C (programski jezik)

Ovaj članak ili dio članka nije pokriven izvorima. Pomozite Wikipediji navođenjem odgovarajućih knjiga, članaka u časopisima ili internetskih stranica. Sadržaj bez izvora može biti osporen i uklonjen.

C je preceduralni programski jezik osmišljen 1972. u AT&T Bell Labs. Korišten je za programiranje operativnih sustava, kompilatora, videoigara, računalnih mreža, ugrađenih sustava, baza podataka, upravljačkih programa, programskih jezika kao što su Python i Lua, firmwarea.^[1][2] Tijekom razvoja C je postao popularan zbog efikasnosti, prenosivosti, fleksibilnosti i utjecao je na dizajn modernih programskih jezika.^[3][4] Za razliku od drugih programskih jezika, C omogućava komuciranje i upravljanje hardverom uz visoke performanse.^[5]

Autor ovog programskog jezika je Dennis Ritchie, no značajan doprinos nastanku C-a dali su Ken Thompson kao autor programskog jezika B i Martin Richards, autor programskog jezika BCPL. Ritchie je stvorio ovaj programski jezik za rješavanje praktičnih problema kodiranja sistemskih programa i jezgre operacijskog sustava UNIX, koji je praktički u cijelosti napisan u C-u.

Programski jezik C dosta se mijenjao tijekom godina te je u više navrata neformalno i formalno standardiziran. Prva važnija inačica poznata je pod nazivom "K&R C", što je engl. kratica prezimena dvaju autora najpoznatijeg C priručnika "The C Programming Language", a to su Brian Kernighan i Dennis Ritchie. Prvo izdanje te vrlo sažeto i precizno pisane knjige koje datira iz 1978. godine ujedno je de facto standardiziralo jezik u 70-ima. Drugo izdanje iz 1988. godine opisuje "ANSI C", standard kojeg je 1983. godine definirao američki nacionalni institut za standardizaciju, a koji je i danas podržan. Godine 1999. je donesen ISO/IEC 9899:1999 ili ga "C99". Krajem 2011. usvojen je ISO/IEC 9899:2011, poznat kao "C11", 2018. je donesen (2017. je počeo razvoj) ISO/IEC 9899:2018 ili ga "C17".

Kao jedan od najvažnijih jezika u povijesti komercijalne računalne industrije, C je do danas ostao jedini programski jezik prilagođen za sve računalne platforme, od malih sustava pa do mrežnih superračunala. Programi napisani u njemu vrlo su bliski načinu rada hardvera te u načelu zahtijevaju od programera dobro razumijevanje rada procesora, memorije, ulazno-izlaznih sklopova itd. No, rad s registrima procesora i adresiranje memorije apstrahirani su pomoću koncepta varijabli i pokazivača što uz eksplicitne kontrolne strukture i funkcije znatno olakšava programiranje u odnosu na izravno programiranje u strojnim jezicima.

Tijekom 1980-ih, Bjarne Stroustrup zajedno s drugim istraživačima u Bell Labs proširuje C dodavajući sposobnosti objektno orijentiranog programiranja, a naziv ovog novog programskog jezika je C++. Nažalost, takva kompatibilnost također podrazumijeva da su problemi koje programiranje u C-u nosi sa sobom naslijeđeni u C++-u. Efikasno i sigurno programiranje u C-u vrlo je zahtjevna vještina koja traži višegodišnje iskustvo pa je stoga C jezik koji se ne preporučuje početnicima, posebice ako im programiranje nije primarni posao.

C je jezik opće namjene, što znači da se u njemu može napraviti apsolutno sve: od rješavanja zadataka, do pisanja drivera, operacijskih susatava, tekst procesora ili igara. C, kao jezik, ni u čemu ne ograničava. Omogućuje i uključivanje naredbi pisanih asemblerski, zbog čega je zajedno s mogućnošću direktnog pristupa pojedinim bitovima, bajtovima ili cijelim blokovima memorije, pogodan za pisanje sistemskog softvera. Zbog tih karakteristika C je među popularnijim programskim jezicima i rabe ga mnogi programeri. Rezultat toga je postojanje velikog broja prevoditelja za C i alata te stalno dostupne pomoći na internetu. Programi pisani u C-u su prenosivi (mogu se prevoditi i izvršavati na različitim porodicama računala uz minimalne ili nikakve ispravke) i obično su vrlo brzi. Postoje mnogi prevoditelji za jezik C, a jedan od najkorištenijih je GNU C Compiler i Clang.

