زبان برنامه‌نویسی سی

زبان برنامه‌نویسی سی به سخت افزار یا سیستم عامل خاصی وابسته نیست . این زبان خصوصیات و اجزا زبان های برنامه نویسی پیشرفته را همراه با کارآیی بالای زبان اسمبلی دربردارد و گاهی آن را یک زبان نیمه پیشرفته می دانند .
C به گونه ای است که تطبیق نرم افزار از یک نوع کامپیوتر به نوع دیگر را آسان می کند.
امروزه برنامه ریزی ریزکنترل ها و انواع سی‌پی‌یوها و همچنین تولید سیستم عامل های جدید و نرم افزارهای کاربردی از طریق زبان C صورت می گیرد .

فهرست مندرجات [نهفتن]
۱ تاریخچه زبان C
۲ ویژگی‌ها
۳ ورودی و خروجی
۳.۱ دستورهای خروجي
۴ مدیریت حافظه
۵ کلمات کلیدی
۶ تابع:
۷ مثال ها
۸ متغیرها
۹ کلاس های حافظه
۱۰ خود فراخوانی
۱۱ منابع

[ویرایش]
تاریخچه زبان C

زبان C در سال 1972 توسط Dennis Ritchie در آزمایشگاه های Bell ساخته شد (بعدها این آزمایشگاه ها به AT&T Labs تبدیل شد) . سیستم عال Unix هم قبلا در همان Bell Labs توسط زبان B نوشته شده بود. C که از زبان B حاصل شده است ، به منظور پیاده سازی سیستم عامل Unix روی یک کامپیوتر PDP-11 ارائه شد .Ritchie زبان B را گسترش داد و یک سری امکانات از جمله نوع دار کردن داده ها را به آن اضافه نمود و زبان حاصل را C نامید . البته زبان B که توسط Ken Thompson در سال 1970 ساخته شده بود نیز از زبان BCPL حاصل شده که آن را Martin Ritchard ارائه داده بود. پس از آن که Ritchie و همکارش Kernighan در سال 1978 کتابی جهت آشنایی عموم با این زبان منتشر نمودند ، توجه گسترده ی برنامه نویسان به آن جلب شد . به گونه ای که نسخه های مختلفی از آن روی کامپیوترهای مختلف به وجود آمد . همین امر موجب شد در سال 1983 انستیتوی استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) کمیته ای برای استاندارد کردن این زبان تشکیل دهد . بالاخره در سال 1989 استاندارد آن تثبیت شد .
[ویرایش]
ویژگی‌ها

زبان برنامه نویسی C :
تاثير گذارترين زبان برنامه نويسي در دنیای كامپيوتر است.
یک زبان برنامه نویسی سطح میانی است.
یک زبان ساخت یافته‌ و قابل حمل است.
دارای سرعت ، قدرت و انعطاف پذیری بالایی است و هیچ محدودیتی را برای برنامه نویس به وجود نمی آورد.
زبان برنامه نویسی سیستم است.
زبان کوچکی است و تعداد کلمات کلیدی آن انگشت شمار است.
نسبت به حروف حساس است و تمام کلمات کلیدی این زبان با حروف کوچک نوشته می‌شوند.
در محیط‌های توسعه دهنده مجتمع (Integrated Development Envoirements) صورت می‌گیرد.


BCPL و B، زبان‌های بدون نوع داده‌ای هستند. اما در مقابل آن، در زبان C انواع مختلفی از نوع‌های داده‌ای تدارک دیده شده‌است. نوع‌های اصلی و پایه‌ای انواع کارکتری و اعشاری اعداد با اندازه‌های مختلف هستند. علاوه بر این، سلسله مراتبی از انواع داده‌ای فرعی در زبان C وجود دارد که می‌توان آن‌ها را به همراه اشاره‌گرها (Pointers)، آرایه، ساختار (Structuers) و Unionها ایجاد کرد.

