ผลต่างระหว่างรุ่นของ "การโปรแกรมภาษาซี สำหรับโปรแกรมเมอร์จาวาและซีชาร์ป"
Jittat (คุย | มีส่วนร่วม) |
Jittat (คุย | มีส่วนร่วม) |
||
แถว 146: | แถว 146: | ||
gcc square.c -o square | gcc square.c -o square | ||
− | สิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการคอมไพล์เพื่อสร้างแฟ้ม <tt>square</tt> ที่ทำงานได้ คือคอมไพเลอร์จะแปลแฟ้ม <tt>square.c</tt> | + | สิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการคอมไพล์เพื่อสร้างแฟ้ม <tt>square</tt> ที่ทำงานได้ คือคอมไพเลอร์จะแปลแฟ้ม <tt>square.c</tt> ให้เป็นแฟ้มวัตถุ (object file) ก่อน ในแฟ้มดังกล่าวจะประกอบไปด้วยรหัสภาษาเครื่องของคำสั่งที่เขียนใน <tt>square.c</tt> ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม สังเกตว่า โปรแกรมดังกล่าวมีการใช้งานฟังก์ชัน <tt>scanf</tt> และ <tt>printf</tt> ซึ่งไม่ได้ถูกนิยามไว้ในแฟ้มดังกล่าว (แม้มีการประกาศฟังก์ชันในแฟ้ม <tt>stdio.h</tt> แต่ไม่มีการระบุนิยามของฟังก์ชันดังกล่าว) |
− | + | ในขั้นตอนของการสร้างแฟ้มวัตถุ ถ้าโปรแกรมมีการอ้างอิงถึงฟังก์ชันที่อยู่นอกขอบเขตแฟ้ม การอ้างอิงดังกล่าวจะถูก "จด" เอาไว้ เพื่อนำไปค้นหาและเชื่อมโยงต่อในขั้นตอนการลิงก์ | |
เราสามารถสั่งให้ <tt>gcc</tt> ทำงานเฉพาะขั้นตอนแรกได้โดยสั่ง | เราสามารถสั่งให้ <tt>gcc</tt> ทำงานเฉพาะขั้นตอนแรกได้โดยสั่ง | ||
แถว 161: | แถว 161: | ||
ต้องการ: scanf, printf | ต้องการ: scanf, printf | ||
− | + | เมื่อนำแฟ้มวัตถุดังกล่าวที่มีการประกาศ <tt>main</tt> ไปลิงก์เข้ากับไลบรารีภาษาซี ซึ่งมีการประกาศ <tt>scanf</tt> และ <tt>printf</tt> ไว้ ก็จะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ | |
'''หมายเหตุ''': เราสามารถทดลองดูผลลัพธ์ที่เกิดจากการ "หากันไม่เจอได้" โดยลองเปลี่ยนชื่อฟังก์ชัน <tt>main</tt> หรือแก้ฟังก์ชัน <tt>scanf</tt> หรือ <tt>printf</tt> เป็นชื่ออื่นที่ไม่มีการนิยามในระบบ | '''หมายเหตุ''': เราสามารถทดลองดูผลลัพธ์ที่เกิดจากการ "หากันไม่เจอได้" โดยลองเปลี่ยนชื่อฟังก์ชัน <tt>main</tt> หรือแก้ฟังก์ชัน <tt>scanf</tt> หรือ <tt>printf</tt> เป็นชื่ออื่นที่ไม่มีการนิยามในระบบ | ||
=== การลิงก์เมื่อมีแฟ้มโปรแกรมต้นฉบับหลายแฟ้ม === | === การลิงก์เมื่อมีแฟ้มโปรแกรมต้นฉบับหลายแฟ้ม === | ||
+ | |||
+ | จากตัวอย่างที่แล้ว ทุก ๆ แฟ้มโปรแกรมต้นฉบับเมื่อแปลงเป็นแฟ้มวัตถุจะมีการประกาศนิยามวัตถุต่าง ๆ เอาไว้ สมมติเรามีแฟ้มโปรแกรมสองแฟ้มดังนี้ | ||
