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Programmieren in C "Was ist wichtig?" Hochschule Fulda – FB AI Wintersemester 2014/15 Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ.

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1 Programmieren in C "Was ist wichtig?" Hochschule Fulda – FB AI Wintersemester 2014/15 Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ

2 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ2 Der Alles-Markierer von Pia Valentin (AI - Digitale Medien – Danke an Pia für das Foto) 1. Platz im Fotowettbewerb „Zeig mir wie Du lernst“, HS Fulda 2014

3 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ3 Grafik von Prof. Dr. U. Werner, ET

4 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ4 C-Preprozessor 1 C-Preprozessor bearbeitet C-Quelltexte vor dem eigentlichen Compilerlauf  rein textueller Eingriff in den Quelltext CPP hat eigene Syntax # leitet CPP-Anweisungen ein CPP-Anweisungen nicht mit ; terminiert! Wichtige Direktiven von CPP: –#include – Dateien einfügen –#define – Makros definieren –#if / #ifdef – Bedingte Compilierung

5 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ5 C-Preprozessor 2 #include – fügt den Inhalt anderer Dateien (sog. Headerfiles) in den Quelltext ein Includedateien enthalten i.w. –Deklarationen von Funktionen (prototypes) –Deklarationen von Datentypen –Deklarationen von externen/globalen Variablen –Definitionen von Konstanten (const) –Definitionen von Konstanten als CPP-Makro –Definitionen von CPP-Makros –Bedingte Compilierung

6 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ6 C-Preprozessor 3 #define – definiert ein Makro  Textersatz #define makroname #define makroname ersatztext #undef makroname Beispiele: –#define UNIX - Makro UNIX definiert, z.B. zur Verwendung bei bedingter Compilierung –#define EOF (-1) - Makro EOF wird durch Ersatztext (-1) ersetzt  wie Konstante –#undef TEST - Makro TEST nicht definiert

7 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ7 C-Preprozessor 4

8 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ8 C-Preprozessor 5 Bedingte Compilierung  Verändern des Quelltextes abhängig von CPP-Makros Syntax #if (expr1) #elif (expr2) #else #endif und #ifdef (symbol) #ifndef (symbol)

9 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ9 Anweisung / Ausdruck 1 C kennt keine Anweisungen (statements), sondern nur Ausdrücke (expressions) Ausdruck hat einen Wert (wie in Assembler!) Beispiel: Zuweisung in C int i; i = 4711; Zuweisung kann auch ausgewertet werden: int a, b, c, i, j; a = b = c = 3; if(i = 4711)... while(j = 1)...

10 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ10 Anweisung / Ausdruck 2 Ausdruck  Gültige Kombination von Konstanten, Variablen, Operatoren, Funktionen Reihenfolge der Auswertung –Vorrangregeln der Operatoren legen Reihenfolge der Auswertung implizit fest –Klammern ( ) legen Vorrangregeln explizit fest –Sind Vorrangregeln nicht eindeutig  Reihenfolge der Auswertung nicht definiert –Compiler kann Ausdrücke / Teilausdrücke in effizient auswerten / optimieren

11 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ11 Typumwandlung in Ausdrücken Implizite (automatische) Typumwandlung Explizite Typumwandlung durch Type Casting : double x; int i = 3, j = 10; x = (double) i / (double) j;

12 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ12 Datentypen 1 Vordefinierte Grunddatentypen char Zeichen (ASCII-Kode, 8 Bit) int Ganzzahl (maschinenabhängig, meist 16 oder 32 Bit) float Gleitkommazahl (32 Bit, IEEE, etwa auf 6 Stellen genau) double doppelt genaue Gleitkommazahl (64 Bit, IEEE, etwa auf 12 Stellen genau) void ohne Wert (z.B. Zeiger)

13 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ13 Datentypen 2 Type-Modifier spezifizieren Grunddatentypen short int, long int, long long –legen Länge der Ganzzahl –maschinenabhängig, 16 Bit, 32 Bit –int kann auch fehlen long double –Gleitkommazahl, erw. Genauigkeit –oft 96 oder 128 Bit, IEEE signed, unsigned –char/int mit/ohne Vorzeichen

