diff --git "a/C/C-notes-ru.pdf.txt" "b/C/C-notes-ru.pdf.txt" new file mode 100644--- /dev/null +++ "b/C/C-notes-ru.pdf.txt" @@ -0,0 +1,5679 @@ +Заметки о языке программирования Си/Си++ + +Денис Юричев + + +cbn d +©2013, Денис Юричев. +Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivs» +(«Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 3.0 +Непортированная. Чтобы увидеть копию этой лицензии, посетите +http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/. +Версия этого текста (20 октября 2023 г.). +Возможно, более новая версии текста, а так же англоязычная версия, также доступна по ссылке +http://yurichev.com/C-book.html + + (Окт-2023). Внимание! Внимание! Внимание! Эти заметки критиковали экс- +перты по Си. Вероятно, это мой провал. Вы не должны принимать эти тексты слиш- +ком серьезно. Однажды я это отсюда уберу. + +i + + Оглавление + +Оглавление + +Оглавление + +Введение + +0.1 Целевая аудитория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +0.2 Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +1 Общее для Си и Си++ + +1.1 Заголовочные файлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.2 Определения и объявления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.2.1 Определения в Си/Си++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.2.2 Описания (definitions) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3 Элементы языка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.1 Комментарии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +goto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.2 +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +for +1.3.3 +if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.4 +switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.5 +1.3.6 +sizeof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.7 Указатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.8 Операторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.9 Массивы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.10 struct +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.3.11 union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.4 Препроцессор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.5 Стандартные для компиляторов и ОС1 значения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.5.1 Еще стандартные макросы препроцессора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.5.2 +“Пустой” макрос . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.5.3 Частые ошибки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.6 Предупреждения компилятора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.6.1 Пример #1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.6.2 Пример #2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.7 Треды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.8 Ф-ция main() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.9 Разница между stdout/cout и stderr/cerr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.10 Устаревшие особенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1.10.1 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +2 Си + +alloca() + +2.1 Работа с памятью Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.1.1 Локальный стек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.1.2 +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.1.3 Выделение памяти в куче . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.1.4 Локальный стек или куча? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.2 Строки в Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.2.1 Хранение длины строки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.2.2 Возврат строки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +1: Возврат строки-константы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.2.3 +2.2.4 +2: Через глобальный массив символов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.2.5 Стандартные ф-ции в Си для работы со строками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.2.6 Unicode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +1Операционная Система + +iv +iv +iv + +1 +1 +1 +1 +5 +5 +5 +6 +7 +9 +9 +10 +11 +14 +15 +15 +16 +19 +19 +19 +20 +20 +21 +21 +21 +22 +23 +23 +23 +23 + +25 +25 +25 +25 +25 +28 +30 +31 +32 +32 +33 +34 +36 + +ii + + 2.2.7 Списки строк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.3 Ваши собственные структуры данных в Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.3.1 Списки в Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.3.2 Бинарные деревья в Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.3.3 Еще кое что . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.4 Объектно-ориентированное программирование в Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.4.1 Инициализация структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.4.2 Деинициализация структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.4.3 Копирование структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.4.4 Инкапсуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5 Стандартные библиотеки Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5.1 +2.5.2 UNIX time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5.3 memcpy() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +bzero() и memset() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5.4 +printf() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5.5 +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +atexit() +2.5.6 +bsearch(), lfind() +2.5.7 +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +setjmp(), longjmp() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5.8 +2.5.9 +stdarg.h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.5.10 srand() и rand() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.6 Стандарт Си C99 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +37 +Оглавление +37 +37 +39 +39 +39 +39 +40 +40 +40 +41 +41 +41 +41 +41 +42 +45 +46 +48 +48 +48 +49 + +assert + +3 Си++ + +3.1 Кодирование имен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.2 Объявления в Си++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.2.1 C++11: auto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.3 Элементы языка Си++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.4 Ввод/вывод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.5 Темплейты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.6 Standard Template Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3.7 Критика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +references + +3.3.1 + +4 Прочее + +4.1 Возврат кодов ошибок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +4.1.1 Отрицательные коды ошибок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +4.2 Глобальные переменные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +4.3 Битовые поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +4.4 Интересные open-source проекты для изучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +4.4.1 Си . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +4.4.2 Си++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +5 Инструменты от GNU + +5.1 + +gcov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +6 Тестирование + +Послесловие + +6.1 Вопросы? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +Список принятых сокращений + +Литература + +Глоссарий + +Предметный указатель + +iii + +50 +50 +50 +50 +51 +51 +51 +52 +52 +52 + +53 +53 +53 +54 +56 +57 +57 +57 + +58 +58 + +60 + +61 +61 + +62 + +63 + +64 + +65 + + Глава 0. Введение + +Введение + +Сейчас, в 2013-м году, если некто желает написать 1) как можно более быстро работающую программу; 2) либо как +можно более компактную для встраиваемых систем либо маломощных микроконтроллеров, то выбор очень ограни- +ченный: Си, Си++ либо ассемблер. И альтернативы этим старым но популярным языкам, в обозримом будущем, +пока что не видно. + +О “чистом Си” также не стоит забывать, огромное количество больших программ продолжаются писаться на нем, +например ядро Linux, ядра линейки Windows NT, Oracle RDBMS, и т.д.. + +0.1 Целевая аудитория + +Этот сборник заметок предназначен не для начинающих, но и не для экспертов, а скорее для тех, кто хочет освежить +свои знания по Си/Си++. + +0.2 Благодарности + +Слава ”Avid” Казаков, Tuta Muniz, Daniel Craig. + +iv + + Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Глава 1 + +Общее для Си и Си++ + +1.1 Заголовочные файлы + +Заголовочные файлы это описания некоего интерфейса, своего рода документация. Очень удобно в многооконном +редакторе работать со своим кодом в одном окне, а в другом держать заголовочные файлы для справки. Поэтому +очень полезно делать их похожими на справочник. + +1.2 Определения и объявления + +Разница между определениями (declaration) и объявлениями (definition): + +• Определение (declaration) определяет имя/тип переменной либо имя и типы аргументов а также возвращаемого +значения ф-ции или метода. Обычно, определения перечисляются в заголовочных .h или .hpp-файлах, чтобы +при компиляции отдельного .c или .cpp-файла, компилятор имел информацию об именах и типах внешних +(обычно глобальных) переменных и ф-ций/методов. + +Типы данных также определяются. + +• Объявление (definition) объявляет значение (обычно глобальной) переменной либо тело ф-ции/метода. Обычно + +это происходит в одном из .c или .cpp-файлах. + +1.2.1 Определения в Си/Си++ + +Определения локальных переменных + +Раньше, в Си можно было определять переменные только в начале ф-ции. А в Си++ — где угодно. +К тому же, нельзя было определять счетчик или итератор в for() (а в Си++ также можно было): + +for(int i=0; i<10; i++) + +... + +Новый стандарт C99(2.5.10) позволяет делать это. + +static Если глобальные переменные (или ф-ции) определяются как static, так их область видимости ограничивается +данным файлом. Но локальные переменные внутри ф-ции также можно определять как static, тогда эта переменная +будет не локальной, а глобальной, но её область видимости будет ограничена только этой ф-цией. + +Например: + +void fn(...) +{ + +for(int x=0; x<100; x++) +{ + +static int times_executed = 0; +times_executed++; + +} + +}; + +К примеру, это помогло бы для реализации strtok(), ведь этой ф-ции что-то нужно хранить у себя между + +вызовами. + +1 + + 1.2. Определения и объявления +forward declaration + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Как известно, в заголовочных файлах (headers) обычно содержатся декларации ф-ций, то есть, имя ф-ции, аргумен- +ты и типы, тип возвращаемого значения, но нет тела ф-ций. Так делается для того, чтобы компилятор мог знать, +с чем имеет дело, не углубляясь в тонкости реализации ф-ций. + +То же самое можно делать и для типов. Для того чтобы не включать при помощи #include файл с описаниями + +какого либо класса в другой заголовочный файл, можно обойтись указанием, что он вообще существует. + +Например, вы работаете с комплексными числами и у вас где-то есть такая структура: + +struct complex +{ + +double real; +double imag; + +}; + +И, например, она определена в файле my_complex.h. +Безусловно, вам нужно включить этот файл, если вы собиретесь работать с переменными типа complex, с от- +дельными полями структуры. Но если вы описываете свои ф-ции для работы с этой структурой в отдельном заголо- +вочном файле, то включать там my_complex.h не обязательно, компилятору достаточно просто знать что complex +это структура: + +struct complex; + +void sum(struct complex *x, struct complex *y, struct complex *out); +void pow(struct complex *x, struct complex *y, struct complex *out); + +Это позволяет увеличить скорость компиляции, а также бороться с циркулярными зависимостями, когда в двух + +модулях используются типы и ф-ции друг друга. + +Частые ошибки + +Чтобы объявить два указателя на char, можно, по инерции, написать: + +char* p1, p2; + +Это не верно, потому что компилятор распознает это описание так: + +char *p1, p2; + +... и определяет указатель на char и просто char. +Правильно так: + +char *p1, *p2; + +const + +Определять переменные, аргументы ф-ций и методы классов в Си++ как const очень полезно, потому что: + +• Документация кода — сразу видно что это элемент только для чтения. + +• Защита от ошибок: в случае с глобальной переменной-const, при попытке записать в нее, сработает защита и + +процесс упадет. А если пытаться модифицировать const-аргумент ф-ции, компилятор выдаст ошибку. + +• Оптимизация: компилятор, зная что элемент всегда “только для чтения”, может сделать работу с ним эффек- + +тивнее. + +Желательно все аргументы ф-ции, которые вы не собираетесь модифицировать, определять как const. Например, +ф-ция strcmp() ничего не меняет во входных аргументах, так что их обычно оба определяют как const. А, например, +strcat() ничего не меняет во втором аргументе, но меняет в первом, поэтому обычно она определяется с const во +втором аргументе. + +Си++ В Си++, желательно все методы класса, которые не изменяют ничего в объекте, также определять как +const. + +const-методы класса называют также аксессорами (accessors), а не-const-методы — манипуляторами (manipulators) + +[11]. + +2 + + 1.2. Определения и объявления +Типы данных + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +long double float это 32-битное число в формате IEEE 754, double это 64-битное, но FPU-сопроцессор в x86 опе- +рирует 80-битными числами. Для них имеется тип long double, он поддерживается в GCC1 но не в MSVC2. + +int В int обычно столько же бит сколько и разрядность регистров общего назначения процессора. Однако, в x86-64, +для лучшей обратной совместимости, ширина int так и осталась 32 бита. + +short, long и long long По крайней мере в MSVC и GCC short 16-битный, long — 32-битный, а long long — +64-битный. + +Во избежании путанницы, в stdint.h (по крайней мере в C99) имеются типы int8_t, uint8_t, int16_t, uint16_t, +int32_t, uint32_t, int64_t, uint64_t. + +bool bool есть в Си++, но также он есть и в Си, начиная с C99(2.5.10) (stdbool.h). + +И в MSVC и в GCC, bool занимает 1 байт. +В Windows API принят тип BOOL, это синоним int. + +Знаковые или беззнаковые? Знаковые типы (int, char) используются куда чаще беззнаковых (unsigned int, +unsigned char) 3. + +Но с точки зрения документации кода, если вы определяете переменную, которая никогда не будет хранить +отрицательное значение, в т.ч., индексы массивов, наверное лучше применять беззнаковый тип. Например, в LLVM +очень часто используется unsigned там где обычно можно было бы использовать int. + +Если вы работаете с байтами, например, с байтами в памяти, то наверное лучше применять именно unsigned + +char . + +К тому же, это может немного защититься от ошибок связанных с integer overflow [1]. +В качестве очень простого примера: + +#define MAX_BUFFER_SIZE 1024 + +void f(int size) +{ + +if (size>MAX_BUFFER_SIZE) + +die ("Too large!"); + +void *p=malloc (size); +... + +}; + +Если size будет, например, −1, то malloc() вызовется с аргументом 0xffffffff (это 4294967295). Конечно, нужно + +было бы добавить вторую проверку: if (size<0), но такая проверка выглядит здесь абсурдной. + +Таким образом, здесь нужно было бы применить unsigned , либо даже тип size_t. size_t определяет тип, достаточ- +но большой, способный хранить размер любого, сколько угодно большого блока памяти. На 32-битных архитектурах +это обычно unsigned int, а на 64-битных это unsigned int64 . + +char или uint8_t вместо int? Может показаться что если какая-то переменная всегда будет в пределах 0..100, +то незачем выделять под нее 32-битный int, а можно обойтись типом char или unsigned char. К тому же, такая +переменная будет занимать в памяти в 4 раза меньше. + +Это не так. Из-за выравнив��ния по 4-байтной границе (а в 64-битных архитектурах — по 8-байтной), определя- + +емые переменные типа char, занимают столько же места сколько и int. + +Конечно, компилятор мог бы отводить под char только один байт, но тогда CPU4 тратил бы больше времени на + +обращение к “невыровненным” по границе байтам. + +Работа с отдельными байтами может быть “дороже” и медленнее чем работа с 32-битными или 64-битными +значениями потому что регистры CPU обычно имеют ту же ширину что и разрядность процессора. И даже более +того, RISC5-процессоры (например ARM) вообще могут быть неспособны работать с отдельными байтами внутренне, +потому что имеют только 32-битные регистры. + +1GNU Compiler Collection +2Microsoft Visual C++ +3Стандартном не закреплен тип char , но в GCC и MSVC по умолчанию это именно знаковый тип. При желании в GCC можно изменить + +это задав ключ -funsigned-char а в MSVC ключ /J. + +4Central processing unit +5Reduced instruction set computing + +3 + + Таким образом, если вы раздумываете над типом для локальной переменной, то int/unsigned int может быть +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +1.2. Определения и объявления +лучше. + +С другой стороны, переменные каких типов лучше использовать в структурах? Это вопрос поиска баланса между +скоростью и компактностью. С одной стороны, можно отвести char под небольшие переменные, под флаги, под +enum, и т.