+ | |||
+ | '''แฟ้ม <tt>a.c</tt>''' | ||
+ | <geshi lang="c"> | ||
+ | include <stdio.h> | ||
+ | |||
+ | void a() | ||
+ | { | ||
+ | printf("this is a\n"); | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | void c() | ||
+ | { | ||
+ | b(); | ||
+ | printf("this is c\n"); | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | main() | ||
+ | { | ||
+ | c(); | ||
+ | } | ||
+ | </geshi> | ||
+ | |||
+ | '''แฟ้ม <tt>b.c</tt>''' | ||
+ | <geshi lang="c"> | ||
+ | #include <stdio.h> | ||
+ | |||
+ | void b() | ||
+ | { | ||
+ | a(); | ||
+ | printf("this is b\n"); | ||
+ | } | ||
+ | </geshi> | ||
+ | |||
+ | เมื่อสั่งคอมไฟล์แฟ้มทั้งสองด้วยคำสั่ง | ||
+ | |||
+ | gcc -c a.c | ||
+ | gcc -c b.c | ||
+ | |||
+ | ได้แฟ้มวัตถุ <tt>a.o</tt> และ <tt>b.o</tt> มา แต่ละแฟ้มจะมีข้อมูลสำหรับการเชื่อมโยงและการอ้างอิงดังนี้ | ||
+ | |||
+ | a.o b.o | ||
+ | --------------- ---------------- | ||
+ | has: main, a, c has: b | ||
+ | want: b want: a | ||
+ | |||
+ | ดังนั้น เมื่อเรานำทั้งสองแฟ้มมาลิงก์รวมกัน การอ้างอิงดังกล่าวก็จะถูกเชื่อมโยงได้เรียบร้อย การลิงก์สามารถทำได้โดยสั่ง | ||
+ | |||
+ | gcc a.o b.o | ||
+ | |||
+ | ผลลัพธ์ที่ได้จะอยู่ในแฟ้ม <tt>a.out</tt> ตามปกติ ถ้าหากต้องการได้แฟ้มที่ทำงานได้ชื่อ abc เราสามารถใช้ option '''-o''' ในการระบุชื่อแฟ้มได้ โดยสั่ง | ||
+ | |||
+ | gcc a.o b.o -o abc | ||
+ | |||
+ | === การประกาศฟังก์ชัน === | ||
+ | |||
+ | อย่างไรก็ตาม ถ้าเราแก้ไขแฟ้ม <tt>b.c</tt> ให้เป็นดังนี้ | ||
+ | |||
+ | '''แฟ้ม <tt>b.c</tt>''' | ||
+ | <geshi lang="c"> | ||
+ | #include <stdio.h> | ||
+ | |||
+ | void b(int x) /* เปลี่ยนการประกาศ */ | ||
+ | { | ||
+ | int i; | ||
+ | |||
+ | for(i=0; i<x; i++) | ||
+ | a(); | ||
+ | printf("this is b\n"); | ||
+ | } | ||
+ | </geshi> | ||
+ | |||
+ | เราจะพบว่า เรายังสามารถรวมแฟ้มโปรแกรม <tt>a.c</tt> และ <tt>b.c</tt> เข้าด้วยกันได้เช่นเดิม อย่างไรก็ตาม เราพบว่าการเรียกใช้ฟังก์ชัน <tt>b</tt> ใน <tt>a.c</tt> นั้น'''ผิดพลาด''' เพราะว่ามีการเรียกใช้ฟังก์ชันโดยส่งค่าผิด | ||
+ | |||
+ | สังเกตว่าระหว่างที่คอมไพเลอร์แปลโปรแกรม <tt>a.c</tt> นั้น คอมไพเลอร์ไม่มีข้อมูลของฟังก์ชัน <tt>b</tt> อยู่เลย ทำให้ไม่ทราบว่าการเรียกใช้นั้นผิดพลาด | ||
