E2 Программирование на языке C

Хотя OSOC (сокращение от «One Student One Chip») ставит целью научить вас проектировать процессорный чип, вам всё равно придётся часто иметь дело с программным обеспечением, поскольку процессорные чипы отличаются от прочих типов чипов. Поэтому, чтобы понять, как сделать так, чтобы программы работали лучше, вам сначала нужно понять, как они выполняются на процессоре.

Язык C — лучший выбор, чтобы помочь вам разобраться в этом вопросе, а поскольку многие студенты, участвующие в проекте «One Student One Chip», не имеют образования в области информатики, C относительно легко изучить. Вы должны быть знакомы со следующим: рекурсия, указатели, связные списки — и уметь самостоятельно написать корректную программу, а не полагаться на примеры кода, найденные в Google.

Изучите язык C с помощью онлайн-ресурсов

Вы наверняка уже использовали онлайн-сайт Compiler Explorer для запуска программ на C. Теперь вы систематически изучите программирование на языке C и выполните ряд заданий по программированию с помощью этого онлайн-сайта.

Вы можете самостоятельно выбрать учебные материалы, которые хотите изучать, но обязательно убедитесь, что понимаете следующее:

• Базовые понятия о программах
  • Программы и языки программирования
  • Естественные и формальные языки
  • Отладка программ
  • Компиляторы
• Константы, переменные и выражения
  • Константы
  • Переменные
  • Присваивание
  • Выражения
  • Символьные типы и кодировки символов
• Простые функции
  • Математические функции
  • Пользовательские функции
  • Формальные и фактические параметры
  • Глобальные переменные, локальные переменные и область видимости
• Операторы ветвления
  • Оператор if
  • Оператор if/else
  • Булева алгебра
  • Оператор switch
• Углублённое изучение функций
  • Оператор return
  • Инкрементальная разработка
  • Рекурсия
• Операторы цикла
  • Оператор while
  • Оператор do/while
  • Оператор for
  • Операторы break и continue
  • Вложенные циклы
  • Оператор goto и метки
• Структуры
  • Составные типы и структуры
  • Абстракция данных
  • Теги типов
  • Вложенные структуры
• Массивы
  • Базовые понятия о массивах
  • Строки
  • Многомерные массивы
• Стиль кодирования
  • Отступы и пробельные символы
  • Комментарии
  • Именование идентификаторов
  • Функции
  • Инструмент indent
• Сортировка и поиск
  • Понятие алгоритма
  • Сортировка вставками
  • Анализ временной сложности алгоритмов
  • Сортировка слиянием
  • Линейный поиск
  • Двоичный поиск
• Стеки и очереди
  • Понятие структуры данных
  • Стек
  • Поиск в глубину
  • Очереди и поиск в ширину
  • Кольцевые очереди
• Представление чисел в компьютере
  • Почему компьютеры используют двоичную систему счисления
  • Перевод между системами счисления
  • Сложение и вычитание целых чисел
    • Прямой код
    • Обратный код
    • Дополнительный код
    • Знаковые и беззнаковые числа
  • Числа с плавающей точкой
• Типы данных подробно
  • Целочисленные типы
  • Типы с плавающей точкой
  • Преобразования типов
    • Целочисленное повышение
    • Обычные арифметические преобразования
    • Преобразования типов при присваивании
    • Явные преобразования типов
    • Как компилятор обрабатывает преобразования типов
• Операции подробно
  • Побитовые операции
    • Побитовые операции AND, OR, XOR и NOT
    • Операции сдвига
    • Маски
    • Некоторые свойства операции XOR
  • Прочие операции
    • Составные операции присваивания
    • Условная операция
    • Операция «запятая»
    • Операция sizeof и объявления типов typedef
  • Побочные эффекты и точки следования
• Препроцессорная обработка
  • Этапы препроцессорной обработки
  • Определение макросов
    • Макросы, подобные функциям
    • Встраиваемые функции
    • Операции # и ## и переменное число аргументов
    • Этапы раскрытия макросов
  • Условные директивы препроцессора
  • Другие возможности препроцессора
• Указатели
  • Базовые понятия об указателях
  • Параметры и возвращаемые значения указательного типа
  • Указатели и массивы
  • Указатели и квалификатор const
  • Указатели и структуры
  • Указатели на указатели и массивы указателей
  • Указатели на массивы и многомерные массивы
  • Типы функций и типы указателей на функции
  • Неполные типы и сложные объявления
• Интерфейсы функций
  • Что нужно знать перед этой главой
    • strcpy и strncpy
    • malloc и free
  • Входные и выходные параметры
  • Параметры типа «указатель на указатель»
  • Случаи, когда возвращаемое значение — указатель
  • Функции обратного вызова
  • Переменное число аргументов
• Функции работы со строками
  • Инициализация строк
  • Получение длины строки
  • Копирование строк
  • Конкатенация строк
  • Сравнение строк
  • Поиск в строках
  • Разбиение строк
• Функции стандартной библиотеки ввода-вывода
  • Базовые понятия о файлах
  • fopen/fclose
  • stdin/stdout/stderr
  • errno и функция perror
  • Байт-ориентированные функции ввода-вывода
  • Функции управления позицией чтения/записи
  • Строково-ориентированные функции ввода-вывода
  • Функции ввода-вывода, ориентированные на записи
  • Функции форматированного ввода-вывода
  • Буферы ввода-вывода в стандартной библиотеке C
• Связные списки
  • Односвязные списки
  • Двусвязные списки
  • Статические связные списки

Если вы не против воспользоваться инструментом перевода, вы можете изучить One-stop Learning for Linux C Programming, главы 1–9, главы 11–16, главу 21, главы 23–25 и главу 26, раздел 1 (то есть «Связные списки»). Вам нужно выполнить все упражнения и проверить свои программы в Compiler Explorer, чтобы убедиться в их корректности. Это полностью покрывает все требования данной части.

Кроме того, после того как программа успешно запустится, вам нужно сохранить соответствующий код программы локально. С одной стороны, вы можете хранить эти программы как свои задания. С другой стороны, после установки Linux мы попросим вас снова запустить часть этого кода.

Если вы уверены в своих навыках владения языком C и можете самостоятельно написать программу со связным списком и корректно её отладить, не обращаясь к чужому коду, вы можете пропустить эту часть курса. Если вы не изучили программирование на C полностью или забыли большую часть материала, мы настоятельно советуем не пропускать эту часть курса.

Дополнительные рекомендуемые материалы для изучения C

• The C programming language (2nd Edition): настоящий создатель языка C — Деннис М. Ритчи, автор этой книги, а не Тань Хаоцян.
• C Coding Standard
• SEI CERT C Coding Standard
• Learn C the hard way in Chinese
• Learn C the hard way slides in English