался закрытым, например, при выходе и повторном заходе в Code::Blocks, то его можно заново открыть. Для этого надо выбрать меню "File=>Recent projects", где, затем, в появившемся списке следует выбрать нужный проект. Либо можно использовать меню "File=>Open", после чего выбрать файл Project01.cbp.

Эта программа будет детально рассмотрена чуть позже, а сейчас попробуем ее запустить.

Для этого должна быть выполнена компиляция текста программы (Compiling), и с помощью компоновки (Linking) должен быть создан исполняемый файл с расширением .exe, который и будет запускаться. Весь этот процесс компиляции и компоновки называется сборкой (Building).

Интегрированная среда разработки Code::Blocks позволяет автоматизировать сборку и запуск (Run) программы. Для сборки и запуска программы достаточно выполнить команду "Собрать и запустить" (Build and run), нажав кнопку или клавишу F9. Еще один вариант – это выбрать меню "Build=>Build and run".

В нижнем окне (сообщений о процессе сборки) будут появляться надписи "Compiling", "Linking" и т.д., что отражает ход компилирования и компоновки программы.

В результате должно появиться консольное окно, где в верхней части будет выведено предложение, указанное в программе в кавычках, а именно предложение "Hello world!".

Таким образом, программа выводит на экран заданную строку.

Под этой строкой будет две строки. Первая из них выдает код возврата программы и время, затраченное на выполнение программа. Вторая выдает сообщение о том, что для продолжения надо нажать любую клавишу. Эти две строки вырабатываются автоматически, если программа запускается из Code::Blocks.

Шрифт, используемый в консольном окне при необходимости можно поменять. Например, в случае операционной системы семейства Windows, для этого можно попробовать выполнить следующие действия.

Нажмите правой кнопкой мыши на значок в верхнем левом углу консольного окна. Должно появиться всплывающее меню, где надо выбрать пункт "Умолчания".

Появится окно настроек.

В этом окне надо выбрать нужный шрифт (например, Lucida Console). Затем, для этого шрифта надо выбрать желаемый размер (например, 14). После этого надо нажать "OK", чтобы сохранить настройки.

Затем, надо закрыть консольное окно, нажав любую клавишу.

После этого надо заново запустить программу, нажав кнопку или клавишу F9 (или выбрав меню "Build=>Build and run").

Теперь консольное окно должно иметь новый шрифт.

Теперь, после успешного запуска программы и проверки ее работы, можно подробнее разобрать составные части программы, которая была автоматически создана при создании проекта. Рассмотрим текст этой программы.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    printf("Hello world!\n");
    return 0;
}

В 4-й строке приведено слово main, с которого начинается выполнение любой программы. Это означает основную функцию, с выполнения которой все начинается. Внутри этой функции могут быть вызовы других функций, но все начинается с выполнения содержимого main. После имени этой функции идут круглые скобки, между которыми ничего нет. Это означает, что у данной функции нет никаких аргументов. Каждая функция обязана иметь круглые скобки, даже если она не имеет аргументов.

Содержимое функции, а в данном случае содержимое всей программы, находится между фигурными скобками. Они соответствуют begin и end применительно к языку Паскаль.

Перед именем main используется слово int, которое задает тип значения, возвращаемого функцией. В данном случае это целочисленный тип (в дальнейшем разные типы данных будут рассмотрены отдельно). Функция main (то есть по сути основная программа) возвращает код выхода из программы. Обычно считается, что при нормальном выполнении программа должна возвращать значение 0. Возврат этого значения делается с помощью return 0 перед закрывающей фигурной скобкой.

Также между фигурными скобками находится вызов функции с именем printf. Эта функция используется в данном случае для вывода текста на экран. В круглых скобках для этой функции указываются ее аргументы. Здесь единственным аргументом является строка, заключенная в двойные кавычки. Именно эта строка и выводится на экран функцией printf. Но при этом на экран не выводится сочетание символов \n. Это сочетание обозначает символ перехода на новую строку, который не печатается на экране, но означает, что в данном месте должен быть выполнен переход на новую строку.