+ | |||
+ | ความผิดพลาดเช่นนี้สามารถป้องกันได้โดยใส่การประกาศฟังก์ชัน <tt>b</tt> ไว้ก่อนที่ตอนต้นของโปรแกรม <tt>a.c</tt> ดังนี้ | ||
+ | |||
+ | <geshi lang="c"> | ||
+ | #include <stdio.h> | ||
+ | |||
+ | void b(int x); | ||
+ | |||
+ | void a() | ||
+ | { | ||
+ | // . . . ละไว้ | ||
+ | } | ||
+ | // . . . ละไว้ | ||
+ | </geshi> | ||
+ | |||
+ | เมื่อสั่งคอมไพล์เราจะพบว่าคอมไพเลอร์แสดงข้อผิดพลาดดังนี้ | ||
+ | |||
+ | $ gcc a.c b.c | ||
+ | a.c: In function ‘c’: | ||
+ | a.c:12: error: too few arguments to function ‘b’ | ||
+ | |||
+ | ดังนั้นเพื่อรับประกันว่าการเรียกใช้ฟังก์ชันนั้นถูกต้อง เราจึงต้องมีการประกาศฟังก์ชันไว้ก่อนที่จะใช้ นี่เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่เราต้อง include แฟ้ม <tt>stdio.h</tt> |
รุ่นแก้ไขเมื่อ 14:32, 12 กรกฎาคม 2552
เอกสารนี้เกี่ยวข้องกับการโปรแกรมภาษาซี โดยออกแบบสำหรับผู้มีความรู้พื้นฐานการโปรแกรมในภาษาตระกูล java และ c# มาแล้ว
<geshi lang="c">
- include <stdio.h>
main() {
printf("Hello, world.\n");
} </geshi>
เนื้อหา
พอยน์เตอร์ (Pointers)
โปรแกรมภาษาซีมองหน่วยความจำเป็นตาราง แต่ละหน่วยย่อยของหน่วยความจำจะมีตำแหน่งระบุอยู่ ไล่เรียงกันไป หน่วยย่อยสุดของการอ้างถึงหน่วยความจำคือไบต์
พอยน์เตอร์เป็นตัวแปรที่ใช้เก็บตำแหน่งในหน่วยความจำ หรือเรียกว่าตัวแปรพอยน์เตอร์ ชี้ ไปยังตำแหน่งที่มันเก็บอยู่
อย่างไรก็ตามเนื่องจากการชี้ไปยังหน่วยความจำตำแหน่งใด ๆ โดยไม่ระบุประเภทข้อมูลที่เก็บอยู่ที่จุดนั้นไม่เพียงพอในการประมวลผล โดยทั่วไปแล้วการประกาศพอยน์เตอร์จำเป็นจะต้องระบุประเภทข้อมูลที่ตัวแปรนั้นชี้ไปด้วย
การประกาศตัวแปรแบบพอยน์เตอร์ทำได้โดยการใส่ * หน้าชื่อตัวแปร เช่นการเขียน int *a; คือการประกาศให้ตัวแปร a เป็นตัวแปรพอยน์เตอร์ไปยังตำแหน่งข้อมูลที่เก็บข้อมูลประเภท int
เมื่อเรามีตัวแปรพอยน์เตอร์แล้ว การอ้างถึง ข้อมูล ที่ตัวแปรนั้นชี้อยู่ ทำได้โดยใช้ตัวดำเนินการ * ใส่ด้านหน้า ในทางกลับกัน การหาตำแหน่งในหน่วยความจำจากตัวแปร (หรือข้อมูล) ทำได้โดยใช้ตัวดำเนินการ & พิจารณาโปรแกรมด้านล่าง
<geshi lang="c">
- include <stdio.h>
main() {
int a = 10; int b = 20; int *c; printf("%d, %d\n",a,b); c = &a; *c = 30; printf("%d, %d\n",a,b); c = &b; *c = 40; printf("%d, %d\n",a,b);
} </geshi>
ให้ผลลัพธ์เป็น
