КОНСТАНТЫ И ПРЕПРОЦЕССОР ЯЗЫКА Си.

     Иногда возникает необходимость использовать в программах константы. Например, оператор, позволяющий определять длину окружности, можно было бы записать в следующем виде:

Circ = 3.14 * diameter;

     Приведенная здесь константа 3. 14 - известное число Пи. Чтобы ввести ту или иную константу в программу, нужно указать ее фактическое значение, как было сделано выше. Однако существуют веские причины использовать вместо этого "символические константы", например, мы могли бы применять оператор.

Circ = pi * diameter;

     а позже компилятор подставил бы в него фактическое значение константы.

В чем достоинства такого метода?

Во-первых, имя говорит нам больше, чем число. Сравним два оператора.

Owed = 0 015 * housevl, owed = taxrate * housevl;

     Если мы изучаем большую программу, то второй вариант будет нам более понятен.

Во-вторых, предположим, что некоторая константа использовалась в нескольких местах программы и впоследствии возникла необходимость изменить ее значение - ведь в конце концов и налоговые тарифы (taxrate) меняются, и, к примеру, некое законодательное собрание приняло однажды закон впредь считать число p равным 3¹/₇. (Весьма вероятно, что окружности пришлось при этом скрываться от правосудия). В таком случае требуется только изменить определение символической константы, а не отыскивать каждый случай ее появления в программе.

     Теперь осталось выяснить, как можно создать такую символическую константу? Первый способ заключается в том, чтобы описать некоторую переменную и положить ее равной требуемой константе. Мы могли бы сделать это следующим образом.

Float taxrate, taxrate = 0 015;

     Такой способ подходит для небольшой программы, в других же случаях он несколько неэкономичен, поскольку каждый раз при использовании переменной taxrate компьютер должен будет обращаться к той ячейке памяти, которая отведена данной переменной. Это служит примером подстановки "во время выполнения", так как она производится именно при выполнении программы. К  счастъю, в языке Си имеется и другой, лучший способ.

     Этот способ реализуется с помощью препроцессора языка Си. В гл. 2 мы уже видели, как препроцессор использует директиву #include для включения информации из другого файла в программу. Кроме того, препроцессор дает нам возможность задавать константы. Для этого в начало файла, содержащего вашу программу, необходимо добавить только одну строку, аналогичную следующей:

#define TAXRATE  0.015.

     При компиляции программы каждый раз, когда появится переменная TAXRATE, она будет заменяться величиной 0.015. Это называется подстановкой "во время компиляции". К тому моменту, когда вы начнете выполнение своей программы, все подстановки будут уже сделаны.

Несколько замечаний по поводу формата.

     Сначала идет ключевое слово #define. Оно должно начинаться с самой левой позиции. Потом следует символическое имя константы, а затем ее величина. Символ "точка с запятой" не используется, поскольку это не оператор языка Си. Почему имя TAXRATE пишется прописными буква ми? В процессе использования языка Си выработалась традиция писать константы прописными буквами. Если при просмотре программы вам встретится имя, написанное прописными буквами, вы сразу поймете, что имеете дело с константой, а не с переменной. Это еще один способ улучшить читаемость программы. Ваша программа будет работать даже и тогда, когда вы будете писать константы строчными буквами, но при этом вы должны чувствовать свою вину, поскольку нарушаете традицию.

Приведем простой пример:

/* пицца */

#define PI  3,14159.

Main( ) /* изучение вашей пиццы */

{

Float area, circum, radius;

Printf("Чему равен радиус вашей пиццы? \n");

Scanf("%f", &radius);

Area = PI * radius * radius;

Printf(" Основные параметры вашей пиццы следующие \n");

Printf(" длина окружности = %1.2f, площадь =%1.2f \n circum, area);

}

 

                                               РИС.4.5. Обработка текста программы препроцессором.

     Использование спецификации %1.2f в операторе printf( ) приведет к тому, что при печати результаты будут округлены до двух десятичных цифр. Мы понимаем, конечно, что написанная выше программа может и не отражать ваши собственные вкусы, касающиеся пиццы, но во множестве программ, посвященных этому вопросу, она займет свое скромное место. Вот один из примеров ее выполнения:

Чему равен радиус вашей пиццы? 6.0.

Основные параметры вашей пиццы следующие: длина окружности = 37.70,

Площадь окружности = 113.40.

     Директиву #define можно также использовать для определения символьных и строковых констант. Необходимо использовать знак "апостроф" в первом случае и кавычки - во втором. Примеры, приведенные ниже, вполне правомерны.

#define ВЕЕР  '\007'.

#define ESS 'S'.

#deline NULL '\0'.

#define OOPS  "Ну вот, вы и сделали это!".

     А теперь мы хотим обрадовать лентяев. Предположим, вы разрабатываете целый пакет программ, использующих один и тот же набор констант. Вы можете произвести следующие действия:

     1. Соберите все ваши директивы #define в один файл и назовите его, например, const.h.

     2. В начало каждого файла, содержащего программу, включите директиву #include "const.h."

     Тогда, если вы будете выполнять программу, препроцессор прочтет файл с именем const.h и использует все директивы #define вашей программы. Получилось так, что символ .h в конце имени файла напомнит вам, что этот файл является "заголовком", т.е. в нем содержится вся информация, которая должна попасть в начало вашей программы. Самому препроцессору безразлично, используете ли вы символ .h в имени файла или нет.

Язык Си - искусный фокусник: создание псевдоимен.

     Возможности директивы #define не исчерпываются только символическим представлением констант. Рассмотрим, например, следующую программу:

#include "alias. h".

Program begin.

Whole yours, mine then.

Spitout(" Введите, пожалуйста, целое число.\n" ).

Then takem(" %d", & yours).

Then mine = yours times TWO then.

Spitout(" %d в два раза больше вашего числа! \n" , mine) then end.

     Странно, текст что-то смутно напоминает, язык немного похож на Паскаль, но программа не похожа на Си-программу. Секрет лежит, конечно, в файле с именем alias.h. Давайте посмотрим, что в нем содержится?

Alias. h #define program main( ).

#define degin { #define enf  } #define then;

#define takein   scanf.

#define spilout   printf.

#define TWO  2.

#define times   *

#define whole int.

     Этот пример иллюстрирует, как работает препроцессор. Он просматривает вашу программу и проводит поиск элементов, определяемых директивами #define. Обнаружив такие элементы, он полностью заменяет их. В нашем примере во время компиляции все слова then заменяются символами "точка с запятой", end - } и т.д. Результирующая программа будет полностью идентична той, которую мы могли бы получить, если бы с самого начала писали ее в обычных терминах языка Си.

     Эту мощную возможность языка можно использовать для задания макрокоманд, являющихся одним из вспомогательных средств программирования. Мы вернемся к обсуждению этой темы в гл. 11.

     Теперь необходимо упомянуть о некоторых ограничениях. Например, части программы, заключенные в кавычки, закрыты для подстановок. Операторы, приводимые ниже, служат иллюстрацией такого положения:

#define MN "минимифидианизм".

Printf(" Он глубоко верил в MN.\n");

Распечатка будет выглядеть так:

Он глубоко верил в MN.

Однако после выполнения оператора.

Printf(" Он глубоко верил в %s.\n" , MN);

Мы получим следующий результат:

Он глубоко верил в минимифидианизм.

     В последнем случае константа с именем MN находилась вне кавычек и поэтому была заменена соответствующим значением.