Programmieren in C Grundlagen C 1

Präsentation zum Thema: "Programmieren in C Grundlagen C 1"—  Präsentation transkript:

1 Programmieren in C Grundlagen C 1
Hochschule Fulda – FB AI Wintersemester 2014/15 Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ

2 C-Programm 1 Ein C-Programm besteht (vereinfacht dargestellt) aus
 Daten  Funktionen Daten Eingangsdaten  Ergebnisdaten evtl. (viele) Zwischendaten Konstante Daten  Werte unveränderbar Variable Daten  Werte veränderbar Funktionen  verarbeiten die Daten Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

3 C-Programm 2 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

4 C-Programm 3 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

5 C-Programm 4 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

6 C-Programm 5 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

7 C-Programm 6 Typischer Ablauf eines C-Programms
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8 Zeichensatz von C 1 Buchstaben (incl. Unterstrich) ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ abcdefghijklmnopqrstuvwxyz _ Ziffern Semikolon (z.B. am Ende einer Anweisung) ; Punkt (Gleitpunktzahlen, Selektionsoperator) . Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

9 Zeichensatz von C 2 Sonderzeichen (Operatoren, Satzzeichen) ( ) [ ] < > + - * / % ^ ~ & | = ! ? , : Anführungszeichen (Einzelzeichen, Strings) ' " Blockklammern { } Fluchtzeichen (für Sonderzeichen) \ Doppelkreuz (Preprozessordirektiven) # Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

10 Reservierte Worte in C 1 C kennt 33 reservierte Worte auto break case char const continue default do double else enum extern float for goto inline if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

11 Reservierte Worte in C 2 Aus den "Grundbausteinen" von C
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12 Reservierte Worte in C 3  werden "Programme" ...
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13 Reservierte Worte in C 4 auto Speicherklasse automatisch
break Verlassen von Schleife/Mehrfachauswahl case Auswahl in Mehrfachauswahl char Typbezeichner für Zeichen const Attribut bei Typangabe continue Fortsetzungsanweisung default Standardauswahl bei Mehrfachauswahl do Schleifenanweisung double Typbezeichner Fließkommazahl else Teil von Einfach-, Mehrfachalternative Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

14 Reservierte Worte in C 5 enum Typbezeichner für Aufzählungstyp
extern Speicherklasse extern float Typbezeichner Fließkommazahl for Schleifenanweisung if Alternative oder bedingte Anweisung int Typbezeichner Ganzzahl long Typbezeichner Ganzzahl register Speicherklasse Register return Rückkehranweisung short Typbezeichner Ganzzahl Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

15 Reservierte Worte in C 6 signed Typbezeichner, -modifizierer
sizeof Operator zur Größenbestimmung static Speicherklasse statisch struct Strukturvereinbarung switch Auswahlanweisung typedef Typnamenvereinbarung union Datenstruktur mit Alternativen unsigned Typbezeichner, -modifizierer void Typbezeichner while Schleifenanweisung Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

16 Datentypen 1 Menge von Werten und Menge von Operationen auf diesen Werten Konstanten / Variablen Datentypen bestimmen Darstellung der Werte im Rechner benötigten Speicherplatz zulässige Operationen Festlegung des Datentyps implizit durch Schreibweise bei Konstanten explizit durch Deklaration bei Variablen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

17 Datentypen 2 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 Stellen genau) void ohne Wert (z.B. Zeiger) Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

18 Datentypen 3 Type-Modifier spezifizieren Grunddatentypen short int, long int - legen Länge der Ganzzahl fest - maschinenabhängig, 16 Bit, 32 Bit - int kann auch fehlen long double - Gleitkommazahl, erw. Genauigkeit - oft 128 Bit, IEEE signed, unsigned - char/int mit/ohne Vorzeichen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

19 Bezeichner 1 Bezeichner (Identifier) für Konstanten, Variablen, Funktionen, Typen usw. müssen mit einem Buchstaben oder Unterstrich beginnen danach können Buchstaben, Unterstriche und Ziffern folgen Groß- und Kleinschreibung wird streng unterschieden keine Sonderzeichen (z.B. $ oder #) keine reservierten Worte Vorsicht bei vordefinierten Funktionsnamen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

20 Bezeichner 2 Syntaxdiagramm
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21 Bezeichner 3 Backus-Naur-Form (BNF) letter ::= A|B|…|Y|Z|a|b|…|y|z|_ digit ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9 identifier ::= letter { letter | digit } BNF / EBNF zur Beschreibung formaler Sprachen Vielfältige Formen / Notationen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

22 Bezeichner 4 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

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

24 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 Attribute von Variablen: Datentyp Namen (Bezeichner, Identifier) Lebensdauer / Speicherklasse evtl. initialer Wert Sichtbarkeit (Scope) Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

25 Variablen 2 Deklaration / Definition von Variablen
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26 Variablen 3 Variablen-Definitionen, z.B. double u; short int i, tab = 5; char *hallo = "Hallo, Welt!"; Position im Programm: außerhalb von Funktionen am Anfang eines Blocks, also nach { Wert ist veränderbar (Zuweisung, Operation) Programmstruktur  Lebensdauer / Scope Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