Mnogobrojni problemi vezani prije svega za upravljanje memorijom koje programer mora sam eksplicitno kodirati razlog su da je danas većina novih korisničkih aplikacija napisana u nekom modernijem jeziku koji ima ugrađeno automatsko upravljanje memorijom (engl. garbage collection), ne dopušta izravan rad s memorijom pomoću pokazivača te ima podršku za upravljanje kodom odnosno njegovom okolinom za vrijeme njegova izvođenja. Danas se relativno rijetko ukazuje potreba za pisanjem novih korisničkih aplikacija izravno u C-u, pa čak i u vrlo malim sustavima kao što su primjerice mobilni telefoni. Glavno područje njegove uporabe su sistemski programi na strani poslužitelja (engl. servers), programi prevoditelji (engl. compilers) i jezgre operativnih sustava (engl. operating system kernels), gdje je potreba za najvećom mogućom brzinom izvođenja, efikasnom kontrolom resursa i izravnom kontrolom hardvera od primarne važnosti.

Programski jezik C u standardu C89 ima samo 32 ključne riječi, ove riječi nije moguće primijeniti za variable ili za neke druge svrhe kao recimo imena funkcija, konstanti ili slično:

Stadardom C99 dodaje se još 5 novih riječi:

Standardom C11 dodaje se još 7 novih riječi:

Najjednostavniji program je onaj koji zadani tekst ispisuje na ekran. Da bi se mogao ispravno napisati čak i tako jednostavan program, potrebno je poznavati strukturu programa odabranog programskog jezika.

Struktura programa odnosi se na način pisanja programa i ako se ona ne poštuje, program neće raditi, bez obzira na to što su uporabljene sve potrebne naredbe. Svaki program pisan u programskom jeziku C sastavljen je od niza funkcija. Glavna i jedina obavezna funkcija u programu je funkcija main( ). Program se može sastojati i od većeg broja funkcija.

Bitna razlika između C-a i ostalih programskih jezika je u tome što u C-u ne postoje ugrađene funkcije. One se nalaze u bibliotekama funkcija koje se isporučuju zajedno s prevoditeljem. Biblioteke funkcija nastale su standardizacijom C-a, pa je dovoljno na početku programa najaviti da će se upotrebljavati određena biblioteka i u cijelom programu dostupne su sve funkcije koje se u njoj nalaze. Tako se biblioteka u kojoj se nalaze funkcije za ulaz i izlaz podataka naziva stdio.h, matematičke funkcije nalaze se u biblioteci math.h, a funkcije za rad sa znakovnim varijablama u biblioteci string.h.

Na početku svakog C programa uobičajeno je pisati pretprocesorske naredbe kojima se pozivaju biblioteke funkcija koje se rabe u programu. Opći oblik te naredbe je: #naredba parametri. Najčešće upotrebljavana pretprocesorska naredba je: #include <ime datoteke> i obavezno se piše prije funkcije main( ). Prevođenjem programa na mjesto naredbe #include kopira se sadržaj navedene datoteke.

Isto tako, prije samog pisanja programa treba istaknuti da se programi napisani u C-u sastoje od niza međusobno povezanih funkcija čiji broj nije ograničen. U svakom programu je obavezna samo jedna funkcija - funkcija main( ) koja označava mjesto na kojem počinje izvršavanje programa. Početak i kraj funkcije označava se vitičastim zagradama. Nakon svake naredbe u C-u mora stajati znak ; koji (kao i u Pascalu) označava kraj jedne i početak druge naredbe.

Primjer: korisnik unosi 2 broja, a nakon unosa na zaslonu se ispisuje njihov zbroj:

#include <stdio.h> // Dodaj osnovnu biblioteku.

int main(void) { // Glavna Funkcija za pokretanje programa.
	int a, b;
	scanf("Prvi broj  %d",&a); // Pitaj korisnika za prvi broj.
    scanf("Drugi broj %d",&b); // Pitaj korisnika za drugi broj.
	printf("Njihov zbroj je = %d\n",a+b); // Isprintaj zbroj.
	return 0; // Izađi iz programa.
}

Primjer: Ispiši "Pozdrav, svijete!":

#include <stdio.h> // Dodaj osnovnu biblioteku.

int main() { // Glavna funkcija za pokretanje programa.
    printf("Pozdrav, svijete!\n"); // Isprintaj.
    return 0; // Izađi iz programa.
}

Namjena svakog programa jest obrada podataka i prikaz rezultata te obrade (ispis dobivenih vrijednosti). Pri ispisu vrijednosti potrebno je definirati format ispisa. Njime se oblikuje način ispisa vrijednosti. Pojam formata usko je vezan za tipove podataka.