Чтобы понять смысл символа перехода на новую строку, попробуйте убрать из строки сочетание \n, запустить программу и посмотреть результат. Также попробуйте поставить сочетание \n несколько раз подряд, запустить программу и посмотреть результат. Потом верните исходный вариант программы.

После вызова функции printf поставлена точка с запятой. С помощью этого осуществляется разделение отдельных операторов между собой. В частности, выполняется разделение вызова функции printf и оператора return.

Остается понять, для чего нужны первая и вторая строка в этой программе. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что первая строка нужна для того, чтобы стало возможным использовать функцию printf, так как эта строка дает возможность получить информацию об этой функции. Эта строка подключает файл stdio.h, имя которого указано в скобках в виде знаков < и >. Команда #include обозначает подключение этого файла. Такое подключение позволяет использовать функции, объявленные этом файле, в частности, функцию printf. Вторая строка в этой программе вообще-то не нужна, но ее принцип действия аналогичен, только здесь подключается другой файл (stdlib.h).

Теперь можно обратиться к редактированию файла main.c.

В поле редактирования можно набирать любой текст, как в обычном редакторе. В дальнейшем, примеры программ и фрагменты программ можно будет просто вставлять в поле редактирования, используя обычное копирование блоков текста. Рассмотрим подобное действие на следующем примере.

Содержимое файла main.c было создано автоматически. Но подобную программу можно записать чуть более кратко, а также немного изменить выводимый текст, добавив восклицательных знаков.

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

Теперь эту программу надо перенести в окно редактирования с помощью обычного копирования. Для этого надо выделить текст программы и скопировать в буфер обмена выделенный текст, например, нажав правую кнопку мыши и выбрав в меню "Копировать"). Затем, надо переключиться в окно редактирования Code::Blocks, выделить имеющийся там текст, и вставить текст из буфера обмена, например, выбрав меню "Edit=>Paste" или выбрав, после нажатия правой кнопки мыши, меню "Edit=>Paste"). В окне редактирования должен появиться данный вариант программы.

Сохраните новый вариант программы. Для этого достаточно нажать Ctrl-S (или выбрать меню "File=>Save file"). Приучите себя сохранять файл после каждого, пусть даже небольшого, изменения текста программы. Иначе при "зависании" может быть потерян некоторый объем работы.

Попробуйте запустить этот новый вариант программ.

В папке проекта, путь к которой был указан при создании проекта (см. выше), должна быть папка bin/Debug. И в этой папке должен находится исполняемый файл Project01.exe, получаемый в результате сборки программы.

Этот исполняемый файл (приложение) можно запустить стандартными средствами (например, используя "Проводник"), то есть вне среды разработки Code::Blocks. Также, например, можно сделать ярлык на этот файл и разместить его на рабочий стол, чтобы потом оттуда запускать.

Но при таком запуске консольное окно с выводимой строкой появляется и сразу же исчезает, так как программа завершается сразу же, не дождавшись команды пользователя. Почему так происходит? Все дело в том, что при запуске из Code::Blocks автоматически добавляется ожидание нажатия любой клавиши, а само приложение этого не обеспечивает.

Чтобы реализовать ожидание нажатой клавиши (в случае Windows) надо изменить программу, добавив несколько строк. Тогда она примет следующий вид.

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
int main()
{
    printf("Hello world!!!\n");
    getch();
    return 0;
}

Попробуйте запустить эту программу из Code::Blocks. Для этого поместите указанную программу в поле редактирования вместо имеющейся, и запустите программу, нажав кнопку или клавишу F9 (или выбрав меню "Build=>Build and run").

Заметьте, что после вывода "Hello world!!!" теперь больше ничего не выводится, так как выполняется ожидание нажатия какой-нибудь клавиши. А вот после нажатия клавиши происходит вывод уже знакомых двух строк ("Process returned … " и "Press any key to continue."). После этих строк опять выполняется ожидание нажатия клавиши (которое обеспечивается средой Code::Blocks).

Теперь если выполнить эту программу вне Code::Blocks, запустив файл Project01.exe, то в окне выведется заданный текст и программа будет ожидать нажатия какой-нибудь клавиши для завершения.