عبارت‌ها، از عملگرها و عملوندها ساخته می‌شوند. هر عبارت از جمله، یک جایگزینی یا احضار یک تابع می‌تواند یک دستور باشد. اشاره گرها برای محاسبات روی آدرس‌ها، که مستقل از ماشین هستند در نظر گرفته شده‌اند.

C، یک زبان نسبتاً سطح پایین به‌شمار می‌آید، این یک توصیف تحقیرآمیز نبوده، و صرفاً به این معنی است که C با همین نوع از اشیائی سروکار دارد که بیشتر کامپیوترها با آن سروکار دارند، نظیر کارکترها، اعداد و آدرس‌ها. این اشیا را می‌توان با هم ترکیب کرد و می‌توان روی آنها همان عملیات محاسباتی و منطقی را انجام داد که توسط یک کامپیوتر حقیقی پیاده سازی کرد.

سیستم‌عامل سیمبیان (symbian) با زبان C نوشته شده و بهمین دلیل این زبان به‌عنوان زبان اولیه برای برنامه نویسی در آن انتخاب شده‌است.C بیشترین امکان دسترسی به APIهای سیستم‌عامل سیمبیان را فراهم می‌کند و بهترین کارکرد در حافظه و سرعت اجرا را داراست. برای مثال این زبان قدرتمند را می‌توان در زمینه‌های زیر بکار گرفت:
برنامه‌هایی که مانند سرور عمل می‌کنند. برای نمونه برنامه‌هایی که در پشت صحنه کار می‌کنند و یکی از بخش‌های سیستم- به عنوان مثال درگاه‌های COM - را مدیریت می‌کنند.
PLUG inها که محیطی را بر پایه سیستم‌عامل ایجاد می‌کنند. بطور مثال برنامه‌ای که فایل‌های html را به فایل‌های word سیمبیان تبدیل می‌کند از کتابخانه مبدل سیستم‌عامل استفاده می‌کند.
درایورهای دستگاه که با Kernel کار متعامل می‌کنند و...

استفاده از زبان C در سیستم‌عامل سیمبیان بر روی مناسب بودن کارکرد گوشی‌ها متمرکز شده‌است، که بدین معناست که چند تا از عملگرهای استاندارد زبان C مانند مدیریت استثناها قابل استفاده در برنامه نویسی سیمبیان نیستند.
[ویرایش]
ورودی و خروجی
به خواندن داده ها از طریق دستگاه‌های ورودی، ورود اطلاعات به کامپیوتر می‌گویند.
زبان C شامل توابع متنوعی جهت خواندن داده ها است.
کاراکترها و اعدادی که توسط کاربر تایپ می‌شوند، داده های ورودی برنامه ها را تشکیل می‌دهند.
نمایش اطلاعات به کاربر توسط کامپیوتر را خروجی می‌نامند.
زبان C به کمک دستورهای خروجی امکان نمایش اطلاعات به روی کامپیوتر و چاپگر را فراهم می‌کند.
[ویرایش]
دستورهای خروجي

برای نوشتن یک متن ساده به روی مانتیور از شکل کلی روبرو استفاده می‌گردد: printf(" ---- "); 1
به عنوان مثال جهت چاپ متن "Hello World" از دستور روبرو استفاده می‌گردد : printf("Hello World"); 2


[ویرایش]
مدیریت حافظه

یکی از مهمترین توابع زبان‌های برنامه نویسی فراهم آوردن ابزاری جهت ادارهٔ حافظه و اشیا ذخیره شده در حافظه می‌باشد. سی دو راه اصلی برای تخصیص حافظه به اشیا را فراهم می‌کند.
تخصیص حافظه به صورت اتوماتیک: اشیا موقتی می‌توانند بر روی پشته ذخیره شوند، این فضای اختصاص داده شده به اشیا به صورت اتوماتیک پس از خارج شدن از بلاکی که اشیا در آنها تعریف شده‌اند، آزاد و مجددا قابل استفاده خواهد بود.
تخصیص حافظه به صورت دینامیک : اندازه‌های اختیاری از بلاک‌های حافظه می‌توانند توسط توابع کتابخانه‌ای همانند تابع malloc از ناحیه‌ای از رم موسوم به هیپ در هنگام اجرای برنامه درخواست بشود. این بلاک‌های حافظه تا زمانیکه متعاقبا توسط تابع free به سیستم باز گردانده نشوند در حافظه باقی می‌مانند. برای تخصیص حافظه به صورت پویا(دینامیک) باید آدرس بلوک حافظه‌ای که توسط تابع malloc گرفته می‌شود را در یک اشاره گر ذخیره کنیم.
[ویرایش]
کلمات کلیدی