14 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ14 Konstanten Konstanten haben einen festgelegten und damit unveränderbaren Wert explizite Definition, z.B. const float pi = 3.141; implizite Definition, z.B. u = 2 * r * 3.141; mittels CPP textuelle implizite Ersetzung #define PI u = 2 * PI * r;

15 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ15 Variablen 1 Variable sind Platzhalter für Daten haben einen festgelegten Speicherort, an dem der aktuelle Wert gespeichert wird der aktuelle Wert (an seinem Speicherort) ist veränderbar Eigenschaften von Variablen: –Datentyp –Namen (Bezeichner, Identifier) –Lebensdauer / Speicherklasse –evtl. initialer Wert –Sichtbarkeit (Scope)

16 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ16 Variablen 2 Variablen-Definitionen typ name und evtl. Initialisierung, z.B. double u; short int i, tab = 5; char *hallo = "Hallo, Welt!"; Position im Programm: –außerhalb von Funktionen –in einem Block, also zwischen { } Wert ist veränderbar (Zuweisung, Operation) Programmstruktur  Lebensdauer / Scope

17 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ17 Wie speichert C? Programmstart und Aufruf von main()

18 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ18 Zeiger 1 Jede Variable hat einen Speicherort, d.h. eine Adresse im Hauptspeicher Zeiger (Pointer) sind Variable, die auf eine andere Variable verweisen, oder exakter: den Speicherort bzw. die Adresse dieser Variablen als Wert haben Pointerdefinition: int *ip; int i = 5; Adresszuweisung: ip = &i; Zugriff auf Wert: *ip = *ip + *ip;

19 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ19 Zeiger 2 Zuweisung ip = &i;

20 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ20 Funktionsaufruf und Parameter Parameterübergabe als Werte (call by value), z.B. bei printf() Variable werden als Werte in den Adressraum der Funktion kopiert Parameterübergabe als Adresse (call by reference), z.B. bei scanf() Adressen der Variablen werden in den Adressraum der Funktion kopiert In Funktion sind die Parameter  Zeiger

21 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ21 Call by value Kopie des Parameters an Funktion

22 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ22 Call by reference Kopie der Adresse an Funktion

23 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ23 Felder 1 ein Feld (array) ist die Zusammenfassung von Daten gleichen Typs in einer Variablen Felder haben eine oder auch mehrere Dimensionen (Vektoren, Matrizen, …) Definition von Feldern: char sbuf[128]; int arr[] = { 1, 8, 7, -1, 2 }; short mat[2][2] = { 11, 12, 21, 22}; mit der Felddefinition wird der benötigte Speicherplatz für die Variable reserviert

24 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ24 Felder 2 Zugriff auf Feldelemente mit Index in [] : char c; c = sbuf[32]; sbuf[0] = 'A'; die Feldindizierung beginnt immer mit 0! short s, mat[3][3]; s = mat[0][0]; Felder werden elementweise und Zeile für Zeile hintereinander gespeichert es gibt beim Zugriff keinerlei Überprüfungen auf Bereichsgrenzen von Feldern!

25 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ25 Felder 3 Feldvariable sind eigentlich Pointer, sie zeigen auf das erste Element im Feld Felder werden mit Adresse an Funktionen übergeben (wie Pointer) Feldindizes sind eigentlich Offsets und geben den Abstand zum Feldanfang an Bsp: ia[3]  *(&ia[0] + 3 * sizeof(int))

26 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ26 Felder und Zeiger Felder reservieren bei der Definition den benötigten Speicherplatz Zeiger erhalten den Speicherplatz erst bei der Zuweisung des Objekts, auf das sie zeigen, oder bei dynamischer Speicherallokation Ähnlichkeit von Feldern und Zeigern  mächtige Pointerarithmetik möglich Manchmal ein wenig unverständlich! Pointer essentiell bei Zeichenketten (strings)

27 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ27 Zeichenketten 1 Zeichenketten (strings) sind eine Folge von Einzelzeichen char String ist terminiert mit '\0'  Speicherbedarf: Länge + 1 Byte Beispiel: char *s; char *hallo = "Hallo, Welt!"; String  Pointer auf Feld von Elementen vom Typ char Nullstring  NULL (definiert in stdio.h ) Leerstring  char *leerstr = "";