10, 20 30, 20 30, 40
พอยน์เตอร์มีประโยชน์มากในการเขียนฟังก์ชันให้มีผลข้างเคียง (side effect) ตัวอย่างเช่นฟังก์ชัน swap ด้านล่าง
<geshi lang="c"> void swap(int *a, int *b) {
int tmp = *a; *a = *b; *b = tmp;
} </geshi>
เนื่องจากตัวแปรแบบพอยน์เตอร์เป็นตัวแปรที่อยู่ในหน่วยความจำ ตัวแปรเราจึงมีตัวแปรพอยน์เตอร์ที่ชี้ไปยังข้อมูลแบบพอยน์เตอร์ได้ พิจารณาส่วนของโปรแกรมต่อไปนี้
<geshi lang="c">
int a = 10, b = 20; int *c = &a; int **d = &c; *c = 30; // ตัวแปร a เปลี่ยนค่าเป็น 30 *d = &b; // ตอนนี้ c ชี้ไปที่ b *c = 100; // ตัวแปร b เปลี่ยนค่าเป็น 100 **d = 200; // **d = *(*d) = *c นั่นคือ หลังคำสั่งนี้ ตัวแปร b เปลี่ยนค่าเป็น 200
</geshi>
การอ่านและเขียนผลลัพธ์
- สำหรับการอ่านสตริง ดูในส่วนของการประมวลผลสตริง (ด้านล่าง)
คำสั่งพื้นฐานของภาษา C ในการอ่านและเขียนผลลัพธ์คือ scanf และ printf ซึ่งประกาศอยู่ในไฟล์หัว stdio.h
ในการอ่านและแสดงผลลัพธ์นั้น ฟังก์ชันทั้งสองจะพิจารณาข้อมูลและตัวแปรที่รับมาตามประเภทข้อมูลที่ระบุใน format string (ซึ่งระบุเป็นอาร์กิวเมนต์แรก)
พิจารณาส่วนของโปรแกรมต่อไปนี้
<geshi lang="c">
int a; float b; scanf("%d %f", &a, &b); printf("a plus 100 is %d. b divided by 2 is %f.\n", a+100, b/2);
</geshi>
สังเกตว่าในตัวอย่างข้างต้นฟังก์ชัน scanf นั้นรับอาร์กิวเมนต์เป็นตำแหน่งของตัวแปร a และ b อย่างที่เกริ่นไว้ ถ้าเราไม่ได้ระบุชนิดข้อมูล (%d สำหรับ int หรือ %d สำหรับ float) ฟังก์ชัน scanf ก็จะไม่ทราบว่าจะจัดการกับข้อมูลที่อ่านเข้ามาอย่างไร
ในการอ่านข้อมูลด้วยฟังก์ชัน scanf นั้น ฟังก์ชันดังกล่าวจะอ่านข้ามช่องว่างและบรรทัดใหม่ให้เสมอทำให้สะดวกเวลาอ่านข้อมูลหลาย ๆ ตัว (แต่อาจมีปัญหาบ้างถ้าต้องการอ่าน string ที่มีช่องว่างอยู่ด้วย)
ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นบ่อยเวลาใช้ฟังก์ชัน scanf ก็คือการลืมใส่ & เพื่อระบุตำแหน่ง เช่นดังตัวอย่างด้านล่าง
<geshi lang="c">
int a; scanf("%d", a); // ถ้า a มีค่า 0, scanf จะพยายามเขียนข้อมูลลงในตำแหน่ง 0
</geshi>
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าเราจะใส่ & เสมอไป ตัวอย่างเช่น ส่วนของโปรแกรมด้านล่างอ่านข้อมูลเข้าไปที่ตัวแปร a ได้อย่างถูกต้อง
<geshi lang="c">
int a; int *b = &a; scanf("%d", b); // b ชี้ไปที่ a
</geshi>
ด้านล่างเป็นตารางของ format ที่ใช้บ่อย ๆ (รวมทั้งตัวอย่างการระบุการเว้นและทศนิยมสำหรับใช้ในคำสั่ง printf)