auto , double , int , struct , break , else , long , switch , case , enum , register , typedef , char , extern , return , union , const , float , short , unsigned , continue , for , signed , void , default , goto , sizeof , volatile , do , if , static , while
[ویرایش]
تابع:

برنامه ای است که برای حل بخشی از مسئله نوشته می شود.

با استفاده از توابع می توان برنامه های ساخت یافته نوشت که وظایف این نوع برنامه ها توسط بخش های مستقلی که تشکیل دهنده برنامه اند انجام می شود. این بخش های مستقل همان توابع هستند.

امتیازهای برنامه نویسی ساخت یافته عبارتند از:

1.نوشتن برنامه های ساخت یافته آسان است،زیرا برنامه های پیچیده به بخش های کوچک تری تقسیم می شوند و هر بخش توسط تابعی نوشته می شود. دستورالعمل ها و داده های موجود در تابع،مستقل از سایر بخش های برنامه است.

2.همکاری بین افراد را فراهم می کند.به طوری که افراد می توانند بخش های مختلفی از برنامه را بنویسند.

3.اشکال زدایی برنامه های ساخت یافته ساده تر است.اگر برنامه اشکالی داشته باشد،بررسی تابعی که این اشکال در آن به وجود آمده ساده است.

4.برنامه نویسی ساخت یافته موجب صرفه جویی در وقت می شود.

توابع کتابخانه ای

C دارای توابعی است که از قبل نوشته شده اند،و توابع کتابخانه ای نامیده می شوند .در واقع فرایند هایی که پر کاربرد هستند و در اغلب برنامه ها مورد استفاده قرار می گیرند به صورت توابع مستقل قبلاً نوشته شده اند.

نوشتن توابع

برای نوشتن تابع باید اهداف مشخص باشد.

هر تابع سه بخش دارد:فراخوانی،الگوی تابع،تعریف تابع

تعریف تابع مجموعه ای از دستورهاست که عملکرد تابع را مشخص می کند.

فراخوانی تابع دستوری است که تابع را فراخوانی می کند که با نام تابع انجام می شود.

<نوع تابع>یکی از چیزهایی است که توسط کاربر تعریف می شود.

نکات مهم در استفاده از توابع

1.الگوی تمام توابع را قبل از تابع ()main اعلان کنید.(البته می توانید در خود تابع ()main نیز اعلان کنید.)

2.نوع توابع را تعیین نمایید.

3.برای اجرای توابع آنها را با نامشان فراخوانی کنید.

4.متغیرهای مورد نیاز توابع را در داخل توابع تعریف کنید.

5.تعریف تابع در داخل تابع دیگر امکان پذیر نیست.

6.هنگام فراخوانی تابع دقت داشته باشید که تعداد و نوع پارامترها وآرگومان ها یکسان باشد.

7.توابع از نظر تعداد مقادیری که می توانند به تابع فراخوان برگردانند به سه دسته تقسیم می شوند 1.توابعی که هیچ مقداری برنمی گردانند 2.توابعی که یک مقدار برمی گردانند3.توابعی که چندین مقدار برمی گردانند.

8. هنگام اعلان الگوی توابع،نیاز به ذکر اسامی پارامترها نیست و ذکر نوع آن ها کفایت می کند.

9.اگر تابعی فاقد آرگومان است به جای لیست آرگومان ها کلمه void قرار دهید.

نکاتی درباره نوشتن توابع

1.ابتدا بدون پرداختن به جزئیات پیاده سازی توابع ،آرگومان ها و نتیجه ای که از توابع انتظار دارید، مشخص کرده و برنامه اصلی را بنویسید.