28 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ28 Zeichenketten 2 Beispiel: char buffer[128]; char *bp = buffer; Stringpointer bp  erstes Zeichen im Feld buffer  Ähnlichkeit von Feldern und Pointern! Beispiel: String kopieren und ausgeben

29 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ29 Kommandozeilenparameter Jedes C-Programm startet mit einer main - Funktion main -Funktion ist vom Typ int und hat drei Parameter: int argc Anzahl von Kommandozeilenparametern char *argv[] Feld von Strings  Kommandozeilenparameter char *envv[] Feld von Strings  Umgebungsparameter

30 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ30 Aufzählungsdatentyp Aufzählungsdatentyp enum Für Datentypen mit diskreten konstanten Werten Beispiel: enum color { rot, gruen, blau } c; enum boolean { FALSE, TRUE } b; b = FALSE; c = blau; Darstellung als int beginnend mit 0, wenn nicht explizit angegeben: enum boolean { TRUE=1, FALSE=0 } b; b = TRUE;

31 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ31 Zusammengesetzte Datentypen 1 Zusammenfassung von zusammengehörigen Daten in eigenen Datentyp struct Beispiel: einfaches EA-Gerät mit 8-Bit Steuerregister cr und 16-Bit Datenregister dr: struct { char cr; int dr; } ea1; struct _ea { char cr; int dr; } ea2; Zugriff durch Selektor. if(ea1.cr & 0x01) ea2.dr = 4711; bei Pointern durch Selektor -> if(ea1->cr & 0x01) ea2->dr = 4711;

32 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ32 Zusammengesetzte Datentypen 2 Beispiel: Datentyp struct circle für Objekt Kreis in einem Zeichenprogramm notwendig  Mittelpunkt (x,y) und Radius r /* Kreis: Typ */ struct circle { int x; /* Mittelpunktkoordinate x */ int y; /* Mittelpunktkoordinate y */ int r; /* Radius */ }; struct circle c; c.x = 100; c.y = 100; c.r = 50;

33 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ33 Zusammengesetzte Datentypen 3 union - spezielle Art von struct anderer Name: varianter Rekord Speichern der Elemente in union nicht nacheinander, sondern übereinander union -Elemente teilen sich Speicherplatz sinnvoll bei gleichartigen Objekten, die aber verschiedenen Typs sein können union { /* Union: */ char c; /* char */ short s; /* short */ int i; /* int */ } u; /* teilen sich Platz */

34 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ34 Zusammengesetzte Datentypen 4 union meist Element in einem struct Typ des Elements in union muss definiert sein  eigenes Typelement im struct Beispiel struct number { /* Struct Zahl */ byte typ; /* Typ union-Element */ union { /* Union: */ byte b; /* byte */ short s; /* short */ int i; /* int */ } u; };

35 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ35 Typdefinitionen Oft sinnvoll, eigene Typen oder Untertypen zu definieren typedef Beispiel: typedef unsigned char byte; Beispiel: typedef struct _ea { byte cr; int dr; } ea; ea ea1, ea2; eigentlich nur ein neuer Name für den Typ  besser lesbar, bessere Dokumentation!

36 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ36 Ausdrücke –Definitionen, Zuweisungen, … –arithmetische, logische, … Operationen, … bei Zuweisungen zu beachten: gültiger l-value und r-value –l-value (left, location) Variable mit Speicherplatz –r-value (right, read) auswertbarer Ausdruck –Beispiel: int i, j; i = 9 / 3; /* gültiger l-value */ 45 = j; /* ungültiger l-value */

37 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ37 Blöcke 1 Zusammenfassung mehrerer Anweisungen Geklammert mit { } v.a. bei Funktionen, Kontrollstrukturen aber auch lokale Blöcke (Unterblöcke) z.B. zur Definition von lokalen Variablen, insbesondere Hilfsvariablen legt Lebensdauer von Variablen fest legt Sichtbarkeit (Scope) von Variablen fest bei Namensgleichheit ist Variable des innersten Blocks sichtbar