Podaci u C-u mogu biti:

• cjelobrojni (int)
• realni (float)
• realni dvostruke točnosti (double)
• znakovni (char)
• tip podataka koji ne sadržava vrijednost (void)

Svaki od navedenih može biti s predznakom (signed) ili bez njega (unsigned). Opsegvrijednosti se može odrediti parametrima short i long, koji određuju krajnje vrijednosti svakog tipa. Razlika među njima je u broju bitova koje zauzimaju prilikom zapisa u memoriji:

Za ispis vrijednosti upotrebljava se funkcija printf( ) koja je oblika:

printf("lista formata", lista varijabli);

Najčešće korištene oznake formata za ispis:

Izgled ispisa na zaslonu uređuje se unutar dvostrukih navodnika, a u listi varijabli dolazi samo popis varijabli. To prilično olakšava rad s kombiniranim ispisom, jer nema mnogo kompliciranja i kombiniranja naovodnika i zareza kao u ostalim programskim jezicima. Unutar navodnika kreira se izgled ispisa na ekran, a izvan njih redom se navode sve varijable čije se vrijednosti trebaju ispisati. Redoslijed oznaka formata mora odgovarati redoslijedu imena varijabli. Pogrešno zadan format u odnosu na deklaraciju varijable rezultirat će porešnim ispisom.

U programskom jeziku C za zbrajanje se uoptrebljava aritmetički operator +. Preostali standardni aritmetički operatori u C-u su: -, *, / i %. Oni se rabe za matematičke operacije:

Viši prioritet imaju operatori %, * i /, a niži + i -. Rezultat dijeljenja dvaju cijelih brojeva u C-u je cijeli broj, pa zbog toga ne postoji potreba za posebnim operatorom cjelobrojnog dijeljenja.

Podatke u programu dijelimo na:

• varijable - podaci čije se vrijednosti tijekom izvođenja programa mijenjanju
• konstante - podaci čije se vrijednosti ne mogu mijenjati

scanf("lista_formata",lista_varijabli);

Podaci čije će se vrijednosti mijenjati tijekom izvođenja programa (varijable) moraju se prije sam uporabe najaviti (deklarirati). Deklaracijom se zadaju tip i ime varijable. Varijable se najčešće deklariraju na samome početku programa, ali to nije uvjet. Varijabla se u C-u može deklarirati izvan svih funkcija, na početku funkcije ili na početku bloka naredbi.

Opći oblik naredbe za deklaraciju jest:

tip_podataka lista varijabli;

Tip_podataka jedan je od osnovnih ili korisnički definiranih tipova podataka, a lista_varijabli niz je imena varijabli (odvojenih zarezom) koje će tijekom izvršavanja programa sadržavati vrijednosti zadanog tipa podataka.

Naredbom za deklaraciju se u memoriji rezervira memorijska lokacija za svaku varijablu navedenu u listi varijabli. Veličina rezerviranog prostora ovisi o navedenom tipu podataka (2 bajta za broj tipa int, 4 za float...).

Tako se naredbama:

int a, b, c;
float x, y;

u memoriji rezervira 5 zasebnih lokacija. Za varijable a, b i c one su veličine 2, dok su za varijable x i y veličine 4 bajta.

Naredbom pridruživanja varijablama se zadaju ili mijenjaju vrijednosti.

Operator pridruživanja u programskom jeziku C je =. Njegova je uloga da vrijednost izraza s desne strane pridruži varijabli na lijevoj strani. Operator pridruživanja ima najniži prioritet izvršavanja.

Opći oblik naredbe za pridruživanje vrijednosti je:

varijabla=izraz;

Več je rečeno da se varijable u C-u mogu najaviti izvan svih funkcija, na početku funkcije ili na početku bloka naredbi. Područje djelovanja određene varijable ovisi o mjestu na kojem je deklarirana, pa ovisno o tome, varijable mogu biti:

• globalne - deklariraju se izvan svih funkcija i mogu se rabiti u cijelom programu
• lokalne - varijable koje se deklariraju na početku funkcije ili kao argumenti funkcije i dostupne su samo u toj funkciji (ili bloku naredbi). Izvan funkcije ili bloka lokalne varijable ne postoje. Imena tih varijabli u različitim funkcijama ili blokovima mogu biti ista.

Definicijom globalne varijable automatski joj se dodjeljuje vrijednost 0, dok lokalne varijable ne sadržavaju početnu vrijednost i moraju se inicijalizirati posebnom naredbom tijekom deklaracije ili nakon nje (ali prije njezina prvog korištenja). Početne vrijednosti varijablama se dodjeljuju naredbom pridruživanja.