Оператор цикла с предусловием и коррекцией for

Общий вид оператора:

for (выражение1; выражение2; выражение3) код_цикла;

Цикл for эквивалентен последовательности инструкций:

выражение1;

while (выражение2)

{

код_цикла ...

выражение3;

}

здесь выражение1 - инициация счетчика (начальное значение), выражение2 -условие продолжения счета, выражение3 - увеличение счетчика. Выражения 1,2 и 3 могут отсутствовать (пустые выражения), но символы «;» опускать нельзя.

Например, для суммирования первых N натуральных чисел можно записать:

sum = 0;

for ( i=1; i<=N; i++) sum+=i;

Операция «запятая» чаще всего используется в операторе for. Она позволяет включать в его спецификацию несколько инициализирующих выражений. Предыдущий пример можно записать в виде:

for ( sum=0 , i=1; i<=N; sum+= i , i++) ;

Оператор for имеет следующие возможности:

- можно вести подсчет с помощью символов, а не только чисел:

for (ch = 'a'; ch<='z'; ch++) ... ;

- можно проверить выполнение некоторого произвольного условия:

for (n = 0; s[i]>='0' && s[i]<'9'; i++) ... ;

или:

for (n = 1; n*n*n <=216; n++) ... ;

Первое выражение не обязательно должно инициализировать переменную. Необходимо только помнить, что первое выражение вычисляется только один раз перед тем, как остальные части начнут выполняться.

for (printf(" вводить числа по порядку! \n"); num!=6;)

scanf("%d", & num);

printf(" последнее число - это то, что нужно.\n");

В этом фрагменте первое сообщение выводится на печать один раз, а затем осуществляется прием вводимых чисел, пока не поступит число 6.

Параметры, входящие в выражения, находящиеся в спецификации цикла можно изменять при выполнении операций в коде цикла.

Например:

for (n = 1; n<1000; n += delta) ... ;

Параметр delta можно менять в процессе выполнения цикла.

Использование условных выражений позволяет во многих случаях значительно упростить программу. Например:

for (i=0;i<n;i++)

printf("%6d%c",a[i],( (i%10==0) || (i==n-1) ) ? '\n' : ’ ‘);

В этом цикле печатаются n элементов массива а по 10 в строке, разделяя каждый столбец одним пробелом и заканчивая каждую строку (включая последнюю) одним символом перевода строки. Символ перевода строки записывается поле каждого десятого и n-го элементов. За всеми остальными - пробел.

Операторы передачи управления

Формально к операторам передачи управления относятся:

- оператор безусловного перехода goto;

- оператор перехода к следующему шагу (итерации) цикла continue;

- выход из цикла, либо оператора switch - break;

- оператор возврата из функции return.

Рассмотрим их более подробно.

Оператор безусловного перехода goto

В языке Си предусмотрен оператор goto, хотя в большинстве случаев можно обойтись без него. Общий вид оператора:

goto < метка >;

Он предназначен для передачи управления на оператор, помеченный меткой. Метка представляет собой идентификатор, оформленный по всем правилам идентификации переменных с символом «двоеточие» после него, например, пустой помеченный оператор:

m1: ;

Область действия метки - функция, где эта метка определена. В случае необходимости можно использовать блок.

Наиболее характерный случай использования оператора goto - выполнение прерывания (выхода) во вложенной структуре при возникновении грубых неисправимых ошибок во входных данных. И в этом случае необходимо, выйти из двух (или более) циклов, где нельзя использовать непосредственно оператор break, т.к. он прерывает только самый внутренний цикл:

for (...)

{ ...

if ( ошибка ) goto error;

}

...

error: - операторы для устранения ошибки;

Если программа обработки ошибок нетривиальна и ошибки могут возникать в нескольких местах, то такая организация оказывается удобной.