д., но не следует забывать, что доступ к этим переменным будет чуть медленнее. С другой стороны, под +все переменные можно отводить int, тогда работа со структурой будет быстрее, но она будет занимать в памяти +больше места. +Например: + +struct +{ + +} s; + +char some_flags; // 1 byte +void* ptr; // 4/8 bytes, offset: +1 + +Если скомпилировать это с упаковкой полей по 1-байтной границе, то доступ к some_flags в памяти будет + +возможно даже быстрее чем доступ к ptr, потому что первое поле выровнено по 4-байтной границе, а второе нет. + +А если компилировать это с упаковкой полей по умолчанию, то компилятор отведет под первое поле 4 байта и + +смещение у второго поля будет +4. + +Резюмируя: если компактность и экономия памяти для вас важнее скорости, тогда нужно использовать char, + +uint16_t, и т.д.. + +x86-64 или AMD64 На новых 64-битных x86-процессорах, тип int/unsigned int оставили 32-битным, вероятно, в +целях совместимости. Так что если вы хотите использовать 64-битные значения, можно использовать uint64_t или +int64_t. + +А указатели теперь, конечно, 64-битные. + +typedef + +typedef вводит синоним для типа данных. Часто это используется для структур, чтобы каждый раз не писать struct +перед её именем, например: + +typedef struct _node +{ + +node *prev; +node *next; +void *data; + +} node; + +Такого очень много в “заголовочных” файлах в Windows SDK (Windows API). +Тем не менее, typedef также можно использовать не только для структур, но и для обычных, интегральных типов + +например: + +typedef int age; +int compute_mean (age wife, age husband); + +typedef int coord; +void draw (coord X, coord Y, coord Z); + +typedef uint32_t address; +void write_memory (address a, size_t size, byte *buf); + +Как видно, typedef здесь может помочь в документировании исходного кода, так он легче читается. +Например, тип time_t (время в формате UNIX time , то что возвращает стандартная функция localtime() , + +например), это на самом деле обычное 32-битное число, но этот тип определен в time.h обычно так: + +typedef long __time32_t; + +Здесь вполне можно было бы использовать директиву препроцессора #define (многие так и делают), но это + +хуже с точки зрения обработки ошибок во время компиляции. + +Критика typedef Тем не менее, такой известный и опытный программист как Линус Торвальдс, против использо- +вания typedef: [17]. + +4 + + 1.2.2 Описания (definitions) +1.3. Элементы языка + +Определение строк + +Последовательности символов используемые в строках + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +\0 +\a +\t +\n +\r + +нулевой байт +звонок 6 +табуляция + +0x00 +0x07 +0x09 +0x0A line feed (LF) +0x0D carriage return (CR) + +Разница между LF и CR в том, что в старых матричных принтерах, LF означал протягивание бумаги на одну +строку вниз, а CR перевод каретки влево до края бумаги. Так что в принтер нужно было передавать оба символа. + +Вывод CR без LF дает возможность перезаписывать текующую строку в консоли: + +for (;;) +{ + +// do something +// how much we processed? +percents=ammount_of_work/total_work*100; +printf ("%d%% complete\r", percents); + +}; + +Это часто используется например в архиваторах для отображения текущего статуса и wget. +В Си и UNIX принят LF как символ новой строки. +В DOS и затем в Windows — CR+LF. + +Строка определенная в нескольких строках Малоизвестная возможность Си, длинные строки можно объявлять +так: + +const char* long_line="line 1" + +"line 2" +"line 3" +"line 4" +"line 5"; + +... + +printf ("Some Utility v0.1\n" + +"Usage: %s parameters\n" +"\n" +"Authors:...\n", argv[0]); + +Это отдаленно напоминает “here document” 7 в UNIX-шеллах и Perl. + +1.3 Элементы языка + +1.3.1 Комментарии + +Их иногда удобно вставлять прямо в вызов ф-ции, чтобы где-то на виду держать пометку, что означает некий +аргумент: + +f (val1, /* a very special flag! */ false, /* another special flag here */ true); + +Целый блок кода можно откомментировать при помощи #if 8: + +ta +rhold + += aemif_calc_rate(t->ta, clkrate, TA_MAX); += aemif_calc_rate(t->rhold, clkrate, RHOLD_MAX); + +#if 0 + +rstrobe = aemif_calc_rate(t->rstrobe, clkrate, RSTROBE_MAX); +rsetup + += aemif_calc_rate(t->rsetup, clkrate, RSETUP_MAX); + +7https://en.wikipedia.org/wiki/Here_document +8директива препроцессора + +5 + + 1.3. Элементы языка +#endif + +whold + += aemif_calc_rate(t->whold, clkrate, WHOLD_MAX); + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +wstrobe = aemif_calc_rate(t->wstrobe, clkrate, WSTROBE_MAX); +wsetup + += aemif_calc_rate(t->wsetup, clkrate, WSETUP_MAX); + +Это может быть удобнее чем традиционный способ потому что текстовый редактор или IDE9 в этом случае не + +“сломает” отступы при выравнивании. + +1.3.2 + +goto + +Использование goto10 считается плохим тоном и вредным вообще [4] [3], тем не менее, использование его в разумных +дозах [9] может облегчить жизнь. + +Частый пример, это выход из функции: + +void f(...) +{ + +byte* buf1=malloc(...); +byte* buf2=malloc(...); + +... + +if (something_goes_wrong_1) + +goto cleanup_and_exit; + +... + +if (something_goes_wrong_2) + +goto cleanup_and_exit; + +... + +cleanup_and_exit: + +free(buf1); +free(buf2); +return; + +}; + +Более сложный пример: + +void f(...) +{ + +byte* buf1=malloc(...); +byte* buf2=malloc(...); + +FILE* f=fopen(...); +if (f==NULL) + +goto cleanup_and_exit; + +... + +if (something_goes_wrong_1) + +goto close_file_cleanup_and_exit; + +... + +if (something_goes_wrong_2) + +goto close_file_cleanup_and_exit; + +... + +9Integrated development environment +10statement + +6 + + 1.3. Элементы языка +close_file_cleanup_and_exit: +fclose(f); + +cleanup_and_exit: + +free(buf1); +free(buf2); +return; + +}; + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Если в данных примерах отказаться от goto, то придется вызывать free() и fclose() перед каждым выходом из + +функции (return), что здорово замусорит весь код. + +Использование goto в таких случаях одобряется, например, в [16]. + +1.3.3 + +for + +В for(), как известно, три выражения: первое вычисляется перед началом всех итераций, второе вычисляется перед +каждой итерацией, третье — после каждой итерации. + +И конечно же, там можно указывать что-то отличное от обычного счетчика. + +Засада #1 + +Если написать такое: + +#include +#include + +void count_spaces(char *s) +{ + +int spaces=0; + +for (int i=0; i +#include + +int main() +{ + +std::list l; + +l.push_back(123); + +7 + + 1.3. Элементы языка + +l.push_back(456); +l.push_back(789); +l.push_back(1); + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +int i; +std::list::iterator it; +for (i=0, it=l.begin(); it!=l.end(); i++, it++) + +std::cout << i << ": " << *it << std::endl; + +return 0; + +}; + +Это выдаст предсказуемый результат: + +0: 123 +1: 456 +2: 789 +3: 1 + +Но к сожалению, определять счетчики или итераторы вместе с разными типами в теле самого for() вот так + +нельзя: + +for (int i=0, std::list::iterator it=l.begin(); it!=l.end(); i++, it++) + +Тем не менее, переменные одного типа определять можно: + +for (int i=0, j=10; i<20; i++, j++) + +continue + +continue это безусловный переход на конец тела цикла. + +Это может быть очень полезно, например, в подобном коде: + +for (...) +{ + +if (is_element_satisfied_criteria_1(...)==true) +{ + +// do something need in is_element_satisfied_criteria_2() + +if (is_element_satisfied_criteria_2(...)==true) +{ + +do_something_1(); +do_something_2(); +do_something_3(); + +}; + +}; + +}; + +... всё это можно легко заменить на более опрятное: + +for (...) +{ + +if (is_element_satisfied_criteria_1(...)==false) + +continue; + +// do something need in is_element_satisfied_criteria_2() + +if (is_element_satisfied_criteria_2(...)==false) + +continue; + +do_something_1(); +do_something_2(); +do_something_3(); + +8 + + Глава 1. Общее для Си и Си++ + +1.3. Элементы языка +}; + +1.3.4 + +if + +Вместо коротких if желательно использовать ?:, например: + +char* get_name (struct data *s) +{ + +return s->name==NULL ? "" : s->name; + +}; + +... + +printf ("val=%s\n", val ? "true" : "false"); + +Си++: определения переменных в if() + +Это доступно как минимум в стандарте C++03: + +if (int a=fn(...)) +{ + +... +cout << a; +... + +}; + +Точно также их можно определять и в switch(). + +1.3.5 + +switch + +Иногда можно устать писать одно и то же: + +switch(...) +{ + +case 0: +case 1: +case 2: +case 3: + +case 4: +case 5: +case 6: +case 7: + +fn1(); +break; + +fn2(); +break; + +}; + +А вот это нестандартное расширение GCC 11 может немного всё упростить: + +switch(...) +{ + +case 0 ... 3: + +fn1(); +break; + +case 4 ... 7: + +fn2(); +break; + +}; + +Так что если в планах имеется использовать только компилятор GCC, то можно делать так. + +11http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Case-Ranges.html + +9 + + 1.3. Элементы языка +Объявление переменных внутри switch() + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Этого делать нельзя, но зато можно открывать новый блок и объявлять их уже там (в Си++ или начиная с C99): + +switch(...) +{ + +case 0: + +{ + +int x=1,y=2; +fn1(x, y); + +}; +break; + +case 1: +case 2: + +... + +}; + +1.3.6 + +sizeof + +Обычно, sizeof() применяют к интегральным типам либо к структурам, тем не менее, его можно применять и к +массивам, к примеру: + +char buf[1024]; +snprintf(buf, sizeof(buf), "..."); + +В противном случае, если указывать длину массива (1024) в двух местах (в определении buf и как второй +аргумент snprintf()), то и изменять это значение придется каждый раз в обоих местах, а об этом легко забыть. +Если нужны wide-строки, то sizeof() можно применять к wchar_t (который, на самом деле, 16-битный тип данных + +short): + +wchar_t buf[1024]; +swprintf(buf, sizeof(buf)/sizeof(wchar_t), "..."); + +sizeof() возвращает длину в байтах, так что здесь он будет равен 1024 * 2, т.е., 2048. Но мы можем разделить +это значение на длину одного элемента массива (wchar_t) в байтах (2), чтобы получить количество элементов в +массиве (1024). + +sizeof() можно применять и к массивам структур: + +struct phonebook_entry +{ + +char *name; +char *surname; +char *tel; + +}; + +struct phonebook_entry phonebook[]= +{ + +{ "Kirk", "Hammett", "555-1234" }, +{ "Lars", "Ulrich", "555-5678" }, +{ "James", "Hetfield", "555-1122" }, +{ "Robert", "Trujillo", "555-7788" } + +}; + +void dump (struct phonebook_entry* input) +{ + +for (int i=0; i +#include + +int main() +{ + +char str[] = "The quick brown fox jumps over the lazy dog"; // correct +//char *str= "The quick brown fox jumps over the lazy dog"; // incorrect +char *sep = " "; + +/* get the first token */ +char *token = strtok(str, sep); + +/* walk through other tokens */ +while( token != NULL ) +{ + +printf( "%s\n", token ); +token = strtok(NULL, sep); + +} + +}; + +Мы в итоге получим на выходе: + +The +quick +brown +fox +jumps +over +the +lazy +dog + +Что тут в реальности происходит, это то что ф-ция strtok() просто наход��т в заданной строке следующий пробел +(либо иной заданный разделитель), записывает туда 0 (что по соглашениям текстовых строк в Си является концом +строки) и возвращает указатель на это место. + +В качестве недостатка strtok() можно отметить, что эта ф-ция “портит” входную строку, записывая нули на месте + +разделителей. + +Но вот что важно заметить: никакие строки или подстроки не копируются в памяти. Входная строка остается + +там же где и лежала. + +В strtok() передается только указатель на нее, или, её адрес. +Эта ф-ция затем, после того как записывает 0, возвращает адрес каждого следующего “слова”. +Адрес “слова” затем подается на вход в printf(), где происходит его вывод на консоль. +N.B. В исходнике присутствует и некорректное определение str. +Оно тем некорректное что в Си строка имеет тип const char*, то есть, распологается в константном сегменте + +данных, защищенным от записи. + +Если так сделать, то strtok() не сможет модифицировать входную строку записывая туда нули и процесс “упадет”. +Так что, в нашем примере, строка выделяется как массив char а не массив const char. +Обобщая, скажем что работа со строками в Си происходит только лишь используя адреса этих строк. +К примеру, ф-ция сравнения строк strcmp() берет на вход два адреса двух строк и по одному символу сравнивает + +их. Было бы очень абсурдно копировать куда-то эти две строки лишний раз, чтобы strcmp() обработала их. + +11 + + Трудность понимания указателей в Си связана с тем, что указатель это “часть” объекта. Указатель на строку, +1.3. Элементы языка +Глава 1. Общее для Си и Си++ +это не сама строка. Сама строка еще должна где-то в памяти хранится, под нее нужно перед этим выделять место, +и т.д.. + +В ЯП12 более высокого уровня, объект и указатель на него могут быть представлены как единое целое, что + +облегчает понимание. + +Впрочем, это не значит что в этих ЯП строки и иные объекты неразумно копируются много раз при передаче +в другие функции — там точно так же как и в Си используются указатели, но просто эта механика скрыта от +программиста. + +Передача значения в ф-цию также называется “call by value” или “pass by value” в то время как передача указателя + +на объект называется “call by reference” или “pass by reference”. + +Синтаксический сахар для array[index] + +Ради упрощения, можно сказать что в Си нет массивов вообще, а есть только синтаксический сахар для выражений +вроде array[index]. + +К примеру, возможно вы видели такой трюк: + +printf ("%c", 3["hello"]); + +Это выдаст ’l’. +Это происходит, потому что любое выражение a[i], на самом деле преобразовывается в *(a+i) [6, 6.5.2/1]. +3["hello"] преобразовывается в *(3+"hello"), а "hello" это просто указатель на массив символов, типа const char*. +3+"hello" это в итоге указатель на часть строки, то есть, "lo". А *("lo") это cимвол ’l’. Вот почему это работает. +Но так врядли стоит писать, если вы конечно не готовите программу на конкурс IOCCC1314. Так что я привел + +этот пример, чтобы наглядно показать, что выра��ения вроде a[i] это синтаксический сахар. + +При некотором упорстве, в Си вообще можно обойтись без индексации массивов, хотя выглядеть это будет не + +очень эстетично. + +Кстати, так легко понять как работают отрицательные индексы массивов. a[-3] просто преобразуется в *(a-3), +так адресуется элемент лежащий перед самим массивом. И хотя это вполне возможно, так можно делать только +если вы точно знаете, что вы делаете. + +Еще один трюк связанный с негативными индексами: например, когда вы привыкли адресовать массивы начиная + +не с 0, а с 1 (как в FORTRAN), тогда можно сделать такое: + +void f (int *a) +{ + +a[1]=...; // first element +a[2]=...; // second element + +}; + +int main() +{ + +int array[10]; +f(&array[-1]); // passing a pointer to the one int element before array + +}; + +Хотя снова нельзя с уверенностью сказать что использование таких трюков оправдано. +Так что в Си массив это, в каком-то смысле, это просто место в памяти под массив плюс указатель, указывающий + +на него. + +Вот почему имя массива в Си можно считать за указатель: +Если вы объявите глобальную переменную int a[10], то (a) будет иметь тип int*. Позже, когда где-то в коде +вы укажете x=a[5], выражение будет преобразовано в x=*(a+5). От начала массива (то есть, первого элемента +массива), будет отсчитано 5 элементов, затем оттуда прочитается элемент для записи в (x). + +Арифметика указателей + +Простой пример: + +#include + +struct phonebook_entry + +12Язык Программирования +13The International Obfuscated C Code Contest +14http://www.ioccc.org/ + +12 + + Глава 1. Общее для Си и Си++ + +1.3. Элементы языка +{ +char *name; +char *surname; +char *tel; + +}; + +struct phonebook_entry phonebook[]= +{ + +{ "Kirk", "Hammett", "555-1234" }, +{ "Lars", "Ulrich", "555-5678" }, +{ "James", "Hetfield", "555-1122" }, +{ "Robert", "Trujillo", "555-7788" }, +{ NULL, NULL, NULL } + +}; + +void dump1 (struct phonebook_entry* input) +{ + +for (int i=0; input[i].name; i++) + +}; + +printf ("%s %s - %s\n", input[i].name, input[i].surname, input[i].tel); + +void dump2 (struct phonebook_entry* input) +{ + +for (struct phonebook_entry* i=input; i->name; i++) + +printf ("%s %s - %s\n", i->name, i->surname, i->tel); + +}; + +void main() +{ + +dump1(phonebook); +dump2(phonebook); + +}; + +Мы объявляем глобальный массив из структур. Если скомпилировать это в GCC с ключом -S либо в MSVC с + +ключом /Fa, мы увидим в листинге на ассемблере то, как компилятор расположил эти строки. + +Расположил он их как линейный массив указателей на строки, вот так: + +ячейка 0 +ячейка 1 +ячейка 2 +ячейка 3 +ячейка 4 +ячейка 5 +ячейка 6 +ячейка 7 +ячейка 8 +ячейка 9 +ячейка 10 +ячейка 11 +ячейка 12 +ячейка 13 +ячейка 14 + +адрес строки “Kirk” +адрес строки “Hammett” +адрес строки “555-1234” +адрес строки “Lars” +адрес строки “Ulrich” +адрес строки “555-5678” +адрес строки “James” +адрес строки “Hetfield” +адрес строки “555-1122” +адрес строки “Robert” +адрес строки “Trujillo” +адрес строки “555-7788” +0 +0 +0 + +Ф-ции dump1() и dump2() эквивалентны. +Но в первой счетчик (i) начинается с 0 и к нему прибавляется 1 на каждой итерации. +Во второй ф-ции итератор (i) указывает на начало массива и затем, к нему прибавляется длина структуры (а не +1 байт, как можно поначалу ошибочно подумать), таким образом, на каждой итерации, (i) указывает на следующий +элемент массива. + +Указатели на функции + +Часто используютс�� для callback-в. + +13 + + Из-за того что можно напрямую задавать адрес функции, в embedded-программировании, так можно сделать +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +1.3. Элементы языка +переход по нужному адресу: + +void (*func_ptr)(void) = (void (*)(void))0x12345678; +func_ptr(); + +Впрочем, нужно помнить, что это не совсем аналог безусловного перехода, потому что в стеке сохраняется адрес + +возврата, может быть что-то еще. + +1.3.8 Операторы + +== + +Очень неприятные ошибки возникают если в условии if(a==3) опечататься и написать if(a=3). Ведь выражение a=3 +“возвращает” 3, а 3 это не 0, поэтому условие if() всегда будет срабатывать. + +Раньше, для защиты от подобных ошибок, была мода писать наоборот: if(3==a), таким образом, если опеча- + +таться, выйдет if(3=a), компилятор тут же выдаст ошибку. + +Тем не менее, в наше время, компиляторы обычно предупреждают если написать if(a=3), так что, наверное, + +менять местами элементы выражения уже не обязательно. + +Short-circuit evaluation и артефакт приоритетов операций + +Разберем что такое short-circuit 15evaluation. + +Это когда в выражении if(a && b && c), часть (b) будет вычисляться только если (a) — истинна, а (c) будет +вычисляться только если (a) и (b) — оба истинны. И вычисляться они будут именно в таком порядке, как указано. +Иногда можно встретить подобное: if (p!