Для такой модификации программы требуется две строки: 2-я строка, содержащая conio.h и строка, содержащая getch. Подключение conio.h необходимо, чтобы стало возможным вызывать функцию getch. Это аналогично подключение stdio.h для возможности вызова функции printf. Вызов функции getch обеспечивает ожидание нажатия клавиши.

В дальнейшем подобные изменения не будут указываться, но при необходимости вы всегда сможете их сделать, чтобы подобным образом обеспечивать ожидание нажатия какой-нибудь клавиши перед завершением программы.

При сборке программы (при попытке ее запуска после изменений) может происходить вывод предупреждений и ошибок. Как это происходит, рассмотрим на примере. Попробуйте запустить следующую программу.

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("Hello world!!!\n");
}

Эта программа не содержит return, но она будет запущена. Попробуйте ее запустить.

Однако в процессе компиляции будет выдано предупреждение, связанное с тем, что нет оператора return. При запуске программы это предупреждение исчезает, так как оно не влияет на запуск программы. Но его можно прочитать, если выполнить только построение файла (без запуска приложения). Для этого надо сформировать команду "Собрать" (Build), нажав Ctrl-F9, или нажав кнопку , или выбрав меню "Build=>Build".

Но если с предыдущей сборки или запуска программа не менялась, то новая сборка выполняться не будет. И в окне внизу будет выведено сообщение о том, что сборка уже самая свежая, и больше ничего не надо делать для этой команды ("Target is up to date. Nothing to be done.").

В таком случае надо собрать заново. Для этого надо сформировать команду "Собрать заново" (Rebuild), нажав Ctrl-F11, или нажав кнопку , или выбрав меню "Build=>Rebuild". После формирования этой команды появляется окно для ее подтверждения. Чтобы подтвердить эту команду надо нажать "Yes" в указанном окне.

Тогда в нижнем окне можно увидеть строку с предупреждением (синего цвета), а также сообщение о наличии одного предупреждения (1 warnings).

Вообще, предупреждение позволяет выполнить программу, но сигнализирует программисту о возможных ошибках или неточностях.

В дальнейшем оператор return для функции main можно не использовать для краткости, как это сделано в текущей программе. Но надо учитывать, что из-за этого появляется предупреждение.

Теперь попробуйте запустить следующую программу.

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf(Hello world!!!\n);
}

Заметьте, что программа не будет запущена. Вместо этого в нижнем окне появятся строки красным шрифтом, которые сообщают об ошибках.

Строка в программе, где имеется ошибка, подсвечивается красным квадратом.

Надо учитывать, что одна действительная ошибка может приводить сразу к нескольким сообщениям об ошибке. В данном примере формируется 5 ошибок, поэтому выводится 5 строк красным шрифтом.

Сравнивая эту и предыдущую программу, нетрудно понять, что ошибка возникает из-за того, что при выводе текста не указаны кавычки. Соответственно выводится ошибка "'Hello' undeclared". Слово "undeclared" означает "не объявлено", то есть компилятор пытается понять, что обозначает Hello, и что при этом надо делать. Он не может найти это слово среди известных слов, поэтому выдает ошибку. Если же это слово находится в двойных кавычках, то тогда оно воспринимается как некоторая строка, внутри которой может быть что угодно. Строку можно выводить на экран. Поэтому после исправления программы (добавления кавычек, где надо) все должно быть нормально.

Исправьте программу и проверьте ее правильность выполнения.

Учитывая задания для самоконтроля, нетрудно заметить, что ошибка может содержаться рядом со строкой, отмеченной красным квадратом. Поэтому при возникновении ошибки надо анализировать также и соседние строки.

Для работы с данными, в частности, с целыми числами понадобятся переменные, которые служат для хранения таких чисел. Для начала переменную надо объявить, чтобы начать с ней работать.

Объявление переменной выполняется следующим образом.

тип_переменной имя_переменной;

Например, целочисленная переменная a объявляется следующим образом.

int a;

В данном случае переменная a имеет тип int, что обозначает целочисленный тип.