format | ประเภทข้อมูล |
%d | int |
%5d | แสดง int แบบ 5 หลัก ชิดขวา |
%f | float |
%5.2f | แสดง float แบบ 5 หลักมีทศนิยม 2 ตำแหน่ง |
%lf | double |
%s | string, เมื่อใช้กับฟังก์ชัน scanf จะถือว่า string ดังกล่าวมีขอบเขตอยู่ที่ช่องว่างหรือบรรทัดใหม่ |
อาร์เรย์และพอยน์เตอร์
โครงสร้าง (struct)
อาร์กิวเมนต์จาก command line
การประมวลผลสตริง
การคอมไพล์และลิงก์โปรแกรมที่อยู่ในหลายแฟ้ม
วิธีการคลาสสิกในการจัดการงานที่ใหญ่ ก็คือการแบ่งงานดังกล่าวเป็นส่วนย่อย ๆ การพัฒนาโปรแกรมก็เช่นเดียวกัน ถ้าโปรแกรมที่เราต้องการพัฒนามีขนาดใหญ่ การแบ่งโปรแกรมดังกล่าวออกเป็นส่วนย่อย ๆ ที่มีขนาดเล็กลงมักช่วยให้พัฒนาและทดสอบความถูกต้องได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ที่ช่วยลดเวลาในการคอมไพล์อีกด้วย (โปรแกรมใหญ่ ๆ ถ้าคอมไพล์ทั้งหมดอาจใช้เวลานานมาก)
ในการนำแฟ้มโปรแกรมต้นฉบับหลาย ๆ แฟ้มมารวมกัน เราจำเป็นจะต้องเข้าใจการทำงานพื้นฐานของการคอมไพล์และลิงก์เสียก่อน
แฟ้มเป้าหมายและการลิงก์
พิจารณาโปรแกรมตัวอย่างด้านล่าง สมมติว่าชื่อ square.c
<geshi lang="c">
- include <stdio.h>
main() {
int a; scanf("%d",&a); printf("The square of %d is %d\n", a, a*a);
} </geshi>
เมื่อเราสั่ง
gcc square.c -o square
สิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการคอมไพล์เพื่อสร้างแฟ้ม square ที่ทำงานได้ คือคอมไพเลอร์จะแปลแฟ้ม square.c ให้เป็นแฟ้มวัตถุ (object file) ก่อน ในแฟ้มดังกล่าวจะประกอบไปด้วยรหัสภาษาเครื่องของคำสั่งที่เขียนใน square.c ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม สังเกตว่า โปรแกรมดังกล่าวมีการใช้งานฟังก์ชัน scanf และ printf ซึ่งไม่ได้ถูกนิยามไว้ในแฟ้มดังกล่าว (แม้มีการประกาศฟังก์ชันในแฟ้ม stdio.h แต่ไม่มีการระบุนิยามของฟังก์ชันดังกล่าว)
ในขั้นตอนของการสร้างแฟ้มวัตถุ ถ้าโปรแกรมมีการอ้างอิงถึงฟังก์ชันที่อยู่นอกขอบเขตแฟ้ม การอ้างอิงดังกล่าวจะถูก "จด" เอาไว้ เพื่อนำไปค้นหาและเชื่อมโยงต่อในขั้นตอนการลิงก์
เราสามารถสั่งให้ gcc ทำงานเฉพาะขั้นตอนแรกได้โดยสั่ง
gcc -c square.c
เราจะได้แฟ้มผลลัพธ์ชื่อ square.o แฟ้มดังกล่าวจะระบุข้อมูลดังนี้
square.o -------- มี: main ต้องการ: scanf, printf
เมื่อนำแฟ้มวัตถุดังกล่าวที่มีการประกาศ main ไปลิงก์เข้ากับไลบรารีภาษาซี ซึ่งมีการประกาศ scanf และ printf ไว้ ก็จะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ
หมายเหตุ: เราสามารถทดลองดูผลลัพธ์ที่เกิดจากการ "หากันไม่เจอได้" โดยลองเปลี่ยนชื่อฟังก์ชัน main หรือแก้ฟังก์ชัน scanf หรือ printf เป็นชื่ออื่นที่ไม่มีการนิยามในระบบ
การลิงก์เมื่อมีแฟ้มโปรแกรมต้นฉบับหลายแฟ้ม
จากตัวอย่างที่แล้ว ทุก ๆ แฟ้มโปรแกรมต้นฉบับเมื่อแปลงเป็นแฟ้มวัตถุจะมีการประกาศนิยามวัตถุต่าง ๆ เอาไว้ สมมติเรามีแฟ้มโปรแกรมสองแฟ้มดังนี้
แฟ้ม a.c <geshi lang="c"> include <stdio.h>
void a() {
printf("this is a\n");
}
void c() {
b(); printf("this is c\n");
}
main() {
c();
} </geshi>
แฟ้ม b.c <geshi lang="c">
- include <stdio.h>
void b() {
a(); printf("this is b\n");
} </geshi>
เมื่อสั่งคอมไฟล์แฟ้มทั้งสองด้วยคำสั่ง
gcc -c a.c gcc -c b.c
ได้แฟ้มวัตถุ a.o และ b.o มา แต่ละแฟ้มจะมีข้อมูลสำหรับการเชื่อมโยงและการอ้างอิงดังนี้
a.o b.o --------------- ---------------- has: main, a, c has: b want: b want: a
ดังนั้น เมื่อเรานำทั้งสองแฟ้มมาลิงก์รวมกัน การอ้างอิงดังกล่าวก็จะถูกเชื่อมโยงได้เรียบร้อย การลิงก์สามารถทำได้โดยสั่ง
gcc a.o b.o
ผลลัพธ์ที่ได้จะอยู่ในแฟ้ม a.out ตามปกติ ถ้าหากต้องการได้แฟ้มที่ทำงานได้ชื่อ abc เราสามารถใช้ option -o ในการระบุชื่อแฟ้มได้ โดยสั่ง
gcc a.o b.o -o abc
การประกาศฟังก์ชัน
อย่างไรก็ตาม ถ้าเราแก้ไขแฟ้ม b.c ให้เป็นดังนี้
แฟ้ม b.c <geshi lang="c">
- include <stdio.h>
void b(int x) /* เปลี่ยนการประกาศ */ {
int i;
for(i=0; i<x; i++) a(); printf("this is b\n");
} </geshi>
เราจะพบว่า เรายังสามารถรวมแฟ้มโปรแกรม a.c และ b.c เข้าด้วยกันได้เช่นเดิม อย่างไรก็ตาม เราพบว่าการเรียกใช้ฟังก์ชัน b ใน a.c นั้นผิดพลาด เพราะว่ามีการเรียกใช้ฟังก์ชันโดยส่งค่าผิด
สังเกตว่าระหว่างที่คอมไพเลอร์แปลโปรแกรม a.c นั้น คอมไพเลอร์ไม่มีข้อมูลของฟังก์ชัน b อยู่เลย ทำให้ไม่ทราบว่าการเรียกใช้นั้นผิดพลาด
ความผิดพลาดเช่นนี้สามารถป้องกันได้โดยใส่การประกาศฟังก์ชัน b ไว้ก่อนที่ตอนต้นของโปรแกรม a.c ดังนี้
<geshi lang="c">
- include <stdio.h>
void b(int x);
void a() {
// . . . ละไว้
} // . . . ละไว้ </geshi>
เมื่อสั่งคอมไพล์เราจะพบว่าคอมไพเลอร์แสดงข้อผิดพลาดดังนี้
$ gcc a.c b.c a.c: In function ‘c’: a.c:12: error: too few arguments to function ‘b’
ดังนั้นเพื่อรับประกันว่าการเรียกใช้ฟังก์ชันนั้นถูกต้อง เราจึงต้องมีการประกาศฟังก์ชันไว้ก่อนที่จะใช้ นี่เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่เราต้อง include แฟ้ม stdio.h