=NULL && p->field==123) — и это совершенно правильно. Поле field + +в структуре, на которую указывает (p), будет вычисляться только если указатель (p) не равен NULL. + +То же касается и операции “или”, если в выражении if (a || b || c) подвыражение (a) будет “истинно”, остальные + +вычисляться не будут. + +Это может быть удобно для вызова нескольких ф-ций: if (get_flagsA() || get_flagsB() || get_flagsC()) — если + +первая или вторая ф-ция вернет true, остальные даже не будут вызываться. + +Эта особенность есть не только в Си/Си++ 16. +Когда-то давно [14], в языках B и BCPL (предтечи Си) не было операторов && и ||, но чтобы реализовать в них + +short-circuit evaluation, приоритет операций & и | сделали больше, чем, например, у ˆ или + 17. + +Это позволяло писать что-то вроде if (a==1 & b==c) используя & вместо &&. Вот откуда взялся этот артефакт + +в приоритетах. + +Так что, нередкая ошибка это забывать о высоком приоритете этих операций и писать, например, if (a&1==0), +в то время как это нужно брать в скобки: if ((a&1)==0). + +! и ˜ + +˜ (тильда) это побитовое инвертирование всех бит в значении. + +Эта операция часто используется для инвертирования результатов действия ф-ций. Например, strcmp() в случае + +равенства строк возвращает 0. Поэтому можно писать: + +if (!strcmp(str1, str2)) +{ + +// do something in case of strings equivalence + +}; + +... вместо if (strcmp (...)==0). + +Также, два подряд восклицательных знака применяется для трасформирования любого значения в тип bool по +правилу: 0 — false (0); не ноль — true (1). + +Например: + +bool some_object_present=!!struct->object; + +15дословный перевод на русский: “короткое замыкание” +16Здесь список ЯП где присутствует short-circuit evaluationhttps://en.wikipedia.org/wiki/Short-circuit_evaluation. Кстати, хотя +это и не про Си, но все же интересно: в bash если писать cmd1 && cmd2 && cmd3, то каждая следующая команда будет исполняться +только если предыдущая закончилась с успехом. Это также short-circuit. + +17Приоритет операций в Си++: http://en.cppreference.com/w/cpp/language/operator_precedence + +14 + + 1.3. Элементы языка + +Или: + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +#define FLAG 0x00001000 +bool FLAG_present=!!(value & FLAG); + +А также: + +bool bit_7_set=!!(value & (1<<7)); + +1.3.9 Массивы + +В C99(2.5.10) можно передавать массив в аргументах ф-ции. + +Собственно, массив байт можно было передавать и в более старых стандартах Си, кодируя байты в строке, + +включая ноль, примерно так (узнать, встречается ли байт (c) в массиве байт)(2.2.5): + +if (memchr ("\x12\x34\x56\x78\x00\xAB", c, 6)) + +... + +Байты после ноля нормально кодируются. +Но в C99 теперь можно передавать массив значений других типов, например unsigned int: + +unsigned int find_max_value (unsigned int *array, size_t array_size); + +unsigned int max_value=find_max_value ((unsigned[]){ 0x123, 0x456, 0x789, 0xF00 }, 4); + +Поиск в массиве можно реализовать при помощи ф-ций bsearch() или lfind()(2.5.7), поиск и вставку при помощи + +lsearch() 18. + +Инициализация + +В GCC можно 19 инициализировать части массивов: + +struct a +{ + +int f1; +int f2; + +}; + +struct a tbl[8] = +{ +[0x03] = +[0x07] = +}; + +{ 1,6 }, +{ 5,2 } + +... но это нестандартное расширение. + +1.3.10 + +struct + +В C99(2.5.10) можно инициализировать отдельные поля структур. Пропущенные будут заполнены нулями. Такого +очень много в ядре Linux. + +struct color +{ + +int R; +int G; +int B; + +}; + +struct color blue={ .B=255 }; + +И даже более того, можно создавать структуру прямо в аргументах ф-ции, например: + +18работает также как и lfind(), но при отсутствии искомого элемента, добавляет его в массив +19http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Designated-Inits.html + +15 + + Глава 1. Общее для Си и Си++ + +1.3. Элементы языка +struct color +{ + +int R; +int G; +int B; + +}; + +void print_color_info (struct color *c) +{ + +printf ("%d %d %d\n", c->R, c->G, c->B); + +}; + +int main() +{ + +print_color_info(&blue); +print_color_info(&(struct color){ .G=255 }); + +}; + +Точно также стурктуру можно и возвращать из ф-ции: + +struct pair +{ + +int a; +int b; + +}; + +struct pair f1(int a, int b) +{ + +return (struct pair) {.a=a, .b=b}; + +}; + +Помимо всего прочего, о структурах также много есть в разделе “Объектно-ориентированное программирование + +в Си”(2.3.3). + +Расположение полей в структурах (cache locality) + +В современных x86-микропроцессорах (как Intel, так и AMD) имеется кеш-память разных уровней. Самая быстрая +кеш-память (L1), разделена на 64-байтные элементы (кеш-линии) и любое обращение к памяти заполняет сразу всю +линию [5]. + +Можно сказать, что любое обращение к памяти (по выровненным адресам) подтягивает в кеш сразу 64 байта. +Поэтому, если некая структура данных имеет размер более 64-х байт, очень важно разделить её на две части: +наиболее востребованные поля и менее востребованные. Самые востребованные поля желательно разместить в +пределах первых 64-х байт. + +Это же касается и классов в Си++. + +1.3.11 union + +union часто используется, когда в каком-то месте структуры нужно хранить разные типы на выбор. К примеру: + +union +{ + +} u; + +int i; // 4 bytes +float f; // 4 bytes +double d; // 8 bytes + +Такой union позволяет хранить одну из этих трех переменных на выбор. Занимать он будет места столько же, + +сколько максимальный элемент (double) — 8 байт. + +union часто используют для обращения к какому-то типу данных как к другому. +Например, как известно, каждый XMM-регистр в SSE может представлять собой 16 байт, 8 16-битных слов, 4 + +32-битных слова, 2 64-битных слова, 4 float-значения и 2 double-значения. Так можно описать его: + +16 + + Глава 1. Общее для Си и Си++ + +1.3. Элементы языка +union +{ + +double d[2]; +float f[4]; +uint8_t b[16]; +uint16_t w[8]; +uint32_t i[4]; +uint64_t q[2]; + +} XMM_register; + +union XMM_register reg; + +reg.u.d[0]=123.4567; +reg.u.d[1]=89.12345; + +// here we can use reg.u.b[...] + +Это также очень удобно использовать вместе со структурой, где поля имеют битовую гранулярность. Как флаги + +x86-процессора: + +typedef struct _s_EFLAGS +{ + +unsigned CF : 1; +unsigned reserved1 : 1; +unsigned PF : 1; +unsigned reserved2 : 1; +unsigned AF : 1; +unsigned reserved3 : 1; +unsigned ZF : 1; +unsigned SF : 1; +unsigned TF : 1; +unsigned IF : 1; +unsigned DF : 1; +unsigned OF : 1; +unsigned IOPL : 2; +unsigned NT : 1; +unsigned reserved4 : 1; +unsigned RF : 1; +unsigned VM : 1; +unsigned AC : 1; +unsigned VIF : 1; +unsigned VIP : 1; +unsigned ID : 1; + +} s_EFLAGS; + +typedef union _u_EFLAGS +{ + +uint32_t flags; +s_EFLAGS s; + +} u_EFLAGS; + +Можно таким образом загрузить флаги как 32-битное значение в поле flags, а затем из поля (s) обращаться +к отдельным битам. Либо наоборот, модифицировать биты, затем прочитать поле flags. Такого очень много в +исходниках ядра Linux. + +Еще один пример использования union для определения порядка байтов (endianness): + +int is_big_endian(void) +{ + +union { + +uint32_t i; +char c[4]; + +} bint = {0x01020304}; + +17 + + 1.3. Элементы языка + +return bint.c[0] == 1; + +} + +20 + +tagged union + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Это union плюс флаг (tag), определяющий тип union. К примеру, если нам нужна какая-то переменная, которая +может быть как числом, так и числом с плавающей точкой, так и текстовой строкой (как переменные в динамически- +типизированных ЯП 21), то мы можем объявить такую структуру: + +enum var_type +{ + +INT, +DOUBLE, +STRING + +}; + +struct +{ + +enum var_type tag; // 4 bytes +union +{ + +int i; // 4 bytes +double d; // 8 bytes +char *string; // 4 bytes (on 32-bit architecture) + +} u; + +} variable; + +Суммарная длина такой структуры будет 8 + 4 = 12 байт. В любом случае, это компактнее, чем выделять поля + +для переменной каждого возможного типа. + +Начиная с C11 [7], (u) можно не указывать, это называется “анонимный union”: + +struct +{ + +enum var_type tag; // 4 bytes +union +{ + +int i; // 4 bytes +double d; // 8 bytes +char *string; // 4 bytes (on 32-bit architecture) + +}; + +} variable; + +... и обращаться к полям union просто как к variable.i, variable.d, и т.д.. + +Тэггированные указатели + +Вернемся к примеру объявления переменной, которая может быть как числом, так и числом с плавающей запятой, +так и текстовой строкой. Самый большой тип — double (8 байт), следовательно, имея много таких блоков в памяти +рядом, указатель на каждый блок будет всегда выровнен по 8-байтной границе. И даже более того, в malloc() glibc +всегда выделяет блоки по 8-байтной границе. Следовательно, указатель на подобный блок всегда будет иметь нули +в трех младших битах. А раз так, то эти младшие биты можно использовать для чего-то. Одна из возможностей, +это хранить там тип union. У нас всего три различных типа переменных, для хранения числа в диапазоне 0..2 нужно +только 2 бита. + +Это называется тэггированный указатель (tagged pointer). Так можно сэкономить на памяти и убрать из ��труктуры + +enum указывающий на тип. + +20пример взят отсюда: http://stackoverflow.com/questions/1001307/detecting-endianness-programmatically-in-a-c-program +21в Visual Basic это называется также “variant type” + +18 + + Это очень популярно в LISP-интерпретаторах и компиляторах, потому что атомы в LISP-е это как раз вот такие +1.4. Препроцессор +Глава 1. Общее для Си и Си++ +структуры, описывающие каждую переменную, их может быть очень много, и использование младших бит указателя +здорово экономит память. + +Точно так же, любая другая информация может хранится в этих битах указателя. +В качестве негативной стороны, нужно всегда помнить о том что указатель теперь не совсем указатель, а содержит + +еще информацию. Отладчики не смогут работать с такими указателями корректно. + +1.4 Препроцессор + +Препроцессор обрабатывает директивы начинающиеся с # — #define, #include, #if, и т.д.. + +#if defined(LINUX) || defined(ANDROID) + +Листинг 1.1: “или” + +1.5 Стандартные для компиляторов и ОС значения + +• _DEBUG — отладочная сборка. + +• NDEBUG — неотладочная (release) сборка. + +• __linux__ — ОС Linux. + +• _WIN32 — ОС Windows. Присутствует как и в x86-проектах, так и в x64. Отсутствует в Cygwin. + +• _WIN64 — Присутствует в x64-проектах для ОС Windows. + +• __cplusplus — присутствует в Си++ проектах. + +• _MSC_VER — компилятор MSVC. + +• __GNUC__ — компилятор GCC. + +• __APPLE__ — компиляция под устройства Apple. + +• __arm__ — компиляция под процессор ARM (GCC, Keil). + +• __ppc__ — компиляция под PowerPC 32-bit. + +• __ppc64__ — компиляция под PowerPC 64-bit. + +• __LP64__ или _LP64 — GCC: компиляция под 64-битный режим 22. + +Так можно писать разные участки кода для разных компиляторов и ОС. +Прочие макросы разных ОС: http://sourceforge.net/p/predef/wiki/OperatingSystems/ + +1.5.1 Еще стандартные макросы препроцессора + +__FILE__, __LINE__, __FUNCTION__ — соответственно, имя текущего файла, номер текущей строки и имя текущей +ф-ции. + +Для того чтобы получить значения __FILE__ и __FUNCTION__ в UTF-16, можно воспользоваться следующим + +хаком: + +#define CONCAT(x, y) x##y +#define WIDEN(x) CONCAT(L,x) + +wprintf (L"%s\n", WIDEN(__FUNCTION__)); + +22Дословно: long pointer, т.е., указатель требует 64 бита для хранения + +19 + + 1.5.2 +1.5. Стандартные для компиляторов и ОС значения + +“Пустой” макрос + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Всем известны макросы не объявляющие никаких значений, например _DEBUG. Обычно, только проверяется на- +личие его или отсутствие. Вот еще пример полезного “пустого” макроса: +В заголовочных файлах Windows API мы можем увидеть такое: + +typedef NTSTATUS +(NTAPI *TDI_REGISTER_CALLBACK)( + +IN PUNICODE_STRING DeviceName, +OUT HANDLE *TdiHandle); + +... + +typedef NDIS_STATUS +(NTAPI *CM_CLOSE_CALL_HANDLER)( + +IN NDIS_HANDLE CallMgrVcContext, +IN NDIS_HANDLE CallMgrPartyContext +IN PVOID CloseData +IN UINT Size + +OPTIONAL); + +OPTIONAL, + +OPTIONAL, + +IN, OUT и OPTIONAL — это “пустые” макросы объявленные так: + +#ifndef IN +#define IN +#endif +#ifndef OUT +#define OUT +#endif +#ifndef OPTIONAL +#define OPTIONAL +#endif + +Для компилятора они никакой информации не несут, они предназначены только для документирования, показать, + +какие параметры ф-ций зачем нужны. + +1.5.3 Частые ошибки + +#1 + +К примеру, вы хотите создать макрос для возведения числа в квадрат: + +#define square(x) + +x*x + +Это ошибка, потому что выражение square(a+b) в итоге “развернется” в 𝑎 + 𝑏 * 𝑎 + 𝑏, что, разумеется, совсем не + +то что хотелось. Поэтому в определнии макроса все переменные, и сам макрос, нужно “изолировать” скобками: + +#define square(x) + +((x)*(x)) + +Пример из файла minmax.h из MinGW: + +#define max(a,b) (((a) > (b)) ? (a) : (b)) +... +#define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b)) + +#2 + +Если вы где-то определяете какую-то константу: + +#define N 1234 + +... затем где-то дальше переопределяете её снова, то компилятор промолчит, и это приведет к трудновыявляемой + +ошибке. + +Поэтому константы желательнее определять как глобальные переменные с модификатором const. + +20 + + 1.6 Предупреждения компилятора +1.6. Предупреждения компилятора + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Стоит ли постоянно держать включенным ключ -Wall в GCC или /Wall в MSVC, то есть, чтобы выводить все +возможные предупреждения (warnings)? Да, однозначно стоит, так можно заранее найти мелкие ошибки. Можно +даже в GCC включить -Werror или /WX в MSVC — тогда все предупреждения будут трактоваться как ошибки. + +1.6.1 Пример #1 + +#include + +int f1(int a, int b, int c) +{ + +printf ("(in %s) %d\n", __FUNCTION__, a*b+c); +// return a*b+c; // OOPS, accidentally I forgot to add this + +}; + +int main() +{ + +printf ("(in %s) %d\n", __FUNCTION__, f1(123,456,789)); + +}; + +Автор “забыл” дописать return в ф-ции f1(). Тем не менее, GCC 4.8.1 компилирует этот пример молча. +Это связано с тем что в стандарте Си ( [6, 6.9.1/12]) и в Си++ ( [8, 6.6.3/2]) допустимо если ф-ция не возвращает + +значение. + +При запуске мы увидим это: + +(in f1) 56877 +(in main) 14 + +Откуда взялось число 14? Это то что вернула ф-ция printf() вызванная из f1(). Возвращаемые результаты ф- +ций интегральных типов остаются в регистре EAX/RAX. В ф-ции main() берется значение из регистра EAX/RAX и +передается дальше во второй printf() 23. + +Если компилировать с опцией -Wall, GCC скажет: + +1.c: In function ’f1’: +1.c:7:1: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type] + +}; +^ + +1.c: In function ’main’: +1.c:12:1: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type] + +}; +^ + +... хотя всё равно скомпилирует. +MSVC 2010 генерирует код, работающий точно также, хотя и выводит предупреждение: + +...