Объявление переменной задает некоторый блок памяти для хранения данных указанного типа. Естественно, что можно выделять несколько подобных блоков. Чтобы отличать их друг от друга эти блоки именуются. Например, объявление int a выделяет блок с именем a, объявление int b выделяет блок с именем b и т. д. При этом можно одновременно объявить несколько переменных, то есть выделить несколько однотипных блоков с разными именами. Для этого имена этих блоков перечисляются через запятую после обозначения типа.

int x, y, z;

В данном объявлении выделяется три разных блока одного типа с разными именами.

Чтобы в выделенный блок данных записать значение, надо соответствующей переменной присвоить это значение, например, выражение

a = 10;

выполняет присвоение переменной а значения 10. Также можно одной переменной присвоить значение другой переменной, например, выражение

a = b;

выполняет присвоение переменной a значения переменной b. Можно присвоить одно и то же значение сразу нескольким переменных. Для этого, например, можно использовать следующее выражение.

x = y = z = 100;

Помните, что переменной можно присвоить значение, только если эта переменная была объявлена (в частности, для нее был указан ее тип).

Значение переменной можно вывести на экран с помощью функции printf. В качестве примера проверьте выполнение следующей программы.

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a; /* объявление переменной a */
    a = 10;
    printf("Значение переменной a = %d\n", a);
}

Обратите внимание на то, что в программе имеется комментарий "объявление переменной a". Комментарий – это фрагмент, который нужен для описания той или иной части программы. Комментарий не влияет на итоговую программу, это просто добавление в текст, которое в дальнейшем не используется при выполнении программы. Комментарий должен начинаться с комбинации символов /* и заканчиваться комбинацией символов */. При этом комментарий может располагаться на нескольких строках, для этого комбинация /* будет расположена в начале первой строки комментария, а комбинация */ будет расположена в конце последней строки комментария.

В самом начале функции main выполняется объявление переменной а. Затем этой переменной присваивается значение 10. В следующей строке с помощью функции printf выполняется вывод значения переменной на экран. Для этого добавляется дополнительный аргумент функции printf через запятую после строки в кавычках. Этим дополнительным аргументом является сама переменная a, значение которой должно быть выведено на экран. Чтобы сообщить функции printf, куда вывести значение переменной, в выводимую строку добавляется комбинация из двух символов, а именно %d. Сами эти символы выводиться на экран не будут, но вместо них будет выведено значение переменной идущей через запятую после строки. Запустите программу и проверьте ее работу.

При наборе программы обратите внимание, что маленькие и большие буквы – это разные буквы с точки зрения компилятора. Поэтому, например, набор Main вместо main приведет к ошибке.

Для объявления переменной а и ее инициализации получается подряд идущие две строки (объявление и присвоение). Но можно совместить объявление переменной и ее инициализацию. Вместо указанных двух строк можно записать только одну строку следующего вида.

    int a = 10;

Проверьте правильность работы программы после такого изменения.

С помощью функции printf также можно выводить значения сразу нескольких переменных. Для проверки этой возможности сделайте объявление переменной b и присвоение некоторого значения этой переменной перед вызовом функции printf. Важно отметить, что объявление переменной может выполняться в любом месте внутри фигурных скобок функции, в частности, функции main. После этого преобразуйте строку с функцией printf следующим образом.

    printf("a = %d, b = %d \n", a, b);

Проверьте правильность выполнения программы.

Таким образом, для вывода значений сразу нескольких переменных надо расставить соответствующим образом символы форматированного вывода %d в строке вывода, а также перечислить переменные через запятую сразу после строки вывода в порядке вывода. Тогда вместо каждой комбинации %d будет подставляться значение очередной переменной из списка переменных, перечисленных через запятую.

При этом в качестве аргумента функции printf также можно указывать выражение. Например, для возведения переменной в квадрат и в куб можно использовать знак *, обозначающий умножение. Добавьте после имеющегося вызова функции printf следующий фрагмент.

    printf("a = %d\n(а в квадрате) = %d\n(a в кубе) = %d\n",
           a, a * a, a * a * a);

Проверьте правильность выполнения программы.

Заметьте, если вызов функции – это слишком длинная строка, то ее удобно делить на несколько строк по запятым. Например, как это было сделано в данном тексте, но этот же фрагмент можно записать и в одну строку по желанию программиста.

