Классы памяти. Препроцессор

схема описания переменных

и время жизни переменной

В языке Си переменные могут иметь один

из следующих классов памяти:
auto – автоматический
static – статический
extern – внешний
register – регистровый
внешний статический

словом auto при описании переменной перед указанием типа
auto float f=0;
время

существования переменной определяется областью видимости
переменная создается в начале блока {…}
переменная удаляется в конце блока {…}
при инициализации переменных допускается употребление выражений, включающих переменные и вызовы функций
auto float a=10, b=2*a*sqrt(a);

словом auto при описании переменной перед указанием типа
область действия существования

переменной определяется областью видимости

void main() {
auto int i;
for (i=0; i<5; ++i) {
int k=100;
if(i%2) {
int d = 3;
   k-=d;
}
k++;
}
}  

Область видимости i

Создание i в памяти

Инициализация i

Использование i

Удаление i

i;
for (i=0; i

if(i%2) {
int d = 3;
   k-=d;
}
k++;
}
}  

Создание k в памяти

Инициализация k

Использование k

Удаление k

Область видимости k

Автоматический класс памяти (auto)
задается необязательным ключевым словом auto при описании переменной перед указанием типа
время существования переменной определяется областью видимости

i;
for (i=0; i

if(i%2) {
int d = 3;
   k-=d;
}
k++;
}
}  

Создание d в памяти

Инициализация d

Использование d

Удаление d

Область видимости d

Автоматический класс памяти (auto)
задается необязательным ключевым словом auto при описании переменной перед указанием типа
время существования переменной определяется областью видимости

p) {
auto int a = 2; /* автоматическая переменная

*/
int b = sqrt(a); /* автоматическая переменная */
b += 2*a + p;   
printf(“a = %d, b = %d\n“, a, b);
}

void main() {
int i;   /* автоматическая переменная */
for (i=0; i<5; ++i)
if(i%2) {
int d = 13; /* автоматическая переменная */
func(i+d);   
}
}

Создание a,b в памяти

Инициализация a,b

Использование a,b

Удаление a,b

static при описании переменной перед указанием типа
static int a=0;
область видимости

переменной – блок {…}, в котором она определена
время существования переменной – сеанс работы программы
переменная создается при старте программы
переменная удаляется при завершении программы
инициализация переменных осуществляется только при первом входе в блок
static int a=0; /* инициализация однократна, */ /* между входами в блок */ /* значение переменной сохраняется */
параметры функций не могут быть статическими

stat(); /* прототип функции */

void main() {
int i;

 
for (i=0;i<5;++i) stat();   
}  

void stat() {
int a = 0; /* автоматическая переменная */
static int s = 0; /* статическая переменная */ 
printf(“auto = %d, static = %d\n“, a, s);
++a; ++s;   
}

int a = 0;

static int s = 0;

a создается и инициализируется при каждом вызове функции

s создается при старте программы

s удаляется при завершении программы

s инициализируется только при первом вызове функции, сохраняя значение между вызовами

0, static = 0
auto = 0, static = 1
auto =

0, static = 2
auto = 0, static = 3
auto = 0, static = 4

register при описании переменной перед указанием типа
register int k=0;
при возможности

регистровые переменные размещаются в регистрах процессора, а не в памяти
регистровые переменные не имеют адреса, т.е. к ним не применим оператор &
в остальном аналогичны автоматическим переменным
чаще всего регистровый класс памяти используется для переменных-счетчиков цикла

void main() {
register int i; /* регистровая переменная */
for (i=0; i<15; ++i) printf(“%d\n”, i);
}

переменные, определенные вне функций
область действия внешних переменных – вся программа,

т.е. внешние переменные глобальны

Определение

Использование

Использование

Использование

должно быть единственным на программу (только в одном файле)
int global=100;
при

определении внешней переменной не требуется указывать специальных ключевых слов!
для использования внешних переменных, определенных за пределами данного файла, нужно поместить объявление внешней переменной
extern int global;

Определение

– в одном файле
в остальных – объявление переменной
Определение
Объявление
Объявление

можно только в определении (не в объявлении)
int global=1024;