\1.c(7) : warning C4716: ’f1’ : must return a value + +Как видно, ошибка почти критическая, вызванная, можно сказать, опечаткой, но предупреждения компилятора + +либо не видно вовсе, либо можно и не заметить. + +1.6.2 Пример #2 + +В Си-стандарте C99 появился тип bool , и согласно этому стандарту, он должен быть достаточным, чтобы хранить +там по крайней мере один бит. В GCC bool это байт. + +Если GCC не находит объявления некоей используемой ф-ции, он по умолчанию считает его возвращаемый тип +за int, о чем предупреждает. + +Далее, представим что имеем два файла: + +23Больше о том, как возвращаются результаты ф-ций через регистры, можно почитать в [19] + +21 + + Листинг 1.2: file1.c + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +Листинг 1.3: file2.c + +1.7. Треды + +bool f1() +{ + +... + +return cond ? true : false; + +}; + +... + +if (f1()) + +do_something(); + +... + +При компиляции file2.c, у GCC нет информации о f1() и он считает что возвращается int. При компиляции file1.c +GCC знает что нужно вернуть bool, но достаточно просто байт. Переменные интегральных типов возвращаются через +регистр EAX или RAX x86-проц��ссоров 24, так что GCC генерирует код, который выставляет только младший байт +этого регистра (AL) в 1 или 0, а остальную часть регистра он может вообще не трогать, и там может оставаться +случайный мусор от исполнения другого кода. Так что сгенерированный код в f1() может возвращать false запи- +сывая 0 в младший байт регистра EAX/RAX, тогда как в остальных битах будет мусор. С точки зрения file2.c, где +принимается что f1() возвращает int, возвращаемое число может выглядеть так: 0x??????00, где ? — случайные +биты. Поэтому, даже если f1() возвращает false, условие if() может срабатывать почти всегда. + +Автору этих строк удалось найти такую ошибку только заглянув в отладчик и ассемблерные листинги этих ф- +ций, и пришлось потратить несколько часов. + +Вариация этой ошибки: + +uint64_t f1() +{ + +return some_large_number; + +}; + +... + +uint64_t tmp=f1(); + +... + +Листинг 1.4: file1.c + +Листинг 1.5: file2.c + +Если компилятор будет считать тип значения возвращаемого f1() за int, то 64-битное значение будет “обрезаться” + +до 32-битного (потому что int в 64-битной среде, вероятно для лучшей совместимости, оставили 32-битным). + +1.7 Треды + +В C++11 ввели модификатор thread_local показывающий что каждый тред будет иметь свою версию этой пере- +менной, и её можно инициализировать, и она расположена в TLS25 : + +Листинг 1.6: C++11 + +#include +#include + +thread_local int tmp=3; + +24о том как возвращаются переменные интегральных типов из ф-ций, можно прочитать еще здесь [19, 1.6] +25Thread Local Storage + +22 + + 1.8. Ф-ция MAIN() +int main() +{ + +std::cout << tmp << std::endl; + +}; + +26 + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +В исполняемом файле значение tmp будет именно в TLS. +Это удобно например для хранения глобальных переменных вроде errno, которая не может быть одна для всех + +тредов. + +1.8 Ф-ция main() + +Стандартное определение: + +int main(int argc, char* argv[], char* envp[]) + +argc будет 1 при отсутствии аргументов, 2 — при одном аргументе, 3 — если два, и т.д.. + +• argv[0] — имя текущей запущенной программы. + +• argv[1] — первый аргумент. + +• argv[2] — второй аргумент. + +• и т.д.. + +элементы в argv можно перечислять в цикле. К примеру, программа может принимать список файлов в командной +строке (как это делает утилита UNIX cat и т.д.). Опции с дефисом в начале могут добавляться для отличия их от +имен файлов. + +В аргументах main(), envp[] может быть пропущено, но и argc/argv[], и это корректно. Почему это корректно, + +можно прочитать в [19, 1.2.1]. + +Выражение return может быть пропущено начиная с C99 (1.6.1) (тогда ф-ция main() будет возвращать 0 27). +в CRT28 возвращаемое значение ф-ции main() в итоге передается в ф-цию exit() либо в ExitProcess() в win32. +Обычно это возвращаемый код ошибки, который можно проверять в шеллах, и т.д.. 0 обычно означает успех, хотя, +разумеется, автор сам может определять (и переопределять) свои возвращаемые коды. + +1.9 Разница между stdout/cout и stderr/cerr + +stdout это то что выводится на консоль при помощи вызова printf() или cout в Си++. stdout это буферизированный +вывод, так что, пользователь, обычно того не зная, видит вывод порциями. Бывает так что программа выдает +что-то используя printf() или cout и тут же падает. Если это попадает в буфер, но буфер не успевает “сброситься” +(flush) в консоль, то пользователь ничего не увидит. Это бывает неудобно. Таким образом, для вывода более важной +информации, в том числе отладочной, удобнее использовать stderr или cerr. + +stderr это не буферизированный вывод, и всё что попадает в этот поток при помощи fprintf(stderr,...) или + +cerr, появляется в консоли тут же. + +Не следует также забывать, что из-за отсутствия буфера, вывод в stderr медленнее. +Чтобы направлять stderr в другой файл при запуске процесса, в командной строке (Windows/UNIX) можно + +указывать: + +process 2> debug.txt + +... это направит вывод stderr в заданный файл (потому что номер потока для вывода ошибок — 2). + +1.10 Устаревшие особенности + +1.10.1 + +register + +Этим ключевым словом обозначались раньше переменные, которые компилятор должен был разместить в регистрах +CPU (если это возможно), для более быстрого доступа к ним. + +26Компилируется в GCC 4.8.1, но не в MSVC 2012 +27это исключение из правил существует только для main() +28C runtime library + +23 + + 1.10. Устаревшие особенности +void f() +{ + +int a, b; +register int x, y; +... + +} + +Глава 1. Общее для Си и Си++ + +В наше время компиляторы уже достаточно развиты для того чтобы самостоятельно решать это, так что в +использовании этого ключевого слова нет никакой необходимости. Впрочем, во время чтения старых исходных +кодов, это помогает быстро увидеть наиболее используемые переменные в ф-ции. + +24 + + Глава 2. Си + +Глава 2 + +Си + +2.1 Работа с памятью Си + +Есть наверное только два основных типа в памяти, предоставляемых программисту на Си. + +• Память выделяемая в локальном стеке. Это локальные переменные, память выделенная при помощи alloca(). + +Обычно это очень быстро выделяемая память. + +• Куча1. То что выделается при помощи malloc(). + +2.1.1 Локальный стек + +Когда вы определяете что-то вроде char a[1024], выделения памяти как такового не происходит, происходит просто +перемещение указателя стека на 1024 байта назад [19, 1.2.3]. Это очень быстрая операция. + +Освобождать эту память никак не надо, в конце работы ф-ции, это происходит автоматически, с возвратом + +указателя стека. + +В качестве обратной стороны медали, вам нужно знать заранее, сколько места нужно выделить, а также, размер + +этого блока нельзя изменить, освободить и выделить заново его также нельзя. + +Выделение локальных переменных происходит простым сдвигом указателя стека назад [?, 1.2.1]REBook]. При +этом с выделенной областью памати ничего больше не происходит, в новых выделенных переменных будет содер- +жаться то, что находилось в это время в этом месте в стеке, скорее всего, что-то от работы предыдущих ф-ций. + +2.1.2 + +alloca() + +Ф-ция alloca() выделяет блок памяти в локальном стеке точно также, отодвигая указатель стека [19, 1.2.4]. Блок +памяти будет освобождена в конце ф-ции автоматически. + +В стандарте C99(2.5.10), использовать alloca() уже не обязательно, там можно просто пис��ть: + +void f(size_t s, ...) +{ + +char a[s]; + +}; + +Это называется variable length array. +Впрочем, внутри, это работает так же как и alloca(). +Критика: Линус Торвальдс против использования alloca() [18]. + +2.1.3 Выделение памяти в куче + +Куча (heap) это какая-то часть памяти выделенная ОС процессу, где процесс может уже сам делить эту часть +как хочет. После завершения процесса (в т.ч., некорректного), куча автоматически аннулируется и ОС не нужно +разбирать по одному все выделенные процессом блоки. + +Для работы с кучей есть стандартные библиотечные ф-ции malloc(), calloc(), realloc(), free(), а в Си++ — + +new/delete. + +Очевидно, чтобы поддерживать информацию о выделенных блоках в куче, нужна масса связных друг с другом +структур. Отсюда имеется вполне осязаемые накладные расходы (overhead). Вы можете выделить блок размером + +1heap + +25 + + 8 байт, но еще как минимум 8 байт2 будет задействованы для хранения информации о выделенном блоке 3. В 64- +2.1. Работа с памятью Си +Глава 2. Си +битных ОС указатели занимают в два раза больше, так что информация о каждом блоке будет занимать как минимум +16 байт. В свете этого, чтобы эффективнее использовать память компьютера, блоки должны быть побольше, либо +сама организация данных должна быть иная. + +Использование кучи требует некоторой программистской дисциплины, без которой легко наделать ошибок. Воз- + +можно поэтому, считается что ЯП с RAII4 как Си++ либо ЯП со сборщиками мусора (Python, Ruby) легче. + +Одна из основных ошибок: утечки памяти + +Память была выделена, но её забыли освободить через free(). Эта проблема довольно легко решается своей соб- +ственной надстройкой над ф-циями malloc()/free(). Пусть эта надстройка ведет учет выделенных блоков, а также, +где и когда (и для чего) был выделен тот или иной блок. + +Я сделал это в своей библиотеке octothorpe 5. Макрос DMALLOC вызывает ф-цию dmalloc(), передавая ей имя +файла, имя вызывающей ф-ции, номер строки, а также комментарий (имя блока). В конце работы программы, +вызываем dump_unfreed_blocks() и он покажет список блоков, которые забыли освободить: + +seq_n:2, size: 124, filename: dmalloc_test.c:31, func: main, struct: block124 +seq_n:3, size: 12, filename: dmalloc_test.c:33, func: main, struct: block12 +seq_n:4, size: 555, filename: dmalloc_test.c:35, func: main, struct: block555 + +У каждого блока есть также номер. Это для того чтобы можно было установить брякпоинт по номеру выделяемого +блока — тогда отладчик сработает в тот момент, когда этот блок будет выделяться и вы увидите, где и при каких +условиях это происходит. + +Писать в коде комментарии для каждого выделяемого блока памяти нудно, но очень полезно. Потом легко +увидеть, под что была выделена память. Я впервые увидел эту идею в Oracle RDBMS. Помимо всего прочего, там +еще и ведется статистика, под какие блоки было выделено больше памяти, её можно легко увидеть: + +SQL> select * from v$sgastat; + +NAME + +BYTES + +CON_ID +POOL +------------ -------------------------- ---------- ---------- +1 +shared pool AQ Slave list +2 +shared pool KQR L PO +2 +shared pool KQR X SO +1 +shared pool RULEC +2 +shared pool KQR M SO +2 +shared pool work area table entry +2 +shared pool kglsim object batch +1 +large pool +0 +large pool +2 +large pool +2 +large pool + +1224 +653312 +635808 +20688 +7168 +12240 +3864 +860160 +30523392 +1802240 +368640 + +PX msg pool +free memory +SWRF Metric CHBs +SWRF Metric Eidbuf + +Подобная штука также присутствует и в ядре Windows, там это называется tagging. +При выделении памяти в ядре или драйвере, нужно указывать также 32-битный тег (обычно, четырехбуквенное +сокращение, означающее подсистему Windows). Затем в отладчике можно увидеть статистику, под что выделено +больше всего памяти: + +kd> !poolused 4 + +Sorting by Paged Pool Consumed + +Pool Used: + +NonPaged + +Paged + +Tag +CM25 + +Allocs +0 + +Used +0 + +Allocs +935 + +Used +4124672 + +Binary: nt!cm + +Internal Configuration manager allocations , + +Gh05 +MmSt +CM35 + +0 +0 +0 + +0 +0 +0 + +268 +2119 + +3291016 +2936752 +91 2150400 + +GDITAG_HMGR_SPRITE_TYPE , Binary: win32k.sys +Mm section object prototype ptes , Binary: nt!mm +Internal Configuration manager allocations , + +Binary: nt!cm + +2MSVC, 32-битная Windows, примерно то же самое и в Linux +3Это еще называют “метаданными”, то есть, данные о данных +4Resource Acquisition Is Initialization +5https://github.com/dennis714/octothorpe/blob/master/dmalloc.c + +26 + + 2.1. Работа с памятью Си +0 +1040 +0 +0 +0 + +vmfb +Ntff +ArbA +NtfF +CM16 + +0 +5 +0 +0 +0 + +Binary: nt!cm + +IoNm +Ttfd +Ifs + +h) +CM29 + +0 +0 +0 + +0 + +Binary: nt!cm + +0 +0 +0 + +0 + +13 2148752 +1070784 +442368 +431408 +331776 + +1287 +108 +457 +62 + +2022 +159 +4 + +267288 +253976 +249968 + +Глава 2. Си +UNKNOWN pooltag ’vmfb’, please update pooltag.txt +FCB_DATA , Binary: ntfs.sys +ARBITER_ALLOCATION_STATE_TAG , Binary: nt!arb +FCB_INDEX , Binary: ntfs.sys +Internal Configuration manager allocations , + +Io parsing names , Binary: nt!io +TrueType Font driver +Default file system allocations (user’s of ntifs. + +26 + +212992 + +Internal Configuration manager allocations , + +Конечно, можно возразить, что для этого нужно хранить еще больше информации о выделенных блоках, а еще +и теги, названия блоков. И это еще сильнее замедляет работу программы. Конечно. Поэтому пусть это будет рабо- +тать только в отладочных (debug) сборках, а в release-сборках, DMALLOC() становится обычной пустой функцией- +переходником6 для malloc(). Ну а в ядре Windows это вообще по умолчанию отключено, и нужно включать при +помощи утилиты GFlags 7 Помимо всего прочего, подобное есть и в MSVC 8. + +Одна из основных ошибок: разрушение кучи + +Нетрудно выделить память под 4 байта, но по ошибке дописать туда пятый. Скорее всего, сразу это никак не проявит- +ся, но фактически это очень опасная мина замедленного действия, опасная, потому что ведет к трудновыявляемым +ошибкам. Байт следующий за выделенным вами блоком может не использоваться вовсе, но также там уже может на- +чинаться какая-то структура менеджера памяти, хранящая информацию о каком-то выделенном блоке, а может даже +об этом самом. Если какую-то из таких структур сознателно разрушить, перезаписать, то тогда следующие вызовы +malloc() или free() не смогут корректно работать. Иногда это проявляется в выводе ошибок вроде (в Windows): + +HEAP[Application.exe]: HEAP: Free Heap block 211a10 modified at 211af8 after it was freed + +Подобные ошибки эксплуатируются авторами эксплоитов: если знать что вы можете изменить структуры данных +менеджера памяти нужным вам образом, вы можете добиться какого-то нужного вам поведения программы (это +называется переполнение кучи (heap overflow) 9). + +Довольно распространенный метод борьбы с подобными ошибками: это просто дописывать “guard”-ы с обоих +сторон блока, например, 4-байтного размера. Например, я сделал это в своем DMALLOC. При каждом вызове free(), +проверяется целостность guard-ов (это могут быть просто какие-то фиксированные значения вроде 0x12345678), и +если кто-то или что-то затерло один из них, можно тут же сообщить об этом. + +Одна из основных ошибок: непроверка результата malloc() + +При успешном выполнении, malloc() возвращает указатель на только что выделенный блок, который можно исполь- +зовать, либо NULL если памяти не хватает. Конечно, в наше время дешевой памяти эта проблема становится редкой, +тем не менее, если вы используете много памяти, думать об этом все же надо. Проверять возвращаемый указатель +после каждого вызова malloc() неудобно, так что довольно популярный метод это писать свои функции-переходники +с названием xmalloc(), xrealloc(), вызывающие malloc()/realloc(), но проверяющие их результат и падающие в случае +ошибки. + +Интересно упомянуть, как ведет себя xmalloc() в git: + +void *xmalloc(size_t size) +{ + +void *ret; + +memory_limit_check(size); +ret = malloc(size); +if (!ret && !size) + +ret = malloc(1); + +if (!ret) { + +try_to_free_routine(size); +ret = malloc(size); + +6thunk function +7http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/ff549557(v=vs.85).aspx +8читайте больше о ф-циях _CrtSetDbgFlag и _CrtDumpMemoryLeaks +9https://en.wikipedia.org/wiki/Heap_overflow + +27 + + 2.1. Работа с памятью Си + +if (!ret && !size) + +ret = malloc(1); + +if (!ret) + +Глава 2. Си + +die("Out of memory, malloc failed (tried to allocate %lu bytes)", + +(unsigned long)size); + +} + +#ifdef XMALLOC_POISON + +memset(ret, 0xA5, size); + +return ret; + +#endif + +} + +10 + +Если malloc() не успешен, он пытается освободить какие-то уже выделенные (и не очень нужные) блоки при + +помощи try_to_free_routine(), а затем вызвать malloc() снова. + +Помимо всего прочего, если определен XMALLOC_POISON, все байты в выделенном блоке заполняются 0xA5. +Это может помочь визуально, на глаз, увидеть когда вы, например, выделили память под структуру, а затем + +используете какое-то поле из нее до того как инициализировали. + +Значение 0xA5A5A5A5 будет бросаться в глаза в отладчике, ну или просто если вы захотите где-то в дампе + +вывести его в шестнадцатеричной форме. В MSVC для этой же цели служит константа 0xbaadf00d. + +И даже более того: после вызова free(), освобожденный блок может маркироваться уже какой-то другой констан- +той, чтобы если кто-то захочет использовать что-то оттуда после освобождения блока, это также было видно, хотя +бы визуально. + +Некоторые константы от Microsoft: + +* 0xABABABAB : Used by Microsoft’s HeapAlloc() to mark "no man’s land" guard bytes after + +allocated heap memory + +* 0xABADCAFE : A startup to this value to initialize all free memory to catch errant pointers +* 0xBAADF00D : Used by Microsoft’s LocalAlloc(LMEM_FIXED) to mark uninitialised allocated heap + +memory + +* 0xCCCCCCCC : Used by Microsoft’s C++ debugging runtime library to mark uninitialised stack + +memory + +* 0xCDCDCDCD : Used by Microsoft’s C++ debugging runtime library to mark uninitialised heap + +memory + +* 0xFDFDFDFD : Used by Microsoft’s C++ debugging heap to mark "no man’s land" guard bytes before + +and after allocated heap memory + +* 0xFEEEFEEE : Used by Microsoft’s HeapFree() to mark freed heap memory + +11 + +Еще частые ошибки + +Если не включить заголовочный файл stdlib.h, GCC считает возвращаемое значение неизвестной ф-ции malloc() за +int и постоянно ругается на приведение типов. + +С другой стороны, в Си++, результат malloc() все же нужно приводить к ��ужному вам типу: + +int *a=(int*) malloc(...); + +Еще одна ошибка, которая может попортить нервов, это выделить один и тот же блок памяти в одном месте + +больше одного раза (предыдущие вызовы “теряются” из вида). + +Еще методы борьбы + +Однако, может оказаться так, что ошибки в программе у вас есть, а перекомпилировать её по каким-то причинам +вы не можете. Тогда может помочь, например, valgrind. + +2.1.4 Локальный стек или куча? + +Конечно, в локальном стеке выделение памяти происходит намного быстрее. + +10https://github.com/git/git/blob/master/wrapper.c +11https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_number_(programming) + +28 + + Например: в tracer 12 у меня есть дизассемблер13 и эмулятор x86-процессора 14. Когда я писал дизассемблер на +2.1. Работа с памятью Си +Глава 2. Си +Си (я делал это после того как длительное время писал на ЯП более высокого уровня — Python), я думал, что было +бы неплохо, чтобы он сам выделял память под структуру, заполнял её и возвращал указатель на нее, а в случае +ошибки дизассемблирования, возвращал бы NULL. + +Эстетически, это неплохо смотрится, в стиле высокоуровневых ЯП, к тому же, такой код наверное легче чита- +ется. Однако, дизассемблер и эмулятор x86-процессора работают в цикле, огромное количество раз в секунду и +эффективность здесь более чем важна. Так что, основной цикл у меня выглядит примерно так: + +while(true) +{ + +struct disassembled_instruction DA; + +bool DA_success=disassemble(&DA...); +if (DA_success==false) +break; + +bool emulate_success=try_to_emulate(&dDA); +if (emulate_success==false) + +break; + +}; + +Затрат на выделение памяти под структуры, описывающие дизассемблированную инструкцию, нет вовсе. А иначе, +нужно было бы на каждой итерации цикла вызывать malloc()/free(), каждая из которых, каждый раз, работала бы +со структурами кучи, и т.