Теперь, чтобы возвести в квадрат или в куб некоторое целое число достаточно исправить начальное присвоение переменной а, и заново запустить программу. Поэкспериментируйте с этим. Кроме возведения в квадрат и в куб можно использовать различные выражения, составляемые на основе арифметических операций: +, -, *, /.

В языке Си также имеется возможность более лаконичной записи некоторых часто используемых конструкций. Так, для увеличения переменной на заданное значение используется операция +=. Получается, что выражение

a += 10;

эквивалентно выражению

a = a + 10;

при этом, аналогичным образом, вместо знака + могут быть также знаки -, *, /, а также некоторые другие знаки операций.

Следующий фрагмент программы иллюстрирует примеры использования указанных возможностей, при этом в комментариях указываются значения, которые принимает переменная в результате вычисления арифметического выражения.

int i = 10;
i = (i * 2 + 1) / 3 - 5;   /* i = 2 */
i += 5;   /* i = 7 */
int j = 3;
i *= j;   /* i = 21 */
i /= 7;   /* i = 3 */

Кроме того, выражение

++a;

обозначает увеличение переменной a на 1, что эквивалентно выражению

a = a + 1;

Аналогичным образом, выражение

--a;

здесь означает уменьшение на 1.

Важно отметить, что также существуют выражения вида

a++;
a--;

Они также обозначают увеличение на 1 и уменьшение на 1.

Однако, существует разница между префиксной (++a) и постфиксной формами (a++) в составе более сложных выражений.

В случае префиксной формы (++a) сначала происходит увеличение (уменьшение) на 1, а затем вычисление остального выражения.

В случае постфиксной формы (a++) сначала вычисляется выражение, а затем выполняется увеличение (уменьшение) на 1.

Это различие иллюстрирует следующий пример.

Рассмотрим этот же фрагмент, где используется ++y (префиксная форма).

    int x = 10;
    int y = 2;
    x = x * (++y);
    printf("x = %d    y = %d\n", x, y);

В ходе выполнения этого фрагмента на экране будет выведена следующая строка.

x = 30    y = 3

Здесь сначала y за счет ++y получит значение 3, а уже после этого произойдет умножение 10 на 3.

Рассмотрим этот же фрагмент, где используется y++ (постфиксная форма).

    int x = 10;
    int y = 2;
    x = x * (y++);
    printf("x = %d    y = %d\n", x, y);

В ходе выполнения этого фрагмента на экране будет выведена следующая строка.

x = 20    y = 3

Здесь сначала произойдет умножение 10 на значение y, равное 2, а уже после этого произойдет выполнение y++.

Надо заметить, что в этих фрагментах совсем не обязательно ставить круглые скобки вокруг ++y и y++.

Пока мы рассматривали только тип int для целых чисел. Какое предельные значения могут быть заданы для переменной типа int?

Гарантированно можно задавать значения в диапазоне от -32768 до 32767, так как для переменной типа int отводится не меньше 16 бит.

Но в настоящее время вы часто будете встречать реализации компилятора, где для переменной типа int отводится 32 бита, то есть эта переменная может принимать значения в диапазоне от -2147483648 до 2147483647.

Однако, можно быть точно уверенным, что диапазон допустимых значений для переменной x не будет меньше, чем диапазон от -32768 до 32767.

При использовании предложенной версии Code::Blocks и поставляемого с этой средой компилятора gcc (или ранее установленного аналогичного компилятора), скорее всего, вы окажитесь в ситуации, когда переменная типа int может принимать значения из диапазона -2147483648 до 2147483647.

Проверим это с помощью следующего примера.

#include <stdio.h>
int main()
{
    int x1 = -2147483648;
    int x2 = 2147483647;
    printf("x1 = %d   x2 = %d\n", x1, x2);
}

При выполнении данной программы, скорее всего, будет выведена следующая строка.

x1 = -2147483648   x2 = 2147483647

Если это так, то это показывает, что переменная типа int может принимать такие значения.