2.توابع را طوری طراحی وپیاده سازی کنید که هر تابع فقط به آنچه که نیاز دارد دسترسی داشته باشد و بقیه قسمت های برنامه و سایر اطلاعات توسط توابع غیر مرتبط قابل دستیابی نباشد.

3.برای ارتباط بین توابع از آرگومان ها و پارامترها استفاده کنید.
[ویرایش]
مثال ها

1.تابعی بنویسید که درجه فارنهایت را به سانتیگراد تبدیل کند؟

2.تابعی بنویسید که مقدار صحیح و غیر منفی k را دریافت کرده وk! را محاسبه و ارسال نماید.

3.تابعی بنویسید که سه مقدار صحیح را دریافت کند و کوچک ترین آن ها را پیدا نموده و ارسال کند.

4.تابعی بنویسید که یک مقدار صحیح و یک مقدار اعشار ساده را دریافت کند وچنانچه اختلاف دو عدد کمتر از 0.0001باشد حرف t و در غیر این صورت حرف fرا بازگرداند.

5.تابعی بنویسید که یک عدد صحیح دریافت کند و اول بودن یا نبودن آن را مشخص کند و در صورت اول بودن 1 و در غیر این صورت 0 را ارسال کند.

6.برنامه ای بنویسید که هریک از اعداد1 تا 10 را همراه با فاکتوریل آن ها مقابل هم چاپ کند.

7.برنامه ای بنویسید که سه مقدار صحیح را خوانده و حداقل آن ها را چاپ کند.(با استفاده از تابع)

8.تابعی بنویسید که مقدار π را از فرمول (...+7/1-5/1+3/1-1)4=π تا زمانی که آخرین عبارت از0.0001 بیشتر است بدست آورده و ارسال کند.

9.برنامه ای نویسید که با استفاده از تابع مثال قبل مقدار عدد π را چاپ کند.

10.تابعی بنویسید که مقدار عدد π را از فرمول (...+7/1-5/1+3/1-1)4=π تا n جمله به دست آورده و چاپ کند.

11.برنامه ای بنویسید که ابتدا سری اعداد فیبوناتچی را تا جمله دوازدهم چاپ کرده و سپس یک عدد از ورودی بخواند و جزء سری بودن یا نبودن آن را بررسی و اعلام کند.(با استفاده از دو تابع)

12.برنامه ای بنویسید که معکوس 123 را چاپ کند.
[ویرایش]
متغیرها

متغیرهای محلی (local) :

متغیرهایی که در بدنه تابع معرفی می شوند،متغیرهای محلی هستند که فقط در همان تابعی که معرفی شده اند قابل استفاده هستند. پارامترهای تابع نیز که در عنوان تابع معرفی شده اند متغیرهای محلی هستند.

متغیرهای سراسری (global):

این متغیرها را می توان خارج از توابع مثلاً ابتدای برنامه قبل از تعریف تابع Main یا قبل از تعریف هر تابع دیگر معرفی کرد. متغیرهایی که خارج از توابع معرفی شوند،توسط کلیه توابعی که از آن به بعد تعریف شده اند، قابل استفاده اند.

پس از هر فراخوانی همین که اجرای تابع خاتمه یافت، متغیرهای محلی آن از بین می روند.ولی متغیرهای سراسری تا پایان اجرای تابع mainفعال و قابل استفاده اند.

حوزه دسترسی به متغیر:

محدوده ای که هر متغیر در آن قابل دسترسی است حوزه دسترسی نامیده می شود. متغیرهایی که به صورت محلی در ابتدای تابع معرفی شده اند دارای حوزه دسترسی تابع هستند. متغیرهایی که در یک بلوک به طور محلی تعریف شده اند دارای حوزه دسترسی بلوک هستند . متغیرهایی که خارج از توابع معرفی شده اند دارای حوزه دسترسی فایل می باشند.