д.. + +Как известно, у x86-инструкций может быть вплоть до трех операндов, так что, в моей структуре, помимо кода + +инструкции, есть также и информация о трех операндах. Конечно, можно было бы оформить её примерно так: + +struct disassembled_instruction +{ + +int instruction_code; +struct operand *op1; +struct operand *op2; +struct operand *op3; + +}; + +... а в случае отсутствия какого либо операнда, пусть там будет NULL. Тем не менее, это снова выделение памяти + +в куче. + +Так что у меня сделано примерно так: + +struct disassembled_instruction +{ + +int instruction_code; +int operands_total; +struct operand op[3]; + +}; + +Такая структура занимает больше места в памяти. К тому же, трехоперандные инструкции очень редки в x86-коде, + +а здесь у меня пустой третий операнд хранится всегда. Однако, лишних манипуляций с памятью не происходит. + +Ну а если уж так сильно хочется сэкономить на третьем операнде, то можно не хранить третий операнд вовсе: +нетрудно вычислить размер структуры без одного операнда: sizeof(disassembled_instruction) - sizeof(struct +operand) и скопировать её куда-то, где она должен храниться. Ведь никто не запрещает нам использовать (и хра- +нить) не всю структуру а только её часть. А ф-ции работы с этой структурой могут не трогать в памяти третий +операнд вовсе и, таким образом, ошибок не будет. + +И даже более того: я специально сделал св��й дизассемблер именно так, чтобы он мог принимать на вход не + +инициализированную структуру, и мог работать даже если там осталась информация от предыдущих вызовов. + +Возможно, это уже слишком, но вы поняли идею. +Таким образом, если вы выделяете память под небольшие структуры заранее известного размера, или если + +скорость очень важна, то лучше подумать насчет выделения в локальном стеке. + +12http://yurichev.com/tracer-ru.html +13https://github.com/dennis714/x86_disasm +14https://github.com/dennis714/bolt/blob/master/X86_emu.c + +29 + + 2.2 Строки в Си +2.2. Строки в Си + +Глава 2. Си + +Причина, почему формат строки в Си именно такой (оканчивающийся нулем) вероятно историческая. В [15] мы +можем прочитать: + +A minor difference was that the unit of I/O was the word, not the byte, because the PDP-7 was a +word-addressed machine. In practice this meant merely that all programs dealing with character streams +ignored null characters, because null was used to pad a file to an even number of characters. + +В Си нет встроенных возможностей для удобной работы со строками, такими, какие имеются в ЯП более высокого + +уровня как конкатенация. + +Часто жалуются на неудобную конкатенацию строк (то есть, склеивание) в Си при помощи функции strcat(). +Также, многих раздражает sprintf(), под который нельзя толком заранее предсказать, сколько нужно выделять па- +мяти. + +Копирование строк при помощи strcpy() также неудобно — нужно думать, сколько же выделить байт под буфер. +Помимо всего прочего, неудобная работа со строками в Си, это источник огромного количества уязвимостей в ПО, +связанных с переполнениями буфера [19, 1.14.2]. + +Прежде всего, нужно задать себе вопрос, какие операции со строками нам нужны. Конкатенация (склеивание) +нужна чтобы 1) выдавать в лог сообщения; 2) конструировать строки и затем передавать (или записывать) их +куда-то. + +Для 1) можно использовать потоки (streams) — не конструируя строку, выдавать её по порциям, например: + +printf ("Date: "); +dump_date(stdout, date); +printf (" a="); +dump_a(stdout, a); +printf ("\n"); + +Подобное заменяется в Си++ выводом в ostream: + +cout << "Date: " << Date_ToString(date) << " a=" << a_ToString(a) << "\n"; + +Так быстрее и меньше требуется памяти для конструирования строк. +Кстати, ошибкой является писать так: + +cout << "Date: " + Date_ToString(date) + " a=" + a_ToString(a) + "\n"; + +Для неспешного вывода в лог небольшого кол-ва сообщений это нормально, но если таких сообщений очень + +много, то будут накладные расходы на их конкатенацию. + +Но все же строки иногда конструировать надо. + +Есть какие-то библиотеки для этого. К примеру, в Glib15 есть gstring.h16/ gstring.c17. +А в исходниках git можно найти strbuf.h18/ strbuf.c19. Собственно, подобные Си-библиотеки очень похожи: они +обеспечивают структуру данных, в которой есть некоторый буфер для строки, текущий размер буфера и текущий +размер строки в буфере. При помощи отдельных функций, можно добавлять новые строки или символы в буфер, +который, в свою очередь, будет автоматически увеличиваться или даже уменьшаться. + +В strbuf.c из git есть в том числе и ф-ция strbuf_addf(), работающая как sprintf(), но добавляющая строку- + +результат в буфер. + +Так программист освобождается от головной боли связанной с выделением памяти. При работе с этими биб- +лиотеками, практически невозможна ситуация переполнения буфера, если только не работать со структурой данных +самостоятельно. + +Типичная последовательность работы с такими библиотеками, выглядит так: + +• Инициализация структуры strbuf или GString. + +• Добавление строк и/или символов. + +15https://developer.gnome.org/glib/ +16https://github.com/GNOME/glib/blob/master/glib/gstring.h +17https://github.com/GNOME/glib/blob/master/glib/gstring.c +18https://github.com/git/git/blob/master/strbuf.h +19https://github.com/git/git/blob/master/strbuf.c + +30 + + 2.2. Строки в Си + +• Имеем сконструированную строку. + +• Модифицируем её если нужно. + +Глава 2. Си + +• Используем её как обычную Си-строку, записываем куда-то в файл, передаем по сети, и т.д.. + +• Освобождаем структуру. + +Кстати, конструирование строк чем-то напоминает Buffer20, ByteBuffer21 и CharBuffer22 в Java. + +2.2.1 Хранение длины строки + +Всегда хранить длину строки — это было принято в реализациях ЯП Pascal. Не смотря на исходы святых войн23 +между приверженцами Си и Pascal, все же, почти все библиотеки для хранения строк и работы с ними, хранят также +и текущую длину — просто потому что удобства от этого перевешивают необходимость пересчитывать это значение +после каждой модификации. + +Например, strlen() 24 больше не нужен вообще, длина строки известна всегда. Конкатенация строк работает +намного быстрее, потому что не нужно вычислять длину первой строки. Ф-ция сравнения строк в самом начале +может сравнить длины строк и если они не равны, тут же вернуть false, не начиная сравнивание символов в строках. +В всетевых библиотеках Oracle RDBMS, в функции работы со строками, зачастую передается строка и, отдельным +аргументом, её длина 25. Это не очень эстетично, это выглядит избыточно, зато очень удобно. Например, у нас есть +некоторая ф-ция, которой нужно в начале узнать, какую строку ей передали: + +void f(char *color) +{ + +if (strcmp (color, "red")==0) + +do_red(); + +else if (strcmp (color, "green")==0) + +do_green(); + +else if (strcmp (color, "blue")==0) + +do_blue(); + +else if (strcmp (color, "orange")==0) + +do_orange(); + +else if (strcmp (color, "yellow")==0) + +do_yellow(); +printf ("Unknown color!\n"); + +}; + +А вот если бы эта ф-ция имела длину входной строки, её можно было бы переписать так: + +void f(char *color, int color_len) +{ + +switch (color_len) +{ + +case 3: + +if (strcmp (color, "red")==0) + +do_red(); + +else + +break; + +case 4: + +goto unknown_color; + +if (strcmp (color, "blue")==0) + +do_blue(); + +else + +break; + +case 5: + +goto unknown_color; + +if (strcmp (color, "green")==0) + +20http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/Buffer.html +21http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/ByteBuffer.html +22http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/CharBuffer.html +23holy wars +24подсчёт длины строки +25http://blog.yurichev.com/node/64 + +31 + + 2.2. Строки в Си + +do_green(); + +Глава 2. Си + +else + +break; + +case 6: + +goto unknown_color; + +if (strcmp (color, "orange")==0) + +do_orange(); + +else if (strcmp (color, "yellow")==0) + +do_yellow(); + +else + +break; + +default: + +goto unknown_color; + +goto unknown_color; + +}; + +return; + +unknown_color: + +printf ("Unknown color!\n"); + +}; + +Конечно, с эстетической точки зрения, код выглядит ужасно. Тем не менее, мы здорово сократили количество +необходимых сравнений строк! Вероятно, для тех ситуаций, когда нужно как можно быстрее обрабатывать текстовые +строки, такой подход может улучшить ситуацию. + +2.2.2 Возврат строки + +Если некая ф-ция должна вернуть строку, имеются такие возможности: + +• 1: Возврат строки-константы, это самое простое и быстрое. + +• 2: Возврат строки через глобальный массив символов. Недостаток: массив один и каждый вызов ф-ции пере- + +записывает его содержимое. + +• 3: Возврат строки через буфер, заданный в аргументах ф-ции. Недостаток: нужно также передавать и длину + +буфера, и вообще его длину нельзя заранее правильно расчитать. + +• 4: Выделяем буфер нужного размера сами, записываем туда строку, возвращаем указатель. Недостаток: тра- + +тятся ресурсы на выделение памяти. + +• 5: Записываем строку в уже рассмотренный strbuf или GString или иную другую структуру, указатель на + +которую был передан в аргументах. + +2.2.3 + +1: Возврат строки-константы + +Первый вариант очень прост. Например: + +const char* get_month_name (int month) +{ + +switch (month) +{ +case 1: return "January"; +case 2: return "February"; +case 3: return "March"; +case 4: return "April"; +case 5: return "May"; +case 6: return "June"; +case 7: return "July"; +case 8: return "August"; +case 9: return "September"; +case 10: return "October"; +case 11: return "November"; + +32 + + 2.2. Строки в Си + +case 12: return "December"; +default: return "Unknown month!"; +}; + +}; + +Можно даже еще проще: + +const char* month_names[]={ + +"January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", +"September", "October", "November", "December" }; + +Глава 2. Си + +const char* get_month_name (int month) +{ + +if (month>=1 && month<=12) + +return month_names[month-1]; + +return "Unknown month!"; + +}; + +2.2.4 + +2: Через глобальный массив символов + +Так делает стандартная ф-ция asctime(). Следует помнить, что нужно использовать возвращенную строку перед +каждым следующим вызовом asctime(). + +Например, это правильно: + +printf("date1: %s\n", asctime(&date1)); +printf("date2: %s\n", asctime(&date2)); + +А это нет: + +char *date1=asctime(&date1); +char *date2=asctime(&date2); +printf("date1: %s\n", date1); +printf("date2: %s\n", date2); + +... ведь указатели date1 и date2 будут указывать на одно и то же место, и вывод printf() будет одинаковым. + +В git в hex.c 26 можно найти такое: + +char *sha1_to_hex(const unsigned char *sha1) +{ + +static int bufno; +static char hexbuffer[4][50]; +static const char hex[] = "0123456789abcdef"; +char *buffer = hexbuffer[3 & ++bufno], *buf = buffer; +int i; + +for (i = 0; i < 20; i++) { + +unsigned int val = *sha1++; +*buf++ = hex[val >> 4]; +*buf++ = hex[val & 0xf]; + +} +*buf = ’\0’; + +return buffer; + +} + +Строка возвращается фактически через глобальную переменную, определение её как static внутри ф-ции просто +напросто обеспечивает доступ к ней только из этой ф-ции. Но вот недостаток: после вызова sha1_to_hex() вы не +можете вызвать её повторно для получения второй строки до тех пор, пока не используете как-то первую, ведь она +затрется. Для того чтобы решить эту проблему здесь, по видимому, сделали сразу 4 буфера и каждый раз строка +возвращается в следующем. Но имейте ввиду — так можно делать если только вы уверены в том что вы делаете, + +26https://github.com/git/git/blob/master/hex.c + +33 + + это код на уровне “грязного хака”. Если вы вызовете эту ф-цию 5 раз и вам нужно будет использовать как-то строку +2.2. Строки в Си +Глава 2. Си +полученную при первом вызове, это может привести к трудновыявляемой ошибке. + +Кстати, обратите также внимание на то что переменная bufno не инициализируется, потому что используются + +только 2 младших её бита, к тому же, не важно, какое значение переменная будет содержать в самом начале. + +2.2.5 Стандартные ф-ции в Си для работы со строками + +Некоторые ф-ции, например, getcwd() не только заполняют буфер, но и возвращают указатель на него. Это для того +чтобы можно было писать что-то вроде: + +char buf[256]; +do_something (getcwd (buf, sizeof(buf))); + +... вместо: + +char buf[256]; +getcwd (buf, sizeof(buf)) +do_something (buf); + +strstr() и memmem() + +strstr() применяется для поиска строки в другой строке, либо чтобы узнать, есть ли там такая строка вообще. + +memmem() можно применять с этими же целями, но для поиска по буферу, в котором могут быть нули, либо по + +части строки. + +strchr() и memchr() + +strchr() применяется для поиска символа в строке, либо чтобы узнать, есть ли там такой символ вообще. + +memchr() можно применять с этими же целями, но для поиска по части строки. + +atoi(), atof(), strtod(), strtof() + +Ф-ции atoi()/atof() не могут сигнализировать об ошибке, а strtod()/strtof() , делая то же самое — могут. + +scanf(), fscanf(), sscanf() + +Извечный спор, что лучше, текстовые файлы или бинарные. Бинарные файлы быстрее и проще обрабатывать, зато +текстовые легче просматривать и редактировать в любом текстовом редакторе, к тому же, в UNIX имеется огромный +арсенал утилит для обработки текстов и строк. Но текстовые файлы нужно парсить. + +Ф-ции scanf() [6, 7.19.6/2] конечно же, регулярные выражения не поддерживают, однако при их помощи некоторые + +простые последовательности строк можно парсить. + +Пример #1 Генерируемый ядром Linux файл /proc/meminfo, начинается примерно так: + +MemTotal: +MemFree: +Buffers: +Cached: +SwapCached: +... + +1026268 kB +119324 kB +170796 kB +263736 kB +11428 kB + +Предположим, нам нужно узнать первое и третье число, игнорируя второе и остальные. Так это можно сделать: + +void read_proc_meminfo() +{ + +FILE *f=fopen("/proc/meminfo", "r"); +assert(f); +unsigned result1, result2; +if (fscanf (f, "MemTotal:\t%d kB\n" + +"MemFree:\t%*d kB\n" +"Buffers:\t%d kB\n", +&result1, &result2)==2) + +printf ("results: %d %d\n", result1, result2); + +34 + + 2.2. Строки в Си +}; + +fclose(f); + +Глава 2. Си + +Строка формата расходится на три строки, в реальности это одна: (1.2.2). N.B. Перевод строки задается как \n. +* в модификаторе scanf-строки указывает что число будет прочитано, но никуда записано не будет. Таким обра- +зом, это поле игнорируется. scanf()-функции возвращают кол-во не прочитанных полей (здесь их будет 3) а кол-во +записанных полей (2). + +Пример #2 Имеется текстовый файл с парами в каждой строке (ключ-значение): + +some_param1=some_value +some_param2=Lazy fox etc etc. +param3=Lorem Ipsum etc etc. +space here=value containing space +too long param, we should fail here=value + +Нужно просто читать оба поля: + +int main(int argc, char *argv[]) +{ + +assert(argc==2); +assert(argv[1]); +FILE *f=fopen (argv[1], "r"); +assert(f); +int line=1; +do +{ + +char param[16]; +char value[60]; +if (fscanf (f, "%16[^=]=%60[^\n]\n", param, value)==2) +{ + +printf ("param=%s\n", param); +printf ("value=%s\n", value); + +} +else +{ + +}; +line++; + +printf ("error at line %d\n", line); +return 0; + +} while (!feof(f) && !ferror(f)); + +}; + +%16[ˆ=] — это отдаленно напоминает регулярные выражения. Означает, читать 16 любых символов, кроме знака +“равно” (=). Затем, мы указываем scanf()-у, что далее должен быть этот самый знак (=). Затем пусть он читае�� 60 +любых символов, кроме символа перевода строки. В конце читаем символ перевода строки. + +Это работает, и поля ограничены длиной 16 и 60 символов. Поэтому на 5-й строке предсказуемо происходит + +ошибка, ведь там длина парамера (первое поле) длиннее. +Так можно парсить несложные форматы, даже CSV27. +Однако, нельзя забывать о том что scanf()-функции не способны прочитать пустую строку там где задается +модификатор %s. Поэтому, этим методом невозможно парсить файл с ключами-значениями, где есть отсутствующие +ключи или значения. + +Засада #1 Если использовать %d в строке формата, scanf() подразумевает что это 32-битный int и на x86 и на +x64 процессорах. + +Частой ошибкой является писать нечто подобное: + +char a[10]; + +scanf ("%d %d %d %d", &a[0], &a[1], &a[2], &[3]); + +27Comma-separated values + +35 + + Символы (или байты) лежат “в притык” друг к другу. Когда scanf() будет обрабатывать первое значение, он будет +Глава 2. Си + +2.2. Строки в Си +считать его за 32-битный int, и “затрет” остальные три, рядом лежащие. И так далее. + +strspn(), strcspn() + +strspn() часто применяется для того чтобы удостовериться, что некая строка полностью состоит из нужных сим- +волов: + +if (strspn(s, "1234567890") == strlen(s)) ... OK +... +if (strspn(IPv4, "1234567890.") == strlen(IPv4)) ... OK +... +if (strspn(IPv6, "0123456789AaBbCcDdEeFf:.") == strlen(IPv6)) ... OK + +Либо для того чтобы пропустить начало строки: + +const char *whitespaces = " \n\r\t"; +*buf += strspn(*buf, whitespaces); // skip whitespaces at start + +strcspn() это обратная ф-ция, её можно использовать для пропуска всех символов в начале строки, не попада- + +ющих под множество символов: + +s += strcspn(s, whitespaces); // first, skip anything till whitespaces +s += strspn(s, whitespaces); // then skip whitespaces +// here ’s’ is pointing to the part of string after whitespaces + +strtok() и strpbrk() + +Обе ф-ции служат для разбиения строки на подстроки, отделенные друг от друга разделительными символами 28. +Только strtok() модифицирует исходную строку (и таким образом, получаемые подстроки сразу можно использовать +как отдельные Си-строки), а strpbrk() нет, он только возвращает указатель на следующую подстроку. + +2.2.6 Unicode + +Unicode в наше время это важно. Наиболее популярные способы его применения это: + +• UTF-8 Популярно в UNIX-системах. Сильное приемущество: можно продолжать пользоваться многими стан- + +дартными (и не только) ф-циями для обработки строк. + +• UTF-16 Используется в Windows API. + +UTF-16 + +Под каждый символ отводят 16-битный тип wchar_t. + +Для объявления строк с таким типом, используется макрос L: + +L"hello world" + +Для работы с wchar_t вместо char, имеется целый класс функций-двойников с символом w в названии, например: + +fwprintf(), wcscmp(), wcslen(), iswalpha(). + +Windows В Windows, если некто хочет писать программу сразу в двух версиях, с использованием Unicode и без, +для этого есть тип tchar, в зависимости от объявленной переменной препроцессора UNICODE, он будет либо char +либо wchar_t 29. Для этого же имеется макрос_T(...): + +_T("hello world") + +В зависимости от выставленной переменной препроцессора UNICODE, она будет определена как char или wchar_t. +В заголовочном файле tchar.h есть масса ф-ций, меняющих свое поведение в зависимости ��т этой переменной. + +28delimiter +29Одновременные сборки с Unicode и без были популярна во времена популярности как Windows NT/2000/XP так и Windows 95/98/ME. + +Вторая линейка плохо поддерживала Unicode + +36 + + 2.2.7 Списки строк +2.3. Ваши собственные структуры данных в Си + +Глава 2. Си + +Самый простой список строк, это просто набор строк оканчивающийся нулем. Например, в Windows API, в библиотеке +Common Dialogs так 30 передаются список допустимых расширений файлов для диалогового окна: + +// Initialize OPENFILENAME +ZeroMemory(&ofn, sizeof(ofn)); +... +ofn.lpstrFilter = "All\0*.*\0Text\0*.TXT\0"; +... + +// Display the Open dialog box. + +if (GetOpenFileName(&ofn)==TRUE) + +... + +2.3 Ваши собственные структуры данных в Си + +2.3.1 Списки в Си + +Списки это связный набор элементов. Односвязный список — это когда у каждого элемента есть ссылка на следу- +ющий. Двусвязный список — когда у элемента есть ссылки на следующий и на предыдущий. + +У списков есть серьезное преимущество перед массивами: в список легко добавлять элемент в произвольное +место, так и удалять. В качестве недостатков: тратится много памяти для поддержания самих структур списка, а +также нет возможности индексировать список как массив. + +Односвязный список + +Самый легкий для реализации. В структуре предназначенной для связывания в список, достаточно добавить где-то +ссылку на следующий элемент, обычно это поле называется next: + +struct some_object +{ + +... +... +struct some_object* next; + +}; + +NULL в next означает что этот элемент является последним в списке. +Операция прохода по такому списку становится очень простой: + +for (struct some_object *i=list; i!=NULL; i=i->next) + +... + +Для вставки нового элемента, нужно вначале найти последний элемент: + +for (struct some_object *i=list; i->next!=NULL; i=i->next); +struct some_object *last_element=i; + +... а затем, создав новую структуру, записать указатель на нее в next: + +struct some_object *new_object=calloc(1, sizeof(struct some_object)); +// populate new_object with data +last_element->next=new_object; + +calloc() отличается от malloc() тем что обнуляет всё выделенное место, а значит в поле next нового элемента + +сразу будет NULL 31. + +Поиск нужного элемента это просто проход по всему списку и сравнение каждого элемента с искомым, до тех + +пор, пока не найдется то что нужно. + +Удаление элемента: найти предыдущий элемент и следующий, у предыдущего в next установить указатель на + +следующий элемент, затем освободить блок памяти выделенный для текущего элемента. + +30http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms646829(v=vs.85).aspx +31Об “инициализации” структур, читайте также здесь: (2.4.1). + +37 + + Самый первый элемент списка называется “list head”. Структуру самого первого элемента можно определить +2.3. Ваши собственные структуры данных в Си +Глава 2. Си +как локальную или глобальную переменную. Но тогда удалять первый элемент списка будет неудобно. А с другой +стороны, можно определить указатель на первый элемент списка, тогда будет проще этому указателю присвоить +другой элемент, который будет первым. + +Двусвязный список + +Это почти то же самое, только, помимо указателя на следующий элемент, хранится еще и указатель на предыдущий. +Если элемент первый, то указатель на предыдущий элемент может быть NULL, либо он может указывать сам на +себя (кому как удобнее). + +Работая с двусвязным списком, легче находить предыдущие элементы, например, когда нужно удалить какой-то +элемент. А также можно перебирать элементы с конца списка до начала. Но памяти на это тратится немного больше. +Нередко, двусвязный список также является кольцевым, т.е., первый и последний элементы указывают друг на +друга. Например, так сделано в std::list в C++ STL [19, 2.4.2]. Это значительно ускоряет поиск последнего элемента +(не нужно перебирать все элементы). + +Windows API + +Здесь, да и много где в ядре Windows, применяются две примитивные структуры: + +typedef struct _LIST_ENTRY { + +struct _LIST_ENTRY *Flink; +struct _LIST_ENTRY *Blink; + +} LIST_ENTRY, *PLIST_ENTRY, *RESTRICTED_POINTER PRLIST_ENTRY; + +typedef struct _SINGLE_LIST_ENTRY { + +struct _SINGLE_LIST_ENTRY *Next; +} SINGLE_LIST_ENTRY, *PSINGLE_LIST_ENTRY; + +Эти структуры нельзя назвать самостоятельными, они скорее предназначены для встраивания в другие структу- + +ры. Например, нам нужно объединить в список структуру описывающую цвет: + +struct color +{ + +int R; +int G; +int B; +LIST_ENTRY list; + +}; + +Теперь в вашей структуре есть также и ссылка на предыдущий элемент и на следующий. Для работы со струк- + +турами использующие эти списки, в Windows есть набор ф-ций 32. + +Linux + +В ядре Linux работа с простыми двусвязными списками, описывается в файле /include/linux/list.h 33. + +Там это много где используется, в ядре версии 3.12 по крайней мере 2900 упоминаний “struct list_head”. + +Glib + +Напрашивается мысль, а нельзя ли выделить отдельную структуру для элемента списка, и не встраивать лишних +полей в свои структуры? Можно, например, так сделано в glist.h 34 в Glib: + +struct _GList +{ + +gpointer data; +GList *next; +GList *prev; + +}; + +32http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/ff563802(v=vs.85).aspx +33http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/list.h +34https://github.com/GNOME/glib/blob/master/glib/glist.h + +https://developer.gnome.org/glib/2.37/ + +glib-Doubly-Linked-Lists.html + +38 + + data может указывать на какой угодно объект, на любую существующую структуру, в которой вы ничего не +2.4. Объектно-ориентированное программирование в Си +Глава 2. Си +хотите менять, это также называется “opaque pointer”. Конечно, с эстетической точки зрения, это лучше. Но нельзя +забывать, что тогда на каждый элемент вашего списка, будет приходится уже два выделенных блока памяти + еще +затраты на поддержания самих блоков памяти в куче(2.1.3). + +Таким образом, подобное решение оправдано там, где экономия памяти менее важна. + +2.3.2 Бинарные деревья в Си + +Бинарные деревья — одна из важнейших структур данных в компьютерных науках. Чаще всего они используются +для хранения пар “ключ-значение”. Это то что в Си++ STL35 реализовано в std::map. + +Упрощенно говоря, по сравнению со списками, выборка у деревьев происходит намного быстрее. С другой сто- + +роны, добавление элемента в дерево может происходить медленнее. + +В стандартных библиотеках Си, нет работы с деревьями, но кое-что есть в POSIX36 (tsearch(), twalk(), tfind(), + +tdelete()) 37. + +Это семейство ф-ций активно используется в Bash 4.2, BIND 9.9.1, GCC — там можно посмотреть, как это + +использовать. + +В Glib имеется также свои ф-ции для работы с деревьями, определенные в gtree.h 38. +Множество (std::set в Си++ STL) можно реализовать так же просто при помощи бинарных деревьев, достаточно + +просто не хранить значение, а хранить только ключ. + +2.3.3 Еще кое что + +Структуры данных описывающие какие-либо коллекции, могут также содержать и указатели на ф-ции для работы +с элементами, например, ф-ции сравнения, копирования, и т.д.. + +К примеру в GTree в Glib: + +struct _GTree +{ + +Листинг 2.1: gtree.c + +*root; + +GTreeNode +GCompareDataFunc key_compare; +GDestroyNotify +GDestroyNotify +gpointer +guint +gint + +key_destroy_func; +value_destroy_func; +key_compare_data; +nnodes; +ref_count; + +}; + +Задав ф-цию сравнения ключей, значений, а также ф-цию освобождения памяти (в g_tree_new_full()), ф-ции +работы с деревьями в Glib смогут самостоятельно сравнивать два дерева, либо освобождать все структуры связанные +с деревом. + +2.4 Объектно-ориентированное программирование в Си + +Как известно, в Си нет поддержки ООП, она есть в Си++, тем не менее, в “чистом” Си вполне можно программи- +ровать в стиле ООП. + +ООП, коротко говоря, это явное разделение на объекты и методы. В Си структуры легко могут представляться + +объектами, а обычные ф-ции — методами. + +2.4.1 Инициализация структур + +В Си++ у классов имеются конструкторы. Если вам нужно каким-то особенным образом инициализировать струк- +туру, вам и в Си придется делать подобную ф-цию. Но если структура простая, то её можно инициализировать при +помощи calloc() 39 или bzero()(2.5.3). + +35Standard Template Library +36Portable Operating System Interface +37http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009696799/functions/tsearch.html +38https://github.com/GNOME/glib/blob/master/glib/gtree.h +39Это тоже самое что и malloc() + заполнение выделенной памяти нулями + +39 + + Все int-переменные становятся нулями. Нулевое значение bool в C99(2.5.10) и Си++ это false, так же как и +2.4. Объектно-ориентированное программирование в Си +Глава 2. Си +BOOL в Windows API. Все указатели становятся NULL. И даже вещественный ноль представляемый в формате IEEE +754 это также все ноли во всех битах. + +Если в структуре присутствуют указатели на другие структуры, то NULL может означать “отсутствие объекта”. +Помимо всего прочего, неинициализированные глобальные переменные также обнуляются [6, 6.7.8.10]. +Инициализация это важный момент. Очень трудно искать ошибки связанные с работой с неинициализированными +переменными, а в случае со структурами, компилятор не предупредит, если вы используете переменную оттуда без +инициализации. + +2.4.2 Деинициализация структур + +Если в структуре есть ссылки на другие структуры, то их нужно освобождать. В простом случае, обычным вы- +зовом free(). Кстати, вот почему free() может принимать на вход NULL, это чтобы можно было просто писать +free(s->field) вместо if (s->field) free(s->field), так короче. + +2.4.3 Копирование структур + +Если структура простая, то её можно копировать обычным побайтовым копированием memcpy()(2.5.2). Если в +такой манере скопировать структур��, в которой есть указатели на другие структуры, то это будет называться “shallow +copy” 40. И напротив, deep copy — это копирование структуры плюс всех связанных с ней структур (это дольше). + +Вот почему может быть удобнее хранить строку в структуре как обычный массив символов фиксированной длины. +Такого, например, очень много в Windows API. Такую структуру легко скопировать, её хранение требует меньших +накладных расходов 41 в куче. Но с другой стороны, придется согласиться с ограничением на длину строки. + +Помимо всего прочего, структуру можно копировать просто так: s1=s2 — в итоге генерируется код, копирющий + +все поля по порядку. И это наверное легче читается чем вызов memcpy() на этом же месте. + +2.4.4 Инкапсуляция + +Си++ предлагает инкапсуляцию (сокрытие информации). Например, вы не можете написать программу модифи- +цирующую защищенное поле в классе, это защита на стадии компиляции [19, 1.7.3]. + +В Си этого нет, поэтому тут нужно больше дисциплины. +Впрочем, можно попытаться “защитить” структуру “от посторонних глаз”. Например, в Glib, имеется библиотека +для работы с деревьями. В заголовочном файле gtree.h42 нет описания самой структуры (она есть только в gtree.c 43), +а есть только forward declaration(1.2.1). Так разработчики Glib могут понадеятся что пользователи GTree постараются +не пользоваться отдельными полями в структуре напрямую. + +Но у такого метода есть и обратная сторона: могут быть крохотные однострочные ф-ции вроде “вернуть длину + +строки” в strbuf(2.2), например: + +typedef struct _strbuf +{ + +char *buf; +unsigned strlen; +unsigned buflen; + +} strbuf; + +unsigned strbuf_get_len(strbuf *s) +{ + +return s->strlen; + +}; + +Если компилятору на стадии компиляции доступно и описание структуры и тело ф-ции, то в каком-то месте, +вместо вызова strbuf_get_len() он может сделать эту ф-цию как inline-овую, вставить её тело прямо на том же +место и сэкономить на вызове другой ф-ции. Но если эта информация компилятору недоступна, то он оставит +вызов strbuf_get_len() как есть. + +То же самое касается поля buf в структуре strbuf. Компилятор может генерировать куда более эффективный +код, если этот сгенерированный машинный код сможет обращаться к полям структур на прямую, а не вызывать +суррогатные функции-“методы”. + +40https://en.wikipedia.org/wiki/Object_copy +41overhead +42https://github.com/GNOME/glib/blob/master/glib/gtree.h +43https://github.com/GNOME/glib/blob/master/glib/gtree.c + +40 + + 2.5 Стандартные библиотеки Си +2.5. Стандартные библиотеки Си + +Глава 2. Си + +2.5.1 + +assert + +Как известно, этот макрос часто используется для валидации 44 заданных значений. Например, если ваша ф-ция +работает с датой, вы, вероятно, захотите написать в её начале что-то вроде: assert (month>=1 && month<=12). + +Вот то о чем нужно помнить: стандартный макрос assert() доступен только в отладочных (debug) сборках. В + +release, где объявлена переменная NDEBUG, все выражения как бы исчезают. Поэтому писать, например, assert(f=malloc(...)) +неверно. Впрочем, вы возможно захотите использовать что-то вроде assert(object->get_something()==123). + +В макросах assert можно также указыват�� небольшие сообщения об ошибках: вы увидите их если выражение “не + +сойдется”. Например, в исходниках LLVM45 можно встретить такое: + +assert(Index < Length && "Invalid index!"); +... +assert(i + Count <= M && "Invalid source range"); +... +assert(j + Count <= N && "Invalid dest range"); + +Текстовая строка имеет тип const char* , и она никогда не NULL. Таким образом, можно дописать к любому + +выражению ... && true не меняя его смысл. + +Макрос assert() можно также вводить и для документации кода. +Например: + +Листинг 2.2: GNU Chess + +int my_random_int(int n) { + +int r; + +ASSERT(n>0); + +r = int(floor(my_random_double()*double(n))); +ASSERT(r>=0&&rargs, Prog*); +a = p->as; +s = p->scond; +strcpy(sc, extra[s & C_SCOND]); +if(s & C_SBIT) + +strcat(sc, ".S"); + +if(s & C_PBIT) + +strcat(sc, ".P"); + +if(s & C_WBIT) + +strcat(sc, ".W"); + +if(s & C_UBIT) + +/* ambiguous with FBIT */ + +strcat(sc, ".U"); + +if(a == AMOVM) { + +if(p->from.type == D_CONST) + +sprint(str, " + +%A%s + +%R,%D", a, sc, &p->from, &p->to); + +else +if(p->to.type == D_CONST) + +sprint(str, " + +%A%s + +%D,%R", a, sc, &p->from, &p->to); + +sprint(str, " + +%A%s + +%D,%D", a, sc, &p->from, &p->to); + +else + +} else +if(a == ADATA) + +sprint(str, " + +%A + +%D/%d,%D", a, &p->from, p->reg, &p->to); + +else +if(p->as == ATEXT) + +sprint(str, " + +%A + +%D,%d,%D", a, &p->from, p->reg, &p->to); + +else +if(p->reg == NREG) + +sprint(str, " + +%A%s + +%D,%D", a, sc, &p->from, &p->to); + +else +if(p->from.type != D_FREG) + +sprint(str, " + +%A%s + +%D,R%d,%D", a, sc, &p->from, p->reg, &p->to); + +else + +sprint(str, " + +%A%s + +%D,F%d,%D", a, sc, &p->from, p->reg, &p->to); + +return fmtstrcpy(fp, str); + +} + +(http://plan9.bell-labs.com/sources/plan9/sys/src/cmd/5c/list.c) + +Ф-ция Pconv() будет вызвана если в строке формата будет встречен %P. Затем она копирует созданную строку +при помощи fmtstrcpy(). Кстати, эта ф-ция и сама использует другие объявленные модификаторы, такие как %A, +%D, и т.