ЗАДАЧА 1.1. Задана окружность радиуса r. Вычислить длину дуги окружности и площадь круга.

Напомним формулы для вычисления длина дуги окружности L и площади круга S:

.

Текст программы:

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(int argc, char **argv) {
    float r, S, L;
    printf("r = ");
    scanf("%f", &r);
    L = 2 * M_PI * r;
    S = M_PI * r * r;
    printf("Длина окружности равна %f\n", L);
    printf("Площадь круга равна %f\n", S);
    return 0;
}

Давайте построчно рассмотрим текст программы и познакомимся со структурой программы на Си и с некоторыми операторами языка.

Строка 1-2. Указывает компилятору (а точнее, препроцессору), что надо использовать функции из стандартных библиотек stdio.h и math.h. Библиотека stdio нужна для организации ввода-вывода с помощью функций printf и scanf. Библиотека math.h содержит большинство математических функций и констант. В нашей программе из этой библиотеки будет использоваться M_PI для определения числа . В программе на языке Си должны быть подключены все используемые библиотеки.

Строка 3. Заголовок главной функции (главная функция имеет имя main). В простых программах присутствует только функция main(). Любая функция начинается с символа {.

Строка 4. Описание вещественных (float) переменных: r (радиус окружности), S (площадь круга), L (длина окружности). Имя переменной¹ состоит из латинских букв, цифр и символа подчёркивания. Имя не может начинаться с цифры. В языке Си большие и малые буквы различимы. Например, имена PR_1, pr_1, Pr_1 и pR_1 — разные.

Строка 5. Вывод строки символов r= с помощью функции printf. Программа выведет подсказку пользователю, что необходимо вводить переменную r.

Строка 6. Ввод вещественного числа a с помощью функции scanf. Сейчас надо запомнить, что в операторе scanf необходимо указывать не переменные, а их адрес. Для этого перед именем переменной необходимо использовать символ &. Кроме того в операторе явно присутствует указание типа переменной, для типа вещественной переменной необходимо использовать символ f, для целой – i или d. В это момент программа останавливается и ждёт, пока пользователь введёт значение переменой r с клавиатуры.

Строка 7. Оператор присваивания для вычисления длины дуги окружности (переменная L) по формуле . В операторе присваивания могут использоваться круглые скобки и знаки операций: +(сложение), - (вычитание), * (умножение), / (деление).

Строка 8. Оператор присваивания для вычисления площади круга. Для определения числа используется M_PI.

Строка 9. Вывод строки "Длина окружности равна " и значения L на экран. Символы "\n" предназначены для перевода курсора в новую строку дисплея². Таким образом строка

printf("Длина окружности равна %f\n",L);

выводит на экран текст "Длина окружности равна "³, значение переменной L, и переводит курсор в новую строку.

Строка 10. Вывод строки "Площадь круга равна ", значения площади круга S, после чего курсор переводится в новую строку дисплея.

Строка 11. Оператор return, который возвращает значение в операционную систему. Об этом подробный разговор предстоит далее. Сейчас следует запомнить, если программа начинается со строки int main(), последним оператором должен быть return 0⁴.

Строка 12. Любая функция (в том числе и main) заканчивается символом }.

Мы рассмотрели простейшую программу на языке Си, состоящую из операторов ввода данных, операторов присваивания (в которых происходит расчет по формулам) и операторов вывода.

Любая программа на языке Си представляет собой одну или несколько функций. В любой программе обязательно должна быть одна функция main(). С этой функции начинается выполнение программы. Правилом хорошего тона в программировании является разбиение задачи на подзадачи, и в главной функции чаще всего должны быть операторы вызова других функций. Общую структуру любой программы на языке Cи можно записать следующим образом:

Директивы препроцессора
Объявление глобальных переменных
Тип_результата f1(Список_переменных) {
    Операторы
} Тип_результата f2(Список_переменных) {
    Операторы
}
...
Тип_результата fn(Список_переменных) {
    Операторы
} Тип_ результата main(Список_переменных) {
    Операторы
}

На первом этапе знакомства с языком мы будем писать программы, состоящие только из функции main, без использования глобальных переменных. Структура самой простой программы на Си имеет вид:

Директивы препроцессора
Тип_результата main(Список_переменных) {
    Операторы
}

Введенная в компьютер программа на языке Си должна быть переведена в двоичный машинный код (должен быть сформирован исполняемый файл). Для этого существуют специальные программы, называемые трансляторами. Все трансляторы делятся на два класса:

• интерпретаторы — трансляторы, которые переводят каждый оператор программы в машинный код, и по мере перевода операторы выполняются процессором;

• компиляторы переводят всю программу целиком, и если перевод всей программы прошел без ошибок, то полученный двоичный код можно запускать на выполнение.

Процесс перевода программы в машинный код называется трансляцией. Если в качестве транслятора выступает компилятор, то используют термин компиляция программы. При переводе программы с языка Си в машинный код используются именно компиляторы, и поэтому применительно к языку Си термины «компилятор» и «транслятор» эквивалентны.

Рассмотрим основные этапы обработки компилятором программы на языке Си и формирования машинного кода.

1. Сначала программа обрабатывается препроцессором⁵, который обрабатывает директивы препроцессора, в нашем случае это директивы включения заголовочных файлов (файлов с расширением .h) — текстовых файлов, в которых содержится описание используемых библиотек. В результате формируется полный текст программы, который поступает на вход компилятора.

2. Компилятор разбирает текст программ на составляющие элементы, проверяет синтаксические ошибки и в случае их отсутствия формирует объектный код (файл с расширением .o или .obj). Получаемый на этом этапе двоичный код не включает в себя двоичные коды библиотечных функций и функций пользователя.

3. Компоновщик подключает к объектному коду программы объектные модули библиотек и других файлов (если программа состоит из нескольких файлов) и генерирует исполняемый код программы (двоичный файл), который уже можно запускать на выполнение. Этот этап называется компоновкой или сборкой программы.

После написания программы её необходимо ввести в компьютер. Для ввода, редактирования, компиляции, отладки и запуска программ используется специальные интегрированные среды разработки (ИСР). В данном курсе в качестве ИСР будут использоваться текстовый редактор Geany и свободная кроссплатформенная среда разработки Code::Blocks. В дистрибутиве Альт Образование текстовый редактор Geany и интегрированная среда разработки Code::Blocks доступны сразу после установки⁶.

__________________________