В общем виде практика обработки ошибок языка Си в отказоустойчивом коде вынуждает писать громоздкие, часто повторяющиеся конструкции, в которых алгоритм совмещён с обработкой ошибок[⇨]. Для автоматически выделяемых переменных с помощью модификатора register можно давать подсказку компилятору о необходимости быстрого доступа к ним. Из-за ограниченного количества регистров и возможных оптимизаций компилятора переменные могут оказаться в обычной памяти, но тем не менее из программы на них невозможно будет получить указатель[46].
Целью языка было облегчение написания больших программ с минимизацией ошибок по сравнению с ассемблером, следуя принципам процедурного программирования, но избегая всего, что может привести к дополнительным накладным расходам, специфичным для языков высокого уровня. Стандарт ANSI/ISO C определяет перечисленные диграфы в виде констант #define (см. препроцессор). Подобные различия затрудняют написание программ и библиотек, которые могли бы нормально компилироваться и работать одинаково и в Си и в C++, что, конечно, запутывает тех, кто программирует на обоих языках. Среди разработчиков и пользователей как Си, так и C++ есть сторонники максимального сокращения различий между языками, что объективно принесло бы ощутимую пользу. Существует, однако, и противоположная точка зрения, согласно которой совместимость не особенно важна, хоть и полезна, и усилия по уменьшению несовместимости не должны препятствовать улучшению каждого языка в отдельности. Часть языков-потомков надстраивает Си дополнительными средствами и механизмами, добавляющими поддержку новых парадигм программирования (ООП, функциональное программирование, обобщённое программирование и пр.).
Ссылки[править Править Код]
Для упрощения такого тестирования существуют различные реализации сторонних библиотек модульного тестирования. Такие названия объявляются в глобальном пространстве имён и не конфликтуют с названиями типов структур, перечислений и объединений. Язык Си не предусматривает какого-либо контроля выхода за пределы массива, поэтому программист сам должен следить за работой с массивами. Ошибки при обработке массивов не всегда явно влияют на ход исполнения программы, но могут приводить к ошибкам сегментирования и уязвимостям[⇨]. Неправильное использование указателей может порождать неопределённое поведение программы и приводить к серьёзным последствиям. К примеру, указатель может быть неинициализированным или, в результате неверных арифметических операций, указывать в произвольное место памяти.
- Заголовочный файл stdlib.h определяет два общих макроопределения EXIT_SUCCESS и EXIT_FAILURE, которые соответствуют успешному и неуспешному завершению работы программы[44].
- Источником опасных ситуаций служит совместимость указателей с числовыми типами и возможность использования адресной арифметики без строгого контроля на этапах компиляции и исполнения.
- Язык программирования C++ был создан из Си и унаследовал его синтаксис, дополнив его новыми конструкциями в духе языков Simula-67, Smalltalk, Modula-2, Ada, Mesa и Clu[92].
- Например, при замене многократного сложения умножением погрешность может снизиться во столько раз, сколько изначально было операций сложения.
- Для явного задания кодировки можно менять текущую локаль с помощью функции setlocale() из заголовочного файла locale.h.
Освобождение ресурсов по ошибкам находится за основным алгоритмом для повышения читабельности, а переход осуществляется с помощью goto[65]. Область неинициализированных данных содержит глобальные переменные (в том числе, объявленные как static), которые не были проинициализированы в программном коде. Область инициализированных данных — сегмент данных — тоже содержит глобальные переменные, но в эту область попадают те переменные, которым было задано начальное значение.
Если несколько операторов указаны в одной ячейке, то они имеют одинаковый приоритет и вычисляются в последовательности, задаваемой ассоциативностью. Наконец, за более чем 40 лет существования язык успел несколько устареть, и в нём достаточно проблематично использовать многие современные приёмы и парадигмы программирования. Динамически подключаемые библиотеки и отображения файлов с файловой системы находятся между стеком и кучей[54]. В Си предусмотрено 4 способа выделения памяти, которые определяют время жизни переменной и момент её инициализации[43]. Однако на практике такой подход имеет смысл только в крайне редких случаях, когда к ASCII-строке требуется не добавлять терминирующий ноль. Компилятор использует таблицу приоритетов для определения порядка вычисления операторов.