д.. + +43 + + В glibc есть нестандартное расширение 51, позволяющее объявлять свои модификаторы, но это deprecated. +2.5. Стандартные библиотеки Си + +Глава 2. Си +Попробуем определить свои собственные модификаторы для Mac-адреса и для вывода байта в бинарном виде: + +#include +#include +#include + +static int printf_arginfo_M(const struct printf_info *info, size_t n, int *argtypes) +{ + +if (n > 0) + +argtypes[0] = PA_POINTER; + +return 1; + +} + +static int printf_output_M(FILE *stream, const struct printf_info *info, const void *const *args) +{ + +const unsigned char *mac; +int len; + +mac = *(unsigned char **)(args[0]); + +len = fprintf(stream, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", + +mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]); + +return len; + +} + +static int printf_arginfo_B(const struct printf_info *info, size_t n, int *argtypes) +{ + +if (n > 0) + +argtypes[0] = PA_POINTER; + +return 1; + +} + +static int printf_output_B(FILE *stream, const struct printf_info *info, const void *const *args) +{ + +uint8_t val = *(int*)(args[0]); + +for (int i=7; i>=0; i--) + +fprintf(stream, "%d", (val>>i)&1); + +return 8; + +} + +int main() +{ + +uint8_t mac[6] = { 0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55 }; + +register_printf_function (’M’, printf_output_M, printf_arginfo_M); +register_printf_function (’B’, printf_output_B, printf_arginfo_B); + +printf("%M\n", mac); +printf("%B\n", 0xab); + +return 0; + +}; + +52 + +51http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Customizing-Printf.html +52Основа для примера взята отсюда: http://codingrelic.geekhold.com/2008/12/printf-acular.html + +44 + + 2.5. Стандартные библиотеки Си + +Это компилируется с предупреждениями: + +Глава 2. Си + +1.c: In function ’main’: +1.c:48:2: warning: ’register_printf_function’ is deprecated (declared at /usr/include/printf.h + +:106) [-Wdeprecated-declarations] + +1.c:49:2: warning: ’register_printf_function’ is deprecated (declared at /usr/include/printf.h + +:106) [-Wdeprecated-declarations] + +1.c:51:2: warning: unknown conversion type character ’M’ in format [-Wformat] +1.c:52:2: warning: unknown conversion type character ’B’ in format [-Wformat] + +GCC умеет следить за соответствиями модификаторов в printf-строке и аргументами в вызове printf(), но здесь + +ему встречаются незнакомые модификаторы, о чем он предупреждает. + +Тем не менее, наша программа работает: + +$ ./a.out +00:11:22:33:44:55 +10101011 + +2.5.6 + +atexit() + +При помощи atexit() можно добавить ф-цию, автоматически вызываемую перед выходом из вашей программы. +Кстати, программы на Си++ именно при помощи atexit() добавляют деструкторы глобальных объектов. + +Можно попробовать: + +#include + +std::string s="test"; + +int main() +{ +}; + +В листинге на ассемблере найдем конструктор этого глобального объекта: + +??__Es@@YAXXZ PROC +; Line 3 + +Листинг 2.4: MSVC 2010 + +; ‘dynamic initializer for ’s’’, COMDAT + +push +mov +push +mov + +ebp +ebp, esp +OFFSET $SG22192 +ecx, OFFSET ?s@@3V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@A + +; s + +call + +??0?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@QAE@PBD@Z ; std:: + +basic_string,std::allocator >::basic_string,std::allocator > + +push +call +add +pop +ret +??__Es@@YAXXZ ENDP + +OFFSET ??__Fs@@YAXXZ +_atexit +esp, 4 +ebp +0 + +??__Fs@@YAXXZ PROC + +COMDAT + +; ‘dynamic atexit destructor for ’s’’ + +; ‘dynamic initializer for ’s’’ + +; ‘dynamic atexit destructor for ’s’’, + +push +mov +mov + +ebp +ebp, esp +ecx, OFFSET ?s@@3V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@A + +; s + +call + +??1?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@QAE@XZ ; std:: + +basic_string,std::allocator >::~basic_string,std::allocator > + +pop + +ebp + +45 + + 2.5. Стандартные библиотеки Си +ret +??__Fs@@YAXXZ ENDP + +0 + +; ‘dynamic atexit destructor for ’s’’ + +Глава 2. Си + +Конструктор, конструируя, также регистрирует деструктор объекта в atexit(). + +2.5.7 bsearch(), lfind() + +Удобные ф-ции для поиска чего-либо где-либо. + +Разница между ними только в том что lfind() просто ищет заданное, а bsearch() требует отсортированный массив + +данных, но зато может искать быстрее 53 54. + +К примеру, поиск строки в массиве указателей на строки: + +#include +#include +#include + +static int my_stricmp (const char *p1, const char **p2) +{ + +//printf ("p1=%s p2=%s\n", p1, *p2); // debug +return stricmp (p1, *p2); + +}; + +int find_string_in_array_of_strings(const char *s, const char **array, size_t array_size) +{ + +void *found=lfind (s, array, &array_size, sizeof(char*), my_stricmp); +if (found) + +return (char**)found-array; + +return -1; // string not found + +else + +}; + +int main() +{ + +const char* strings[]={"string1", "hello", "world", "another string"}; +size_t strings_t=sizeof(strings)/sizeof(char*); + +printf ("%d\n", find_string_in_array_of_strings("world", strings, strings_t)); +printf ("%d\n", find_string_in_array_of_strings("world2", strings, strings_t)); + +}; + +Свой собственный stricmp() нужен потому что lfind() будет передавать в него указатель на искомую строку, а +также на место в массиве где записан указатель на строку, но не сама строка. Если бы это был массив строк +фиксированной длины, тогда можно было бы воспользоваться стандартным stricmp(). + +Кстати, точно также ф-ци�� сравнения задается и для qsort(). +lfind() возвращает указатель на место в массиве где ф-ция my_stricmp() сработала выдав 0. Далее вычисляем +разницу между адресом этого места и адресом начала самого массива. Учитывая арифметику указателей(1.3.7), в +итоге получается кол-во элементов между этими адресами. + +Реализуя ф-цию сравнивания, можно искать строку в каком угодно массиве. Пример из OpenWatcom: + +int MyComp( const void *p1, const void *p2 ) { + +Листинг 2.5: \bld\pbide\defgen\scan.c + +KeyWord + +*ptr; + +ptr = (KeyWord *)p2; +return( strcmp( p1, ptr->str ) ); + +} + +static int CheckReservedWords( char *tokbuf ) { + +53методом половинного деления, и т.д. +54разница еще также в том что bsearch() есть в стандарте [6], а lfind() нет, он есть только в POSIX и в MSVC, но эти функции + +достаточно просты, чтобы их реализовать самому + +46 + + 2.5. Стандартные библиотеки Си + +*match; + +KeyWord + +Глава 2. Си + +match = bsearch( tokbuf, ReservedWords, + +sizeof( ReservedWords ) / sizeof( KeyWord ), +sizeof( KeyWord ), MyComp ); + +if( match == NULL ) { +return( T_NAME ); + +} else { + +return( match->tok ); + +} + +} + +Здесь имеется отсортированный по первому полю массив структур ReservedWords, выглядящий так: + +Листинг 2.6: \bld\pbide\defgen\scan.c + +typedef struct { + +char +int +} KeyWord; + +*str; +tok; + +static KeyWord ReservedWords[] = { + +"__cdecl", +"__export", +"__far", +"__fortran", +"__huge", + +T_CDECL, +T_EXPORT, +T_FAR, +T_FORTRAN, +T_HUGE, + +.... +}; + +bsearch() ищет строку сравнивая её со строкой в первом поле структуры. Здесь можно применить именно +bsearch(), потому что массив уже отсортированный. Иначе пришлось бы использовать lfind(). Вероятно, несор- +тированный массив можно вначале отсортировать при помощи qsort(), а затем уже использовать bsearch(), если +вам нравится такая идея. + +Точно так же можно искать что угодно, где угодно. Пример из BIND 9.9.1 55: + +Листинг 2.7: backtrace.c + +static int +symtbl_compare(const void *addr, const void *entryarg) { + +const isc_backtrace_symmap_t *entry = entryarg; +const isc_backtrace_symmap_t *end = + +&isc__backtrace_symtable[isc__backtrace_nsymbols - 1]; + +if (isc__backtrace_nsymbols == 1 || entry == end) { + +if (addr >= entry->addr) { + +/* + +* If addr is equal to or larger than that of the last +* entry of the table, we cannot be sure if this is +* within a valid range so we consider it valid. +*/ + +return (0); + +} +return (-1); + +} + +/* entry + 1 is a valid entry from now on. */ +if (addr < entry->addr) + +return (-1); + +else if (addr >= (entry + 1)->addr) + +return (1); + +55https://www.isc.org/downloads/bind/ + +47 + + 2.5. Стандартные библиотеки Си +return (0); +} + +... + +/* + +Глава 2. Си + +* Search the table for the entry that meets: +* entry.addr <= addr < next_entry.addr. +*/ + +found = bsearch(addr, isc__backtrace_symtable, isc__backtrace_nsymbols, + +sizeof(isc__backtrace_symtable[0]), symtbl_compare); + +if (found == NULL) + +result = ISC_R_NOTFOUND; + +Таким образом, можно обойтись без того чтобы писать каждый раз цикл for() для перебирания элементов, и + +т.д.. + +2.5.8 + +setjmp(), longjmp() + +В каком-то смысле, это реализация исключений в Си. + +jmp_buf это просто структура содержащая в себе набор регистров, но самые важные: это адрес текущей инструк- + +ции и адрес указателя стека. + +Всё что делает setjmp() это просто записывает текущие регистры процессора в эту структуру. А всё что делает + +longjmp() это восстанавливает состояние регистров. + +Это часто используется для возврата из каких-то глубоких мест наружу, обычно, в случае ошибок. Собственно, + +как и исключения в Си++. + +Например, в Oracle RDBMS, когда происходит некая ошибка, и пользователь видит код и сообще��ие об ошибке, + +в реальности, там срабатывает longjmp() откуда-то из глубины. Для того же это используется и в Bash. + +Этот механизм даже немного гибче чем исключения в других ЯП — нет никаких проблем устанавливать точки + +возврата в каких угодно местах программы и затем возвращаться туда по мере необходимости. + +Пофантазируя, можно даже сказать что longjmp() это такой супер-мега-goto, обходящий блоки, ф-ции, и вос- + +станавливающий состояние стека. + +Однако, нельзя забывать, что всё что восстанавливает longjmp() это регистры процессора. Выделенная память +остается выделенной, никаких деструкторов, как в Си++, вызвано не будет. Никакого RAII здесь нет. С другой +стороны, так как часть стека просто аннулируется, память выделенная при помощи alloca()(2.1.1) будет также +аннулирована. + +2.5.9 + +stdarg.h + +Тут ф-ции для обработки переменного количества аргументов. Как минимум ф-ции семейства printf() и scanf() +такие. + +Засада #1 + +Переменную типа va_list можно использовать только один раз, если нужно больше, их нужно копировать: + +va_list v1, v2; +va_start(v1, fmt); +va_copy(v2, v1); +// use v1 +// use v2 +va_end(v2); +va_end(v1); + +2.5.10 + +srand() и rand() + +ГПСЧ56 из стандартной библиотеки очень низкокачественный, к тому же генерирует только числа в пределах +0..32767. Его лучше не использовать. + +56Генератор псевдослучайных чисел + +48 + + 2.6 Стандарт Си C99 +2.6. Стандарт Си C99 + +Текст стандарта: [6]. + +Глава 2. Си + +Этот стандарт поддерживается в GCC, Clang, Intel C++, но не в MSVC, и не ясно, будет ли он там поддерживаться + +вообще. + +Чтобы включить его поддержку в GCC, нужно добавить ключ компилятора -std=c99. + +49 + + Глава 3. Си++ + +Глава 3 + +Си++ + +3.1 Кодирование имен + +В Си к именам прибавляется спереди символ подчеркивания, и ваша ф-ция с именем function может иметь имя +в объектом файле _function. + +В Си++ возможна перегрузка операторов, следовательно, несколько ф-ций могут иметь одно и то же имя, но +разные типы. С другой стороны, загрузчик ОС и линкер могут работать только с обычными именами ф-ций (или +символов) и ничего про Си++ не знают. Следовательно, имеется потребность кодировать имя функции, типы аргу- +ментов, тип возвращаемого значения, возможно имя класса, в одну строку. + +К примеру, конструктор класса box объявленный следующим образом: + +box::box(int color, int width, int height, int depth) + +... в соглашениях MSVC, будет иметь следующее внутреннее имя: ??0box@@QAE@HHHH@Z — например, четыре + +символа H означают четыре подряд идущих аргумента типа int. + +Это называется name mangling. + +Вот зачем в заголовочных файлах нужна директива extern "C": + +__cplusplus + +#ifdef +extern "C" { +#endif + +void foo(int a, int b); + +__cplusplus + +#ifdef +} +#endif + +Это означает что foo() написана на Си, скомпилирована как ф-ция Си и будет иметь имя в объектных файлах + +_foo. + +Если этот заголовочный файл подключить к проекту на Си++, то компилятор будет знать, что имя ф-ции _foo. +Без этого объявления, компилятор будет искать в объектных файлах ф-цию с внутренним именем ?foo@@YAXHH@Z. + +Таким образом, эта директива необходима для подключе��ия Си-библиотек к Си++-проектам. + +А ifdef делает эту директиву видимой только в Си++. +Еще о name mangling : [19, 1.17]. + +3.2 Объявления в Си++ + +3.2.1 C++11: auto + +Пользуясь STL, иногда надоедает каждый раз определять тип итератора вроде: + +50 + + 3.3. Элементы языка Си++ +for (std::list::iterator it=list.begin(); it!=list.end(); it++) + +Глава 3. Си++ + +Тип it вполне можно получить из list.begin(), поэтому, в начиная со стандарта C++11 можно использовать + +auto: + +for (auto it=list.begin(); it!=list.end(); it++) + +3.3 Элементы языка Си++ + +3.3.1 + +references + +Это то же что и указатели (1.3.7), но “обезопасенные” (safe), потому что работая с ними, труднее сделать ошибку [8, +8.3.2]. + +Например, reference всегда должен указывать объект того же типа и не может быть NULL [2, 8.6]. Более того, + +reference-ы нельзя менять, нельзя его заставить указывать на другой объект (reseat) [2, 8.5]. + +В [19, 1.7.1] продемонстрировано, что на уровне x86-кода, это одно и то же. +Как и указатели, reference также можно возвращать из ф-ций, например: + +#include + +int& use_count() +{ + +static int uc=1000; // starting value +return uc; + +}; + +void main() +{ + +std::cout << ++use_count() << std::endl; +std::cout << ++use_count() << std::endl; +std::cout << ++use_count() << std::endl; +std::cout << ++use_count() << std::endl; + +}; + +Это выведет предсказуемое: + +1001 +1002 +1003 +1004 + +Если посмотреть что сгенерировалось на языке ассемблера, то можно увидеть что use_count() просто возвра- + +щает указатель на uc, а в main() происходит инкремент значения по этому указателю. + +3.4 Ввод/вывод + +Часто есть необходимость выводить в ostream целые структуры, а каждый раз выводить их по одному полю это +неудобно. Иногда это решается добавлением метода ToString() в класс. Другое решение это сделать свободную +ф-цию для вывода вроде: + +ostream& operator<< (ostream &out, const Object &in) +{ + +out << "Object. size=" << in.size << " value=" << in.value << " "; + +return out; + +}; + +Теперь можно отправлять объекты прямо в ostream: + +Object o1, o2; +... +cout << "o1=" << o1 << " o2=" << o2 << endl; + +51 + + А для того чтобы ф-ция вывода могла обращаться к любым полям класса, её можно сделать friend. Впрочем, +3.5. Темплейты +Глава 3. Си++ +имеется также такая точка зрения, что подобные ф-ции не следует делать friend для сохранения энкапсуляции [12, +Item 23 Prefer non-member non-friend functions to member functions]. + +3.5 Темплейты + +Темплейты нужны обычно для того чтобы сделать класс универсальным для нескольких типов данных. К примеру, +std::string в реальности это std::basic_string, +а std::wstring это std::basic_string. + +Нередко подобное делают и для типов float/double/complex и даже int. Некий математический алгоритм может +быть описан один раз, но скомпилирован сразу в нескольких версиях, для работы со всеми этими типами данных. + +Таким образом, можно описывать алгоритмы только один раз, но работать они будут для разных типов. + +Простейшие примеры это ф-ции max, min, swap , работающие для любых типов, переменные которых можно срав- +нивать и присваивать. Потом, вы можете написать свою реализацию BigInt, и если там присутствует оператор +сравнения двух объектов (operator<), то написанные раннее max/min будут работать и для нового класса. + +Вот почему списки и прочие контейнеры в STL это именно темплейт��: они как бы “встраивают” в ваш класс +возможность объеденять в списки, и т.