/* корректно */
extern int global=0; /* некорректно */

инициализировать внешние переменные можно только константными выражениями без вызовов функций
int global=(8*1024)/2; /* корректно */
float wrong=2*sqrt(global); /* некорректно */

быть объявлены как статические
Область видимости внешней статической переменной – файл,

в котором она определена (а не вся программа)

Внешняя статическая переменная

Доступна в том же файле ниже определения

Недоступна в других файлах

квалификаторами const или volatile
Квалификатор const запрещает любые изменения значения переменной

после ее инициализации
const double PI = 3.141592;
const int N = 1000;
Квалификатор volatile извещает компилятор о том, что значение переменной может изменяться внешними по отношению к программе процессами
volatile unsigned Time;
учитывается при оптимизации кода программы

volatile unsigned long long int TimeTicks;
register const unsigned long double

MyRealVar;
auto signed short int x_coord;

собственно компиляцией
1й проход: вызов препроцессора для Си-файла
2й проход: вызов компилятора для

измененного Си-файла

Препроцессор

Компилятор

#elif, #endif
Макро-подстановка (макрос)
#define, #undef
Правила построения директив
Всегда начинается с #
Может появляться

в любом месте программы
В той же строке может содержаться комментарий
Воспринимается как одна строка, если явно не продолжена
#define MAX_CHARS 300 /*Макс. длина имени файла*/
#define MAX_FILES \ 100

(см. Принципы структурного программирования)

Интерфейс (заголовочный файл) содержит все объявления модуля

(константы, переменные, типы данных, функции)
Рекомендуемое расширение заголовочного файла: .h

Имена заголовочных файлов пользователя – в “ … ”
#include “mydefs.h”

Имена системных заголовочных файлов – в < … >
#include

иметь различный код для специфических ситуаций
Условная компиляция
#ifdef name
#ifndef name
#if expr
#elif

expr
#else
#endif
Удаление макро- определений
#undef PLUSONE

быстрее
Нет контроля типов
Макро-определение
#define MAXLINE 120
#define lower(c) ((c)-`A’+‘a’)
Макро-подстановка
char buf[MAXLINE+1]; превращается в char buf[120+1];
c

= lower(buf[i]); превращается в c = ((buf[i])-`A’+‘a’);

x+1
…
i = 3*plusone(2);
…
… i = 3*2+1;
…
#define plusone(x) ((x)+1)
…
i = 3*plusone(2);
…
… i =

3*((2)+1);
…

“++“ и “--“
Всегда избегайте дополнительных трюков с параметрами макро-функций
#define max(a,

b) ((a)>(b)?(a):(b))
...
y = max(i++, j++);
...

...
y = ((i++)>(j++)?(i++):(j++));
...

константу
Всегда избегайте дополнительных трюков с параметрами макро-функций
#define PRINT_INT(x) printf( #x

“= %d\n”, x)
...
PRINT_INT( x * y );
...

...
printf( “x * y” “= %d\n”, x*y);
...

x, type y) \
{ return x > y ? x

: y };
...
GENERIC_MAX(float) ...

...
float float_max(float x, float y)
{ return x > y ? x : y };
...

defined(LINUX)
...
#elif defined(MAC_OS_X)
...
#else
#error no OS specified
#endif

“file”
Пример




> gcc one.c
> two.c: In function 'main':
> two.c:101: 'i' undeclared

(first use in this function)

проходов для повторной замены

Макро-определение имеет силу до конца файла

Макрос не

может определяться дважды

Перед повторным определением необходимо аннулировать предыдущее с помощью #undef

компиляцией
Подключение файлов
Условная компиляция
Макросы

Макросы иногда полезны, но требуют повышенного внимания (опасны!)
Убедитесь,

что Вы помните основные правила
Используйте скобки, где только можно
Думайте о побочных эффектах

класс
Изменяемость переменных
Общая схема описания переменных
Препроцессор
Препроцессор: что это?
Директивы препроцессора
Подключение файлов
Условная компиляция
Макросы
Т.

Зеленченко Иллюстрация к произведению И.Ильфа и Е.Петрова "12 стульев"