38 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ38 Blöcke 2

39 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ39 Kontrollstrukturen Kontrolle des Programmablaufs abhängig von Ergebnis von Ausdrücken Selektionen / bedingte Anweisungen –Einfache Alternative if … else –Mehrfache Alternative if … else if … else –Fallunterscheidung switch Iterationen / Schleifen –Abweisende Schleife while –Laufanweisung for –Annehmende Schleife do … while

40 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ40 Selektionen 1 Bedingte Anweisung if Syntax: if (ausdruck) anweisung Bedingte Anweisung if … else Syntax: if (ausdruck) anweisung else anweisung

41 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ41 Selektionen 2 Mehrfache Alternative if … else if … else if (ausdruck_1) anweisung_1 else if(ausdruck_2) anweisung_2 else if(ausdruck_3) anweisung_3 else if (ausdruck_n) anweisung_n else /* kann auch fehlen */ anweisung_else

42 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ42 Selektionen 3 Mehrfachauswahl oder Fallunterscheidung bei konstanten Alternativen switch switch(ausdruck){ case k1: // k1  Konstante anweisung_1; break; case k2: // k2  Konstante anweisung_2; break;... default: anweisung_default; }

43 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ43 Iterationen 1 Abweisende Schleife while, manchmal auch kopfgesteuerte Schleife genannt Syntax while (ausdruck) anweisung Bedingung ausdruck wird vor Ausführung vom Schleifenkörper anweisung geprüft Schleifenkörper wird nur ausgeführt, wenn Bedingung ausdruck wahr ist

44 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ44 Iterationen 2 Laufanweisung oder abweisende Schleife mit for Syntax for(ausdruck1; ausdruck2; ausdruck3) anweisung Kann durch while -Schleife ersetzt werden: ausdruck1; while(ausdruck2) { anweisung; ausdruck3; }

45 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ45 Iterationen 3 Nicht-annehmende Schleife do while, machmal auch: fußgesteuerte Schleife Syntax do anweisung while (ausdruck) Bedingung ausdruck wird erst am Ende des Schleifenkörperts geprüft  Schleife wird mindestens einmal durchlaufen

46 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ46 Iterationen 4 Schleifensteuerung break –bricht die Ausführung der aktuellen Schleife bzw. switch-Anweisung ab und verlässt diese continue –bricht den aktuellen Schleifendurchlauf ab –setzt mit Ausführung des Schleifenkopfes fort Endlosschleife while(1)... for(;;)...

47 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ47 Funktionen 1 Funktionen sind Programmteile (Blöcke) mit Namen, ggfs. Parametern und ggfs. einem Rückgabewert elementare Bausteine für Programme –gliedern umfangreiche Aufgaben in kleinere Komponenten –reduzieren Komplexität –Wiederverwendung von Komponenten –verbergen Details der Implementierung vor anderen Programmteilen (black box)

48 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ48 Funktionen 2 Funktionsdefinition typ name(parameter) Typ –Datentyp, der von Funktion zurückgeliefert wird –void  kein Rückgabewert (Prozedur) Name –Bezeichner kann beliebig gewählt sein –Regeln für Identifier, keine Schlüsselworte Parameter –Liste von typ name der Parameter in Klammern –keine Parameter: () oder (void)

49 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ49 Funktionen 3 Body  Block mit {} geklammert zusätzliche Anweisung return(ausdruck)  Rückkehr aus der Funktion Bei void-Funktion: nur return nach Rückkehr aus Funktion  Programm wird nach Funktionsaufruf fortgesetzt Typ von Ausdruck und Funktion müssen übereinstimmen Klammern bei return können entfallen

50 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ50 Funktionen 4 Die Ausdrücke in der Parameterliste werden vor dem Sprung in die Funktion ausgewertet  aktuelle Parameter Anzahl und Typen der Ausdrücke der aktuellen Parameter müssen mit denen der formalen Parameter in der Definition der Funktion übereinstimmen Die Auswertungsreihenfolge der Parameter- ausdrücke ist nicht festgelegt