д.. + +3.6 Standard Template Library + +Внутренности std::string, std::list, std::map и std::set описаны в [19]. + +3.7 Критика + +• http://yosefk.com/c++fqa/ + +• Linus Torvalds: http://harmful.cat-v.org/software/c++/linus; http://yarchive.net/comp/linux/c++. + +html + +52 + + Глава 4. Прочее + +Глава 4 + +Прочее + +Что хранится в объектных и бинарных (.o, .obj, .exe, .dll, .so) файлах? + +Обычно только данные (глобальные переменные) и тела ф-ций (включая методы классов). +Информации о типах (классы, структуры, typedef(1.2.1)-ы) там нет. Это может помочь в понимании того как всё + +устроено. + +Читайте также о name mangling: ( 3). +В этом заключается одна из больших проблем декомпиляции — отсутствие информации о типах. +О том как всё компилируется в машинный код, подробнее можно почитать здесь: [19]. + +4.1 Возврат кодов ошибок + +Самый простой способ сообщить вызываемой ф-ции о своем успехе, это вернуть булево значение, false — в случае +ошибки, и true в случае успеха. Такого очень много в Windows API. А если нужно передать больше информации, +то оставить код ошибки в TIB1, откуда затем получить это значение вызвав GetLastError(). Либо, в UNIX-средах, +оставлять код ошибки в глобальной переменной errno. + +4.1.1 Отрицательные коды ошибок + +Еще один интересный способ передать больше информации в возвращаемом значении. Например, в документации +IBM DB2 9.1, мы можем увидеть такое: + +Regardless of whether the application program provides an SQLCA or a stand-alone variable, SQLCODE +is set by DB2 after each SQL statement is executed. DB2 conforms to the ISO/ANSI SQL standard as +follows: + +If SQLCODE = 0, execution was successful. +If SQLCODE > 0, execution was successful with a warning. +If SQLCODE < 0, execution was not successful. +SQLCODE = 100, "no data"was found. For example, a FETCH statement returned no data because the +cursor was positioned after the last row of the result table. + +2 3 +В исходниках Linux можно увидеть и такое 4: + +Листинг 4.1: arch/arm/kernel/crash_dump.c + +/** + +* copy_oldmem_page() - copy one page from old kernel memory +* @pfn: page frame number to be copied +* @buf: buffer where the copied page is placed +* @csize: number of bytes to copy + +1Thread Information Block +2SQL codes +3SQL error codes +4http://lxr.free-electrons.com/source/arch/powerpc/kernel/crash_dump.c + +53 + + 4.2. Глобальные переменные + +* @offset: offset in bytes into the page +* @userbuf: if set, @buf is int he user address space +* +* This function copies one page from old kernel memory into buffer pointed by +* @buf. If @buf is in userspace, set @userbuf to %1. Returns number of bytes +* copied or negative error in case of failure. +*/ + +ssize_t copy_oldmem_page(unsigned long pfn, char *buf, + +size_t csize, unsigned long offset, +int userbuf) + +Глава 4. Прочее + +{ + +} + +void *vaddr; + +if (!csize) + +return 0; + +vaddr = ioremap(pfn << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE); +if (!vaddr) + +return -ENOMEM; + +if (userbuf) { + +if (copy_to_user(buf, vaddr + offset, csize)) { + +iounmap(vaddr); +return -EFAULT; + +} + +} else { + +memcpy(buf, vaddr + offset, csize); + +} + +iounmap(vaddr); +return csize; + +Обратите внимание — ф-ция может вернуть как количество байт, так и код ошибки. Тип ssize_t это “знаковый” +size_t, то есть, способный принимать отрицательные значения. ENOMEM и EFAULT это стандартные коды ошибок +из errno.h. + +4.2 Глобальные переменные + +Мода на ООП5 и всякие такие штуки утвердила что глобальные переменные это плохо, тем не менее, в каких-то +разумных случаях, это можно использовать (не забывая о мультитредовости), например, для возврата большего +количества информации из ф-ций. + +Так, некоторые стандартные ф-ции Си возвращают код ошибки через глобальную переменную errno, которая, в + +наше время, фактически не глобальная, а находится внутри TLS. + +В Windows API код ошибки можно узнать вызвав GetLastError(), которая, на самом деле, выдает значение из + +TIB. + +В кодегенераторе компилятора OpenWatcom, всё находится в глобальных переменных, а самая главная ф-ция + +выглядит так: + +Листинг 4.2: bld\cg\c\generate.c + +void + +extern +Generate( bool routine_done ) +/*******************************************/ +/* The big one - here’s where most of code generation happens. + +* Follow this routine to see the transformation of code unfold. +*/ + +{ + +if( BGInInline() ) return; +HaveLiveInfo = FALSE; +HaveDominatorInfo = FALSE; + +5Объектно-Ориентированное Программирование + +54 + + 4.2. Глобальные переменные + +#if ( _TARGET & ( _TARG_370 | _TARG_RISC ) ) == 0 + +Глава 4. Прочее + +/* if we want to go fast, generate statement at a time */ +if( _IsModel( NO_OPTIMIZATION ) ) { + +if( !BlockByBlock ) { + +InitStackMap(); +BlockByBlock = TRUE; + +} +LNBlip( SrcLine ); +FlushBlocks( FALSE ); +FreeExtraSyms( LastTemp ); +if( _MemLow ) { + +BlowAwayFreeLists(); + +} +return; + +} + +#endif + +/* if we couldn’t get the whole procedure in memory, generate part of it */ +if( BlockByBlock ) { + +if( _MemLow || routine_done ) { + +GenPartialRoutine( routine_done ); + +} else { + +BlkTooBig(); + +} +return; + +} + +/* if we’re low on memory, go into BlockByBlock mode */ +if( _MemLow ) { + +InitStackMap(); +GenPartialRoutine( routine_done ); +BlowAwayFreeLists(); +return; + +} + +/* check to see that no basic block gets too unwieldy */ +if( routine_done == FALSE ) { + +BlkTooBig(); +return; + +} + +/* The routine is all in memory. Optimize and generate it */ +FixReturns(); +FixEdges(); +Renumber(); +BlockTrim(); +FindReferences(); +TailRecursion(); +NullConflicts( USE_IN_ANOTHER_BLOCK ); +InsDead(); +FixMemRefs(); +FindReferences(); +PreOptimize(); +PropNullInfo(); +MemtoBaseTemp(); +if( _MemCritical ) { + +Panic( FALSE ); +return; + +} +MakeConflicts(); +if( _IsModel( LOOP_OPTIMIZATION ) ) { + +55 + + 4.3. Битовые поля + +SplitVars(); + +Глава 4. Прочее + +} +AddCacheRegs(); +MakeLiveInfo(); +HaveLiveInfo = TRUE; +AxeDeadCode(); +/* AxeDeadCode() may have emptied some blocks. Run BlockTrim() to get rid +* of useless conditionals, then redo conflicts etc. if any blocks died. +*/ + +if( BlockTrim() ) { + +FreeConflicts(); +NullConflicts( EMPTY ); +FindReferences(); +MakeConflicts(); +MakeLiveInfo(); + +} +FixIndex(); +FixSegments(); +FPRegAlloc(); +if( RegAlloc( FALSE ) == FALSE ) { + +Panic( TRUE ); +HaveLiveInfo = FALSE; +return; + +} +FPParms(); +FixMemBases(); +PostOptimize(); +InitStackMap(); +AssignTemps(); +FiniStackMap(); +FreeConflicts(); +SortBlocks(); +if( CalcDominatorInfo() ) { + +HaveDominatorInfo = TRUE; + +} +GenProlog(); +UnFixEdges(); +OptSegs(); +GenObject(); +if( ( CurrProc->prolog_state & GENERATED_EPILOG ) == 0 ) { + +GenEpilog(); + +} +FreeProc(); +HaveLiveInfo = FALSE; +#if _TARGET & _TARG_INTEL + +if( _IsModel( NEW_P5_PROFILING ) ) { + +FlushQueue(); + +} +#else + +FlushQueue(); + +#endif +} + +4.3 Битовые поля + +Это очень популярная штука в Си, да и в программировании вообще. + +Для задания булевых значений “true” или “false”, можно передавать 1 или 0 в байте или в 32-битном регистре, +или в типе int, но это очень не экономно в плане расхода памяти. Намного удобнее передавать такие значения в +отдельных битах. + +56 + + К примеру, стандартная ф-ция findfirst() возвращает структуру о найденном файле, где аттрибуты файла пере- +Глава 4. Прочее + +4.4. Интересные OPEN-SOURCE проекты для изучения +даются такими флагами: + +#define _A_NORMAL 0x00 +#define _A_RDONLY 0x01 +#define _A_HIDDEN 0x02 +#define _A_SYSTEM 0x04 +#define _A_SUBDIR 0x10 +#define _A_ARCH 0x20 + +Конечно, передавать каждый аттрибут отдельной переменной типа bool было бы очень неэкономично. +И напротив, для указания флагов в ф-цию можно исползовать битовые поля. Например, CreateFile() 6 из Windows + +API. + +Для задания флагов, чтобы не запутаться и не опечататься в значениях каждого бита, можно писать так: + +#define FLAG1 (1<<0) +#define FLAG2 (1<<1) +#define FLAG3 (1<<2) +#define FLAG4 (1<<3) +#define FLAG5 (1<<4) + +(Компилятор все равно всё это легко соптимизирует). +А чтобы было удобнее проверять/выставлять/удалять отдельный бит/флаг, можно использовать подобные мак- + +росы: + +#define IS_SET(flag, bit) +#define SET_BIT(var, bit) +#define REMOVE_BIT(var, bit) + +(((flag) & (bit)) ? true : false) +((var) |= (bit)) +((var) &= ~(bit)) + +С другой стороны, необходимо помнить, что операции выделения отдельного бита из значения типа int обычно +даются CPU “дороже”, чем работа с типом bool в 32-битном регистре. Так что, если скорость для вас намного +критичнее чем экономия памяти, можно попробовать использовать тип bool. + +4.4 Интересные open-source проекты для изучения + +4.4.1 Си + +• Go Compiler http://golang.org/doc/install/source + +• Git https://github.com/git/git + +4.4.2 Си++ + +• LLVM http://llvm.org/releases/download.html + +• Google Chrome http://www.chromium.org/developers/how-tos/get-the-code + +6http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa363858(v=vs.85).aspx + +57 + + Глава 5. Инструменты от GNU + +Глава 5 + +Инструменты от GNU + +5.1 + +gcov + +(Coverage) Позволяет показать исполненные строки кода и количество: + +Попробуем простой пример: + +#include + +void f1(int in) +{ + +int array[100][200]; + +if (in>100) +{ + +printf ("Error!\n"); +return; + +}; + +for (int i=0; i<100; i++) + +for (int j=0; j<200; j++) +{ + +array[i][j]=in*i+j; + +}; + +}; + +int main() +{ + +f1(12); + +}; + +Компилируем так (-g означает добавление отладочной информации к выходному исполняемому файлу, -O0 — + +отсутствие оптимизации кода 1, остальное — параметры для gcov): + +gcc -std=c99 -g -O0 -fprofile-arcs -ftest-coverage gcov_test.c -o gcov_test + +GCC вставляет в код ф-ции собирающие статистику. Конечно, это замедляет работу самой программы. После + +исполнения, появляются файлы gmon.out, gcov_test.gcda, gcov_test.gcno. + +Запускаем gcov: + +gcov gcov_test + +Получим в результате текстовый файл gcov_test.c.gcov: + +Листинг 5.1: gcov_test.c.gcov + +-: +-: +-: + +0:Source:gcov_test.c +0:Graph:gcov_test.gcno +0:Data:gcov_test.gcda + +1Это важно потому что генерируемые инструкции для процессора должны быть сгруппированны и соответствовать строкам на Си/- + +Си++. Оптимизация может сильно исказить эту связь и gcov (и еще и gdb) не сможет корректно показывать строки исходника. + +58 + + Глава 5. Инструменты от GNU + +5.1. GCOV +-: +-: +-: +-: +1: +-: +-: +-: +1: +-: +#####: +1: +-: +-: +101: +20100: +-: +20000: +-: +-: +-: +1: +-: +1: +-: +-: + +if (in>100) +{ + +0:Runs:1 +0:Programs:1 +1:#include +2: +3:void f1(int in) +4:{ +5: +6: +7: +8: +9: +10: +11: +12: +13: +14: +15: +16: +17: +18:}; +19: +20:int main() +21:{ +22: +23:}; +24: + +f1(12); + +}; + +}; + +int array[100][200]; + +printf ("Error!\n"); +return; + +for (int i=0; i<100; i++) + +for (int j=0; j<200; j++) +{ + +array[i][j]=in*i+j; + +Строки маркированные ##### не исполнялись. Это может быть очень полезным для составления тестов. + +59 + + Глава 6. Тестирование + +Глава 6 + +Тестирование + +Тестирование это крайне важно. Самый простой тест это некая программа, вызывающая ваши ф-ции и сверяющая +результаты с корректными: + +void must_be_true(bool a) +{ + +if (a==false) + +die ("one of tests failed\n"); + +}; +int main() +{ + +must_be_true(f1(...)==correct_value1); +must_be_true(f2(...)==correct_value2); +must_be_true(f3(...)==correct_value3); + +}; + +Тесты должны работать автоматически (без внешнего вмешательства) и запускаться как можно чаще, очень + +хорошо если после каждого изменения кода. + +Для составления тестов очень полезен gcov (5) либо иной инструмент для вывода покрытия (coverage). Хороший + +тест должен проверять работоспособность всех ф-ций, а также всех частей ф-ций. + +Другие статьи и советы о тестировании: [13]. + +60 + + Послесловие + +Послесловие + +6.1 Вопросы? + +Совершенно по любым вопросам, вы можете не раздумывая писать автору: + +Пожалуйста, присылайте мне информацию о замеченных ошибках (включая грамматические), и т.д. + +61 + + Список принятых сокращений + +Список принятых сокращений + +STL Standard Template Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +39 + +TLS Thread Local Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +22 + +TIB Thread Information Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +53 + +RAII Resource Acquisition Is Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +26 + +ОС Операционная Система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +ii + +ЯП Язык Программирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +12 + +ООП Объектно-Ориентированное Программирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +54 + +ГПСЧ Генератор псевдослучайных чисел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +48 + +MSVC Microsoft Visual C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +GCC GNU Compiler Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +3 + +3 + +POSIX Portable Operating System Interface + +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +39 + +CPU Central Processor Unit + +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +IDE Integrated development environment + +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +RISC Reduced instruction set computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +3 + +6 + +3 + +IOCCC The International Obfuscated C Code Contest + +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +12 + +GUID Globally Unique Identifier + +. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +42 + +UUID Universally unique identifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +42 + +CRT C runtime library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +23 + +CSV Comma-separated values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +35 + +CPU Central processing unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + +3 + +62 + + Литература + +Литература + +[1] blexim. Basic integer overflows. Phrack, 2002. Also available as http://yurichev.com/mirrors/phrack/p60-0x0a. + +txt. + +[2] Marshall Cline. C++ faq. Also available as http://www.parashift.com/c++-faq-lite/index.html. + +[3] E. Dijkstra. Classics in software engineering. chapter Go to statement considered harmful, pages 27–33. Yourdon Press, + +Upper Saddle River, NJ, USA, 1979. + +[4] Edsger W. Dijkstra. Letters to the editor: go to statement considered harmful. Commun. ACM, 11(3):147–148, March + +1968. + +[5] Agner Fog. Optimizing software in C++. 2013. http://agner.org/optimize/optimizing_cpp.pdf. + +[6] ISO. ISO/IEC 9899:TC3 (C C99 standard). 2007. Also available as http://www.open-std.org/jtc1/sc22/WG14/ + +www/docs/n1256.pdf. + +[7] ISO. ISO/IEC 9899:2011 (C C11 standard). 2011. Also available as http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/ + +www/docs/n1539.pdf. + +[8] ISO. + +ISO/IEC 14882:2011 (C++ 11 standard). 2013. Also available as http://www.open-std.org/jtc1/sc22/ + +wg21/docs/papers/2013/n3690.pdf. + +[9] Donald E. Knuth. Structured programming with go to statements. ACM Comput. Surv., 6(4):261–301, December + +1974. Also available as http://yurichev.com/mirrors/KnuthStructuredProgrammingGoTo.pdf. + +[10] Donald E. Knuth. Computer literacy bookshops interview, 1993. Also available as http://yurichev.com/mirrors/ + +C/knuth-interview1993.txt. + +[11] John + +Lakos. + +C++ Software Design. +Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620. + +Large-Scale + +1996. + +http://www.amazon.com/ + +[12] Scott Meyers. Effective C++: 55 Specific Ways to Improve Your Programs and Designs (3rd Edition). 2005. http: + +//www.amazon.com/Effective-Specific-Improve-Programs-Designs/dp/0321334876. + +[13] Nicholas Nethercote. Good coding practices. Also available as http://njn.valgrind.org/good-code.html. + +[14] Dennis Ritchie. about short-circuit operators. http://c-faq.com/misc/xor.dmr.html, 1995. + +2013]. + +[Online; accessed + +[15] Dennis M. Ritchie. The evolution of the unix time-sharing system. 1979. + +[16] Linus Torvalds. Linux kernel coding style. Also available as https://www.kernel.org/doc/Documentation/ + +CodingStyle. + +[17] Linus Torvalds. about typedef (fa.linux.kernel). http://yurichev.com/mirrors/C/ltorvalds_typedefs.html, + +2002. [Online; accessed 2013]. + +[18] Linus Torvalds. about alloca() (fa.linux.kernel). http://yurichev.com/mirrors/C/ltorvalds_alloca.html, 2003. + +[Online; accessed 2013]. + +[19] Dennis Yurichev. Введение в reverse engineering для начинающих. 2013. Also available as http://yurichev.com/ + +writings/RE_for_beginners-ru.pdf. + +63 + + Словарь терминов + +Словарь терминов + +Интегральный тип Тип данных приводимый к челочисленному числу, например: int, short, char. 4, 10, 21, 22 + +Итератор Указатель на текующий элемент списка или иной коллекции, используется для перебора этих элементов. + +1, 7, 8, 13, 50 + +Свободная функция Ф-ции не являющиеся методом какого-либо класса. 51 + +BigInt Так обычно называют библиотеки для работы с числами произвольной точности, например http://gmplib. + +org/. 42, 52 + +glibc Стандартная библиотека в Linux. 18, 44 + +64 + + Предметный указатель + +Запятая, 7 +Переполнение кучи, 27 +Регулярные выражения, 35 +Препроцессор, 19 + +IN, 20 +NDEBUG, 41 +OPTIONAL, 20 +OUT, 20 +UNICODE, 36 + +alloca(), 25, 48 +ARM, 3 +asctime(), 33 +assert(), 41 +atexit(), 45 +atof(), 34 +atoi(), 34 + +BIND, 47 +bool, 14, 57 +bsearch(), 15, 46 +bzero(), 39, 41 + +C++ + +bool, 3, 40 +cerr, 23 +cout, 23 +delete, 25 +new, 25 +operator«, 42, 51 +ostream, 30 +references, 51 +STL, 50, 52 +map, 39 +set, 39 +string, 52 + +C++03, 9 +C++11, 22, 50 +C99, 1, 3, 10, 15, 21, 23, 49 + +bool, 3, 21, 40 +call by reference, 12 +call by value, 12 +calloc(), 25, 39 +char, 3, 42 +const, 2 + +Deep copy, 40 +double, 3 + +errno, 23, 53 +exit(), 23 + +findfirst(), 56 +float, 3 +FORTRAN, 12 +free(), 25, 40 +fwprintf(), 36 + +getcwd(), 34 +git, 27, 30 +Glib, 30 + +GList, 38 +GString, 30 +GTree, 39, 40 + +GNU + +gcov, 58 +gdb, 58 + +Go, 42 +goto, 6, 48 + +IBM DB2, 53 +IEEE 754, 3, 40 +if(), 9 +int, 3 +Integer overflow, 3 +iswalpha(), 36 + +Java, 31 + +lfind(), 15, 46 +Linux, 7, 17, 38 +printk(), 42 + +LISP, 18 +LLVM, 3, 41 +long, 3 +long double, 3 +long long, 3 +longjmp(), 48 + +Magic numbers, 28 +malloc(), 3, 25 +memchr(), 15, 34 +memcpy(), 40, 41 +memmem(), 34 +memset(), 41 + +OpenWatcom, 46, 54 +Oracle RDBMS, 26, 31, 48 + +Pascal, 31 +Plan9, 42 +POSIX + +tdelete(), 39 + +65 + + ZeroMemory(), 42 + +Предметный указатель + +x86-64, 4 +x86-84, 3 +xmalloc(), 27 +xrealloc(), 27 + +tfind(), 39 +Предметный указатель +tsearch(), 39 +twalk(), 39 +printf(), 21, 42 + +qsort(), 46 + +RAII, 26 +rand(), 48 +realloc(), 25 +RISC, 3 + +scanf(), 34 +setjmp(), 48 +Shallow copy, 40 +short, 3 +sizeof(), 10 +snprintf(), 10 +sprintf(), 30 +srand(), 48 +SSE, 16 +stdarg.h, 48 +stderr, 23 +stdint.h, 3 +stdlib.h, 28 +stdout, 23 +strcat(), 2, 30 +strchr(), 34 +strcmp(), 2, 11, 14 +strcpy(), 30 +strcspn(), 36 +stricmp(), 46 +strlen(), 31 +strpbrk(), 36 +strspn(), 36 +strstr(), 34 +strtod(), 34 +strtof(), 34 +strtok(), 11, 36 +switch(), 9 + +tchar.h, 36 +ToString(), 42, 51 + +UNIX, 41 + +bash, 14 +cat, 23 +UTF-16, 19, 36 +UTF-8, 36 + +va_list, 48 +Valgrind, 28 +Variable length array, 25 + +wchar_t, 10, 36 +wcscmp(), 36 +wcslen(), 36 +Windows API, 38, 40, 53 + +BOOL, 3, 40 +CreateFile(), 57 +ExitProcess(), 23 +GetLastError(), 54 + +66 + + \ No newline at end of file