Данный тип способен уместить максимально возможное количество байт, доступное по указателю, и обычно используется для хранения размера в байтах. Язык Си разрабатывался как язык системного программирования, для которого можно создать однопроходный компилятор. К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык ориентирован на переносимость. Программы, соответствующие стандарту ide для c# языка, могут компилироваться под различные архитектуры компьютеров. По мере развития язык сначала стандартизировали как ANSI C, а затем этот стандарт был принят комитетом по международной стандартизации ISO как ISO C, ставший также известным под названием C90. В стандарте С99 язык получил новые возможности, такие как массивы переменной длины и встраиваемые функции.
В ряде случаев погрешность может быть снижена изменением алгоритмов и методик вычислений. Например, при замене многократного сложения умножением погрешность может снизиться во столько раз, сколько изначально было операций сложения. Таким образом, размеры некоторых типов по количеству байт могут совпадать, если будет удовлетворяться условие по минимальному количеству бит. Даже char и long могут иметь одинаковый размер, если один байт будет занимать 32 бита или более, но такие платформы будут очень редки или не будут существовать. Размер байта в битах определяется константой CHAR_BIT из заголовочного файла limits.h, у POSIX-совместимых систем равен eight битам[12].
Глобальные переменные не позволяют писать реентерабельные алгоритмы, а автоматическое выделение памяти не позволяет возвращать произвольную область памяти из вызова функции. Автоматическое выделение также не подходит для выделения больших объёмов памяти, поскольку может привести к порче стека или кучи[45]. Динамическая память лишена этих недостатков, но имеет большие накладные расходы при её использовании и более сложна в использовании.
Проблемы И Критика[править Править Код]
Переменные, используемые в таких выражениях должны объявляться как константы, с модификатором const. У локальных массивов инициализаторы могут содержать выражения с вызовами функций и использованием других переменных, в том числе можно заносить указатель на сам объявляемый массив. Хотя как такового специального типа для строк в Си не предусмотрено, в языке активно используются нуль-терминированные строки. ASCII-строки объявляются как массив типа char, последним элементом которого должен быть символ с кодом zero (‘\0’). Однако все функции, работающие с ASCII-строками, рассматривают каждый символ как байт, что ограничивает применение стандартных функций при использовании данной кодировки.
Максимальный эффект данных средств достигается не при эпизодическом использовании, а при применении в составе отработанной системы постоянного контроля качества кода, например, в системах непрерывной интеграции и развёртывания. Также может требоваться аннотирование кода специальными комментариями, чтобы исключить ложные срабатывания анализатора на корректных участках кода, формально попадающих под критерии ошибочных. Даже стандартные функции обычно не выполняют проверки на размер целевого буфера[106] и могут не добавлять в конце строки нулевой символ[107], не говоря уже о том, что он может быть не добавлен или затёрт из-за ошибки программиста.[108]. Язык программирования C++ был создан из Си и унаследовал его синтаксис, дополнив его новыми конструкциями в духе языков Simula-67, Smalltalk, Modula-2, Ada, Mesa и Clu[92].
Объединения необходимы в тех случаях, когда требуется обращаться к одной и той же переменной как к разным типам данных; обозначаются ключевым словом union. Внутри объединения может быть объявлено произвольное количество пересекающихся полей, которые по факту предоставляют доступ к одной и той же области памяти как к разным типам данных. Размер объединения выбирается компилятором исходя из размера самого большого поля в объединении. Следует иметь в виду, что изменение одного поля объединения приводит к изменению и всех других полей, но гарантированно правильным будет только значение того поля, которое менялось. Также автоматическое приведение типов сработает, если в выражении используется два или более разных целочисленных типа. Стандарт определяет ряд правил, согласно которым выбирается такое преобразование типов, которое может дать правильный результат вычислений.
Язык программирования C++ поддерживает все операторы своего прародителя Си и дополнен новыми операторами и возможностями. По проявлениям ошибок не всегда можно сделать однозначный вывод о проблемном месте в коде, однако локализовать проблему часто помогают различные средства отладки.
Также поддерживаются опции встраивания в код проверок выхода за пределы массива, разрушения стека, выхода за пределы динамической памяти, чтения неинициализированных переменных, возможностей неопределённого поведения и т. Однако дополнительные проверки могут сказаться на производительности итогового приложения, поэтому чаще всего их применяют только на этапе отладки. При этом стандартным средством форматированного ввода-вывода являются именно функции с переменным числом параметров (printf(), scanf() и другие), не способные проверить соответствие списка аргументов строке формата. Невозможно статически проконтролировать даже все вызовы функции printf(), поскольку строка формата может создаваться в программе динамически. Системные функции для работы с динамически выделяемой памятью не обеспечивают контроля за правильностью и своевременностью её выделения и освобождения, соблюдение правильного порядка работы с динамической памятью полностью возлагается на программиста.