51 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ51 Funktionen 5 Funktionen werden global definiert  keine lokalen Funktionen möglich static beschränkt Funktion auf Modul main() ist normale Funktion, die aber beim Programmstart automatisch aufgerufen wird Rekursion ist möglich: int fak(int n) { if(n == 1) return(1); else return(n * fak(n-1)); }

52 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ52 Funktionen 6 Funktionen müssen deklariert sein, bevor sie aufgerufen werden können Name, Rückgabetyp und Parametertypen müssen dem Compiler bekannt sein Funktionsdefinition  Funktion ist automatisch deklariert und bekannt sonst Prototype, z.B. in Headerdatei typ name ( liste der parametertypen ); Beispiele: double sin(double); double cos(double x);

53 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ53 Funktionen 7 Parameterübergabe an Funktionen call by value –aktuelle Parameter werden in Speicherbereich der Funktion kopiert –in Funktion: Änderungen nur lokal in Funktion call by reference –In C nur über Zeiger realisierbar –Adresse der Parameter werden in Funktion kopiert –Änderungen an Parametern  Änderungen an den originalen Variablen

54 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ54 Speicherklassen 1 Funktionen können nur global, d.h. ausserhalb von Blöcken definiert werden –Sichtbarkeit global –static  Sichtbarkeit im Quelldateikontext Variablen können ausserhalb von Blöcken, d.h. global definiert werden –Sichtbarkeit global –static  Sichtbarkeit im Quelldateikontext Variablen können innerhalb von Blöcken, d.h. lokal oder automatisch definiert werden

55 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ55 Speicherklassen 2 auto –nur innerhalb eines Blocks, Standardklasse –Variable existiert / ist sichtbar nur im Block static –in Block: Variable erhält ihren Wert –sonst: Variable/Funktion nur in C-Quelle sichtbar extern –Variable ist in anderer C-Quelle definiert register –Variable  CPU-Register, hat keine Adresse!

56 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ56 Lebensdauer Lebensdauer einer Variablen ist die Zeit, in der diese Variable Speicherplatz belegt lokale / automatische Variable –„lebt“, d.h. hat einen Speicherort vom Anfang bis zum Ende des Blocks, in dem sie definiert ist –Speicherplatz wird bei Verlassen des Blocks wieder freigegeben  Variable ist ungültig! –Zugriff darauf ist dann undefiniert globale oder statische Variable –„lebt“ vom Anfang bis zum Ende des Programms

57 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ57 Sichtbarkeit 1 der Sichtbarkeitsbereich (Scope) einer Variablen  Programmabschnitt, in dem die Variable sichtbar / nutzbar / gültig ist der Scope wird durch den Ort der Definition bzw. Deklaration der Variablen festgelegt –innerhalb eines Blocks  sichtbar von der Stelle der Definition bis zum Blockende –ausserhalb  sichtbar von Stelle der Definition bzw. Deklaration bis zum Ende der Quelldatei –mit static definierte Variablen sind nur im Modul (= C-Quelldatei) sichtbar

58 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ58 Sichtbarkeit 2 globale Variable müssen ausserhalb von Blöcken definiert sein Variablen aus anderen Modulen (globale Variable) müssen explizit als extern deklariert werden Scope einer Funktion: Bereich auf Ebene des Programms, in der die Funktion nutzbar ist –global –sollte dann vor Nutzung bekannt sein (Prototype) –lokal nur im Modul bei Definition als static

59 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ59 Module um größere Programmprojekte überschaubar und sicherer zu machen, wird die Aufgabe in kleinere Teilaufgaben (= Module) zerlegt –  Reduktion der Komplexität –  separates Entwickeln und Testen –  Wiederverwendbarkeit von Programmteilen –  Erstellen von Programmbibliotheken Abstraktion von Daten und Funktionen Kapselung von Daten

60 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ60 Bibliotheken in der Programmiersprache C sind nur die notwendigsten Grundfunktionalitäten definiert –es fehlen z.B. Funktionen für Ein-/Ausgabe, Funktionen für Dateihandling, Funktionen für Stringhandling, höhere mathematische Funktionen und vieles andere mehr –erleichtert die Entwicklung eines C-Compilers –leichtere Anpassung / Übertragung auf andere Hardware oder Betriebssystem Viele der o.g. Funktionen sind in der sog. Standardbibliothek definiert!