Теперь перед строкой printf можно сделать увеличение переменной x2 на 1

#include <stdio.h>
int main()
{
    int x1 = -2147483648;
    int x2 = 2147483647;
    ++x2;
    printf("x1 = %d   x2 = %d\n", x1, x2);
}

При выполнении данной программы, скорее всего, будет выведена следующая строка.

x1 = -2147483648   x2 = -2147483648

Заметьте, что значение переменной x2 стало отрицательным предельным значением. Можно сказать, что при попытке добавить 1 к максимальному положительному значению (значению 2147483647) произошел выход за пределы диапазона и значению "по кругу" перешло к предельному отрицательному значению (значению -2147483648). Произошло так называемое переполнение.

Если увеличивать x2 не на 1, а на 2, то переменная x2 примет значение -2147483647 (что на 1 отличается от предельного отрицательного значения). Проверьте это.

Если увеличивать x2 не на 1, а на 3, то переменная x2 примет значение -2147483646 (что на 2 отличается от предельного отрицательного значения). Проверьте это.

Таким образом, можно понять принцип поведения целочисленных переменных в случае их переполнения.

Кроме типа int для объявления переменных существует другие целочисленные типы.

Например, тип long позволяет гарантированно обеспечить -2147483648 до 2147483647 (тип int не дает такой гарантии для всех компиляторов).

Также в современных компиляторах языка C появился тип long long (пишется в два слова), который отводит 64 бита для переменной. И это соответствует диапазону чисел от -9223372036854775808 до 9223372036854775807.

Проверим этот тип на примере следующей программы.

#include <stdio.h>
int main()
{
    long long x1 = -9223372036854775808;
    long long x2 = 9223372036854775807;
    printf("x1 = %lld   x2 = %lld\n", x1, x2);
}

При выполнении данной программы должна быть выведена строка.

x1 = -9223372036854775808   x2 = 9223372036854775807

Заметьте, что в данном случае при вызове функции printf используется комбинация символов %lld, а не %d. Это необходимо, чтобы функция printf правильно отображала большие числа, соответствующие типу long long.

Кроме того, можно формировать новые целочисленные типы, если перед его названием добавлять ключевое слово unsigned, что сдвигает диапазон возможных значений в положительную область, то есть делает тип, не имеющим знака. Следующий пример программы поясняет это.

#include <stdio.h>
int main()
{
    unsigned int x1 = 0;
    unsigned int x2 = 4294967295;
    printf("x1 = %u   x2 = %u\n", x1, x2);
}

При выполнении данной программы должна быть выведена строка.

x1 = 0   x2 = 4294967295

Заметьте, что в данном случае при вызове функции printf используется комбинация символов %u, а не %d. Это необходимо, чтобы функция printf правильно отображала числа, соответствующие типу без знака.

Для задания вещественных чисел можно использовать тип float или тип double. При этом переменная типа float занимает 4 байта, а переменная типа double занимает 8 байт. Поэтому, в целом, тип double обеспечивает более широкий диапазон возможных чисел и большее количество десятичных разрядов после десятичной точки, но недостатком его является двойной расход памяти по сравнению с типом float.

Также есть еще тип long double, и переменная данного типа может занимать от 8 до 16 байт в зависимости от реализации компилятора. Поэтому часто тип long double обеспечивает еще большую точность в обмен на больший расход памяти.

Проверим выполнение следующей программы.

#include <stdio.h>
int main()
{
    double x = 10.5;
    printf("x = %f\n", x);
}

На экране выведется:

x = 10.500000

Заметьте, что вместо %d используется %f, что объясняется использованием вещественного типа вместо целого. Проверьте, что будет, если поставить %d вместо %f.

Как убрать лишние нули при выводе числа? Для этого можно указать количество разрядов после десятичной точки, например, следующим образом.

    printf("x = %.1f \n",x);

При этом число после точки указывает на количество разрядов после десятичной точки. Поэкспериментируйте с этим.

Кроме того, можно задать количество знаков, используемых для вывода числа, например, можно установить это количество, равным 10, следующим образом.

    printf("x = %10.1f \n",x);

Проверьте, что при этом изменится.

Кроме того, вместо буквы f, идущей в сочетании с %, можно использовать букву е для вывода числа в экспоненциальной форме, а также букву g для автоматического подбора формата вывода в зависимости от величины числа. Кроме того, также можно использовать буквы Е и G.