Пример нахождения первого отрицательного числа в двумерном массиве:

for (i=0; i<N; i++)

for(j=0; j<M; j++)

{

if (v[i][j]<0) goto found;

... // Не найден

}

found: ... // Найден

Программа с goto может быть написана и без него, хотя, за счет повторения некоторых проверок и введения дополнительных переменных. Например, рассмотренная программа может быть записана следующим образом:

found = 0;

for (i=0; i<N && !found; i++)

for (j=0; j<M && !found; j++)

found = v[i][j]<0;

if (found) ... // Найден

else ... // Не найден

Оператор continue

Этот оператор может использоваться во всех типах циклов, но не в операторах переключателя switch. Наличие оператора continue вызывает пропуск "оставшейся" части итерации и переход к началу следующей, т.е. досрочное завершение текущего шага и переход к следующему шагу.

В циклах while и do это означает непосредственный переход к проверочной части. В цикле for управление передается на шаг коррекции, т.е. модификации выражения 3.

Фрагмент программы обработки только положительных элементов массива a, отрицательные значения пропускаются:

for ( i = 0; i<n; i++)

{ if( a[i]<0) continue;

... // обработка положительных элементов

}

Оператор continue часто используется, когда последующая часть цикла оказывается слишком сложной, так что рассмотрение условия, обратного проверяемому, приводит к слишком высокому уровню вложенности программы.

Оператор break

Оператор break производит экстренный выход из самого внутреннего цикла или оператора-переключателя switch, к которому он принадлежит, и передает управление первому оператору, следующему за текущим оператором.

Оператор return

Оператор return; производит досрочный выход из текущей функции. Он, так же возвращает значение результата функции: return <выражение>;

В функциях, не возвращающих результат, он неявно присутствует после последнего оператора. Значение выражения при необходимости преобразуется к типу возвращаемого функцией значения.

Пример 1:

float estim(float *x, int n) {

int i;

float y;

if ((!x)||(!n) {

error(x,n);

return 0;

}

for (y=i=0; i<n; i++) y+=x[i];

return y/n;

}

Пример 2:

void error(void *x, int n)

{

if (!x) printf("\nМассив не создан");

if (!n) printf("\nМассив пустой");

}

Указатели

Указатель – это переменная, которая может содержать адрес некоторого объекта. Указатель объявляется следующим образом:

<тип> *< ID переменной-указателя>;

Например: int *a; double *f; char *w;

С указателями связаны две унарные операции & и *.

Операция & означает «взять адрес» операнда. Операция * имеет смысл - «значение, расположенное по указанному адресу».

Обращение к объектам любого типа как операндам операций в языке C может проводиться:

- по имени (идентификатору - ID);

- по указателю (операция косвенной адресации):

указатель = &ID_объекта;

Пример 1:

int x, // переменная типа int

*y; // указатель на элемент данных типа int

y=&x; // y - адрес переменной x

*y=1; // косвенная адресация указателем поля x, т.е.

// по указанному адресу записать 1 ® x=1;

Пример 2:

int i, j=8,k=5, *y;

y=&i;

*y=2; // i=2

y=&j;

*y+=i; // j+=i ® j=j+i ® j=j+2=10

y=&k;

k+=*y; // k+=k ® k=k+k = 10

(*y)++; // k++ ® k=k+1 = 10+1 = 11

При вычислении адресов объектов следует учитывать, что идентификаторы массивов и функций являются константными указателями. Такую константу можно присвоить переменной типа указатель, но нельзя подвергать преобразованиям, например:

int x[100], *y;

y = x; // Правильно - присваивание константы переменной

x = y; // Ошибка: в левой части - указатель-константа

Указателю-переменной можно присвоить значение другого указателя, либо выражения типа указатель с использованием, при необходимости, операции приведения типа. Приведение типа необязательно, если один из указателей имеет тип "void *".

int i,*x;

char *y;

x=&i; // x ® поле объекта int

y=(char *)x; // y ® поле объекта char

y=(char *)&i; // y ® поле объекта char

Значение указателя можно вывести на экран с помощью спецификации %p (pointer), результат выводится в шестнадцатеричном виде.

Рассмотрим фрагмент программы:

int a=5, *p, *p1, *p2;

p=&a; p2=p1=p;

++p1;p2+=2;

printf(“a=%d, p=%d, p=%p, p1=%p, p2=%p.\n”, a, p, p, p1, p2);

Результат выполнения: a=5, *p=5, p=FFC8, p1=FFCC, p2=FFD0.