61 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ61 Bibliotheken und Module Projekt: Module und Bibliotheken

62 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ62 Dynamischer Speicher Oft: Größe von Objekten erst zur Laufzeit bekannt  Bereitstellen des benötigten Speicherplatzes dynamisch (Heapsegment) #include Anforderung von Speicher: –void *malloc(size_t s) –s Bytes allozieren –void *calloc(size_t n, size_t s) –s * n Bytes allozieren und mit 0 initialisieren –return NULL bei Fehler, sonst Pointer auf Speicherbereich Freigabe von alloziertem Speicher –void free(void *ptr)

63 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ63 Dynamische Datenstrukturen häufig ist die Anzahl der zu speichernden und zu bearbeitenden Daten erst zur Laufzeit des Programms bekannt Felder ungeeignet: müssen zur Compilezeit oder in Blöcken dimensioniert werden  dynamische Datenstrukturen –einfach verkettete Listen –doppelt verkettete Listen –Bäume –usw.

64 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ64 Dynamische Listen 1 Beispiel: einfach verkettete Liste /* Datentyp f. einfach verkettete Liste */ typedef struct _slist { int value; /* Daten */ struct slist *next; /* Nachfolger */ } slist; Beispiel: doppelt verkette Liste /* Datentyp f. doppelt verkettete Liste */ typedef struct _dlist { int value; /* Daten */ struct dlist *prev; /* Vorgaenger */ struct dlist *next; /* Nachfolger */ } dlist;

65 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ65 Dynamische Listen 2 Objekte der Listentypen werden zur Laufzeit –alloziert slist *insert(slist *llp, int value){ slist *nlp; nlp = (slist *) malloc(sizeof(slist)); –besetzt bzw. initialisiert nlp-> value = value; nlp->next = NULL; –und in die Liste eingehängt if(llp) llp->next = nlp; return(nlp); }

66 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ66 Dynamische Listen 3 Einfache Liste: Erzeugung 1. Element

67 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ67 Dynamische Listen 4 Einfache Liste: n. Element und Verkettung

68 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ68 Dynamische Listen 5 erstes Element wird oft Wurzel, Anker oder Kopf der Liste genannt Durchlaufen der Liste i.d.R. von der Wurzel der Liste aus slist *root, *slp; for(slp = root; slp; slp = slp->next) printf("%d\n", slp->value); wird das letzte Listenobjekt mit der Wurzel verlinkt  Ringpuffer Sortieren bei Erzeugen der Liste möglich

69 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ69 Felder, Zeiger, Listen 1 bekannt: Felder und Zeiger werden in C ganz ähnlich behandelt Wesentlichster Unterschied: –Felder sind dimensioniert  ihnen ist ein fester Speicherort zugeordnet  für die zu speichernden Objekte / Feldelemente ist Platz vorhanden –Zeiger weisen erst nach Zuweisung oder dyn. Allozierung auf den Speicherort ihrer Objekte Feldvariable  Adresse des 1. Elements Feldindizes  Offset im Feld

70 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ70 Felder, Zeiger, Listen 2 Konstante Dimensionierung von Feldern double df[100]; /* Feld mit 100 Elementen */ Variable Dimensionierung von Feldern nur für automatische Feldvariable zulässig void fun(int n) { double df[n]; /* Feld mit n Elementen */... } Grund: Feldgröße muss beim Anlegen / bei Speicherzuweisung des Felds bekannt sein –statisch / global  Compilezeit –automatisch / lokal  Eintritt in Funktion / Block

71 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ71 Felder, Zeiger, Listen 3 variable Dimensionierung von statischen und globalen Feldern häufig benötigt Lösung  dynamische Feldallozierung Beispiel: double -Feld dynamisch duplizieren double *dbldup(double d[], int n) { double *df; int i; df = calloc(n, sizeof(double)); for(i = 0; i < n; i++) df[i] = d[i]; return(df); }

72 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ72  … und nun: viel Erfolg in der Klausur …


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