Текст файла исходного кода на языке Си состоит из набора глобальных определений данных, типов и функций. Глобальные переменные и функции, объявленные со спецификаторами static и inline, доступны только в пределах того файла, в котором они объявлены, либо при включении одного файла в другой через директиву #include. При этом функции и переменные, объявленные в заголовочном файле со словом static, будут создаваться заново при каждом подключении заголовочного файла к очередному файлу с исходным кодом.
Типы float_t и double_t добавлены в стандарте C99, а их соответствие основным типам определяется значением макроса FLT_EVAL_METHOD. Стандарт языка даёт программисту большую свободу действий и тем самым — высокие шансы на допущение ошибок. Многое из того, что чаще всего нельзя делать, дозволено языком, и компилятор в лучшем случае выдаёт предупреждения. Хотя современные компиляторы позволяют переводить все предупреждения в класс ошибок, эта возможность используется редко, гораздо чаще предупреждения игнорируются, если программа работает удовлетворительно.
Неизменяемые данные, включающие в себя переменные, объявленные с модификатором const, строковые литералы и другие составные литералы, помещаются в сегмент текста программы. Сегмент текста программы содержит также исполняемый код и доступен только на чтение, поэтому попытка изменения данных из этого https://deveducation.com/ сегмента приведёт к неопределённому поведению в виде ошибки сегментации. Представление памяти программы зависит от аппаратной архитектуры, от операционной системы и от компилятора. Так, например, на большинстве архитектур стек растёт вниз, но существуют архитектуры, где стек растёт вверх[49].
Глобальные переменные и прототипы функции, объявленные со спецификатором extern, считаются подключаемыми из других файлов. То есть их допускается использовать в соответствии с описанием; предполагается, что после сборки программы они будут связаны компоновщиком с оригинальными объектами и функциями, описанными в своих файлах. В стандарте C99 появилась возможность объявлять массивы переменной длины, у которых длина может задаваться на этапе выполнения. Под такие массивы выделяется память из области стека, поэтому их необходимо использовать с осторожностью, если их размер может задаваться извне программы.
В отличие от выделения динамической памяти, превышение допустимого размера в области стека может повлечь непредсказуемые последствия, а отрицательная длина массива — неопределённое поведение. Начиная с C11 массивы переменной длины являются опциональными для компиляторов, а отсутствие поддержки определяется наличием макроса __STDC_NO_VLA__[34]. Поддерживая функции с переменным числом аргументов, Си не содержит ни средств определения числа и типов фактических параметров, переданных такой функции, ни механизма безопасного доступа к ним[109]. При этом необходимо учитывать работу механизма автоматического неявного повышения типов при вызове функций[110], согласно которому целочисленные типы аргументов размером менее int приводятся к int (или unsigned int), а float приводится к double.
К таким языкам относятся, прежде всего, C++ и Objective-C, а опосредованно — их потомки Swift и D. Также известны попытки улучшить Си, исправив его наиболее существенные недостатки, но сохранив его привлекательные черты. Иногда оба направления развития объединяются в одном языке, примером может служить Go. Язык Си был и остаётся одним из самых распространённых языков программирования в течение более чем сорока лет.
В стандартной библиотеке коды errno обозначаются через макроопределения и могут иметь одинаковые значения, что не даёт возможности анализировать коды ошибок через оператор switch. В языке нет специального типа данных для флагов и кодов ошибок, они передаются как значения типа int. Отдельный тип errno_t для хранения кода ошибки появился лишь в расширении K стандарта C11 и может не поддерживаться компиляторами[63]. В языке Си активно используется специальная переменная errno из заголовочного файла errno.h, в которую функции заносят код ошибки, возвращая при этом значение, являющееся маркером ошибки. Для проверки результата на ошибки результат сравнивают с маркером ошибки, и, если они совпадают, то можно проанализировать код ошибки, сохранённый в errno, для корректировки работы программы или вывода отладочного сообщения. В стандартной библиотеке стандарт зачастую лишь определяет возвращаемые маркеры ошибок, а выставление errno зависит от конкретной реализации[55].
Естественно, что его влияние можно проследить в той или иной мере во многих более поздних языках. Тем не менее среди языков, достигших определённого распространения, прямых потомков у Си немного. Также для Си существуют и другие инструменты, облегчающие и дополняющие разработку, включая статические анализаторы и утилиты для форматирования кода. А автоматическое форматирование кода упрощает организацию совместной работы в системах контроля версий, минимизируя конфликты из-за стилевых правок.
