Язык Си в примерах/Учимся складывать

Язык Си в примерах

---

1. Компиляция программ
2. Простейшая программа «Hello World»
3. Учимся складывать
4. Максимум
5. Таблица умножения
6. ASCII-коды символов
7. Верхний регистр
8. Скобочки
9. Факториал
10. Степень числа
11. Треугольник Паскаля
12. Корень уравнения
13. Система счисления
14. Сортировка
15. Библиотека complex
16. Сортировка на основе qsort
17. RPN-калькулятор
18. RPN-калькулятор на Bison
19. Простая грамматика
20. Задача «Расчёт сопротивления схемы»
21. Простая реализация конечного автомата
22. Использование аргументов командной строки
23. Чтение и печать без использования stdio
24. Декодирование звукозаписи в формате ADX
25. Другие примеры

Разнообразные вычисления — моделирование, решение алгебраических и дифференциальных уравнений — это то, для чего и создавались первые компьютеры. Давайте и мы научимся использовать компьютер для вычислений. Начнём со сложения двух чисел.

Вариант «простой»

В отличие от рассмотренной ранее простейшей программы, в данной задаче нам потребуются переменные — ячейки памяти, в которые функция ввода сохранит введенные пользователем числа, подлежащие сложению.

Как и функции (в том числе main), объявление переменных в Си предполагает указание их типов. Основные числовые типы языка — int (целые числа фиксированной разрядности) и double (числа с плавающей запятой.) Поскольку мы уже использовали тип int в описании функции main, применим его же в данной задаче.

#include <assert.h>
#include <stdio.h>

int
main ()
{
  int a, b;
  int r
    = scanf ("%d%d", &a, &b);
  assert (r == 2);
  printf ("%d\n", a + b);
  return 0;
}

Рассмотрим выполнение этой программы почти с ее завершения — вызова функции printf. Данная функция выведет целое число в десятичной форме (согласно указателю преобразования %d), завершая вывод переводом строки (\n).

Число, которое будет выведено, является результатом вычисления выражения a + b — или же, проще говоря, — суммой значений переменных a и b.

Вводимые пользователем числа помещаются в эти переменные функцией scanf, вызываемой в коде выше как scanf ("%d%d", &a, &b). Здесь, как и в printf, используется указатель преобразования %d, означающий на этот раз считывание числа в десятичной форме (возможно — предваряемого пробелами). Поскольку указатель повторен дважды, будет считано два числа, которые будут помещены в упомянутые в аргументах переменные a и b. (Необходимый здесь унарный оператор & оставим пока без внимания.)

Как и printf, функция scanf объявлена в заголовке (англ. header) stdio.h.

В простейшей программе от действий пользователя не зависело ровным счетом ничего. Каким, однако, будет результат выполнения данной программы, если ввод пользователя не будет начат двумя числами в десятичной форме?

Для проверки соответствия ввода пользователя требованиям программы мы сохраняем (=) результат выполнения scanf — количество успешно измененных переменных — в целочисленной переменной с именем r (int r), после чего требуем равенства ее значения двум (assert (r == 2);.)

Действие макроподстановки assert заключается в сравнении результата вычисления выражения, переданного ей первым (и единственным) аргументом и аварийном завершении программы в случае, если полученное значение — ноль («логическая ложь».)

Наконец, в самом начале функции main определены (помимо упомянутой уже r) целочисленные переменные a и b. Их значение в начале выполнения функции main может быть произвольным, но после успешного (что проверяется вызовом assert) завершения scanf они будут содержать два числа, которые удалось последовательно считать со стандартного ввода.

Вариант «дробный»

Рассмотренную выше программу несложно изменить для использования чисел с плавающей запятой.

#include <assert.h>
#include <stdio.h>

int
main ()
{
  double a, b;
  int r
    = scanf ("%lg%lg", &a, &b);
  assert (r == 2);
  printf ("%lg\n", a + b);
  return 0;
}

Как видно, в этом случае изменяются лишь тип переменных a, b (int → double) и указатели преобразований (%d → %lg.)

Здесь следует отметить, что в случае scanf совершенно идентично будут действовать указатели преобразований %lf и %le. Напротив, в случае printf не будет разницы между %lg и %g. Причины такого поведения мы также пока оставим без внимания.

Вариант «полный»

Ниже приведена программа, которая считывает два действительных числа и выводит результат четырех арифметических операций: сложения, вычитания, умножения и деления. Причём, программа выводит результаты вычислений два раза — сначала в обычном виде, а потом со специальным форматированием. Формат "%10.3lf" соответствует выводу числа типа double, при котором под запись числа выделяется ровно 10 позиций (если это возможно), а после запятой пишется ровно три знака. Равнение происходит по правому краю.

 /* Программа "Арифметические операции с числами с плавающей точкой" */
 #include <stdio.h>
 int main () {
    double a, b;
    printf ("Введите два числа: ");
    while(scanf ("%lf%lf", &a, &b) == 2 ) {
        printf ("%lf %lf %lf %lf\n", a + b, a - b, a * b, a / b );
        printf ("a + b=%10.3lf\n a - b=%10.3lf\n a * b=%10.3lf\n a / b=%10.3lf\n",
                  a + b, a - b, a * b, a / b );
    }
    return 0;
 }

В этой программе мы встречаемся с оператором while. Конструкция

 while ( A ) B;

означает буквально следующее:

Пока выполнено условие A делать B.

или, другими словами,

Выполнять в цикле B, проверяя перед каждой итерацией, что выполнено условие A.

В нашем случае A есть

scanf("%lf%lf", &a, &b) == 2.

Что соответствует логическому выражению:

пользователь ввёл два действительных числа, и они удачно считаны в переменные a и b.

Таким образом, эта программа будет считывать пары чисел и выводить результаты арифметических операций, пока пользователь не введёт что-нибудь непохожее на число.

Цикл while закончится тогда, когда функция scanf не сможет успешно считать два числа.

Заметьте, что после каждой команды стоит точка с запятой. Одна из самых популярных синтаксических ошибок начинающих программистов — это не ставить точку c запятой в конце команды.