کلاس های حافظه دارای چهار نوع اتوماتیک ، ثبات، خارجی، ایستا هستند که به ترتیب توسط کلمات auto ،، register ، extern و static مشخص می شوند.
[ویرایش]
کلاس های حافظه

کلاس حافظه اتوماتیک

متغیرهای دارای این کلاس خصوصیات زیر را دارند:

فقط در همان بلوکی که معرفی شده اند قابل دسترسی هستند.

طول عمر آن ها به اندازه طول عمر بلوکی است که در آن معرفی شده اند.یعنی هنگام ورود به بلوکی که در آن معرفی شده ایجاد می شوند ، و با خاتمه اجرای بلوک از میان می روند.

چنانچه هنگام معرفی به آن ها مقدار اولیه داده نشده باشد، دارای مقدار معینی نیست.

کلاس حافظه ثبات

در رابطه با متغیرهایی که با کلاس حافظه ثبات معرفی می شوند، به کامپیوتر پیشنهاد می شود که آن ها را در ثبات پردازنده قرار دهد.اگر پردازنده نتواند ثبات آزادی در اختیار متغیر قرار دهد ، کلاس حافظه ثبات بودن آن را ندیده می گیرد و با آن مانند یک متغیر با کلاس حافظه اتوماتیک برخورد می گردد. بنابراین بهتر است فقط متغیرهایی با کلاس حافظه ثبات معرفی شوند که از آن ها زیاد استفاده می گردد. مثلاً متغیرهایی که وظیفه کنترل حلقه تکرار را دارند از این دسته می توانند باشند.

خصوصیات متغیر دارای کلاس حافظه ثبات:

فقط در همان بلوکی که معرفی شده است قابل دسترسی است.

طول عمر آن به اندازه طول عمر بلوکی است که در آن معرفی شده است. یعنی هنگام ورود به بلوکی که در آن معرفی شده ایجاد می شود، و با خاتمه اجرای بلوک از میان می رود.

چنانچه هنگام معرفی به آن مقدار اولیه داده نشده باشد، دارای مقدار معینی نیست.


کلاس حافظه خارجی

کلاس حافظه متغیرهایی می تواند خارجی باشد که بیرون تابع معرفی شده اند.

خصوصیات متغیر دارای این کلاس:

در کلیه توابعی که بعد از معرفی آن قرار دارند، قابل دسترسی هستند.

طول عمر آن تا پایان عمر کل برنامه است . یعنی هنگام معرفی ایجاد می شود،و با خاتمه اجرای تابع main از میان می رود.

چنانچه هنگام معرفی به آن مقدار اولیه داده نشده باشد،داری مقدار اولیه صفر است.

کلاس حافظه ایستا

متغیری که درون تابع به طور ایستا معرفی شده باشد، مانند سایر متغیرهای محلی ،دارای حوزه دسترسی تابع می باشد ولی به خاتمه اجرای تابع از میان نمی رود و مقدار خود را حفظ می کند. به این ترتیب در ورود مجدد به تابع ،آخرین مقدار آن محفوظ و دوباره قابل استفاده می باشد.متغیرهای دارای کلاس حافظه ایستا هم می توانند درون تابع معرفی شوند و هم می توانند متغیر سراسری باشند.

خصوصیات این کلاس حافظه:

چنانچه متغیر محلی باشد ، تنها در تابعی که معرفی شده است قابل دسترسی می باشد. اگر متغیر سراسری باشد، فقط در فایلی که معرفی شده است ، آن هم توسط توابعی که پس از آن تعریف شده اند قابل دسترسی می باشد.

طول عمر آن تا پایان عمر کل برنامه است. یعنی هنگام معرفی ایجاد می شود، و با خاتمه اجرای تابع main از میان می رود.

چنانچه هنگام معرفی به آن مقدار اولیه داده نشده باشد، دارای مقدار اولیه صفر است.
[ویرایش]
خود فراخوانی

به فرایندی گفته می شود که طی آن از درون یک تابع همان تابع فراخوانی گردد.
[ویرایش]
منابع
ویکی‌پدیای انگلیسی، C programming language .