27 Wie speichert C? 1 Hauptspeicher
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28 Wie speichert C? 2 Beispiel: Zugriff auf Variable
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29 Wie speichert C? 3 Vor Programmstart
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30 Wie speichert C? 4 Programmstart und Aufruf von main()
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31 Wie speichert C? 5 Zuweisung a = 4;
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32 Wie speichert C? 6 Zuweisung b = 8;
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33 Wie speichert C? 7 Berechnung a * b;
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34 Wie speichert C? 8 Zuweisung c = a * b;
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35 Wie speichert C? 9 Danach Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

36 Exkurs: Zeiger 1 Wdh: 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; Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

37 Exkurs: Zeiger 2 Zugriff auf Variable mit Pointer
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38 Exkurs: Zeiger 3 Vor Programmstart
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39 Exkurs: Zeiger 4 Programmstart und Aufruf von main()
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40 Exkurs: Zeiger 5 Zuweisung i = 5;
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41 Exkurs: Zeiger 6 Zuweisung ip = &i;
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42 Exkurs: Zeiger 7 Berechnung *ip + *ip;
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43 Exkurs: Zeiger 8 Zuweisung *ip = *ip + *ip;
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44 Exkurs: Zeiger 9 Danach Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

45 Exkurs: Zeiger 10 Warum und wozu Zeiger?
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46 Exkurs: Zeiger 11 In anderes Programmiersprachen, z.B. Ada oder Pascal, werden Pointer i.d.R. nur für dynamische Datentypen verwendet In C werden Zeiger leider schon von Anfang an für einfache Grundoperationen benötigt! Pointer notwendig für Eingaben: scanf("%d", &i); Pointer notwendig als Funktionsparameter: Funktionsdefinition: void getint(int *i) {} Funktionsaufruf: getint(&i); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

47 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 1
Wdh: Aufbau eines C-Programms: #include <stdio.h> int main(void) { int a, b, c; scanf("%d", &a); scanf("%d", &b); c = a * b; printf("c = %d\n", c); return(0); } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

48 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 2
Jedes laufende C-Programm (= Prozess) hat voreingestellt drei Ein-/Ausgabekanäle: stdin Standardeingabe, meist Tastatur stdout Standardausgabe, meist Bildschirm stderr Standardfehlerausgabe, Bildschirm Die Standardkanäle sind umlenkbar: $ meinprog <InFile >OutFile 2>ErrFile Bei einigen C-Compilern ist unter Windows auch der Kanal stdprn als Standarddrucker definiert Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

49 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 3
Einfache zeichenweise Ein- und Ausgabe mit getchar() und putchar(), z.B.: int c; c = getchar(); /* Zeichen von stdin */ putchar(c); /* Zeichen auf stdout */ Formatierte Ein- und Ausgabe mit printf() und scanf(), z.B.: int c; scanf("%c", &c); printf("%c", c); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

50 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 4
Obacht: getchar() liefert, bzw. putchar() benötigt als Parameter den Typ int! Typumwandlung von char  int erfolgt meist automatisch Hauptgründe: historisch ist char eine Art Untertyp von int die Zeichenkonstante EOF als Endekennzeichner für die Eingabe ist in stdio.h als -1 definiert Simples Kopierprogrammfragment: while((c = getchar())!= EOF) putchar(c); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

51 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 5
Formatierte Ausgabe mit printf() Aufruf: printf(fmt, args) printf() konvertiert und gibt die Parameter args unter Kontrolle des Formatstrings fmt auf stdout aus Der Formatstring fmt ist eine Zeichenkette Parameter args können auch fehlen Die Parameter args müssen den Typ haben, wie er im Formatstring fmt angegeben ist Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

52 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 6
Formatierte Eingabe mit scanf() Aufruf: scanf(fmt, args) scanf() konvertiert und liest die Parameter args unter Kontrolle des Formatstrings fmt von stdin ein Der Formatstring fmt ist eine Zeichenkette Die Parameter args müssen den Typ haben, wie er im Formatstring fmt angegeben ist Die Parameter args müssen Pointer sein Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

53 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 7
Wichtige Formatzeichen: %c Einzelzeichen / char %d Ganzzahl / int %ld Ganzzahl / long int %f Gleitkommazahl / float %lf Gleitkommazahl / double %s Zeichenkette / char * Wichtige Sonderzeichen \n Newline, Zeilensprung \t Tabulator \0 EOS - Endezeichen in String \' einfaches Anführungszeichen ' \" doppeltes Anführungszeichen " \% Prozentzeichen % \\ Fluchtzeichen \ Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

54 Noch ein Exkurs: Ein-/Ausgabe 8
Beispiele: char c; int a, b; double d; printf("integer a und b eingeben: "); scanf("%d %d", &a, &b); printf("a=%d b=%d\n", a, b); printf("char c und double d: "); scanf("%c %lf", &c, &d); printf("c=%c d=%lf\n", c, d); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

55 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 der Funktion sind die Parameter Zeiger! Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

56 Call by value 1 Beispiel: Funktionsaufruf cbv
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57 Call by value 2 Vor Programmstart
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58 Call by value 3 Zuweisung a = 4
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59 Call by value 4 Kopie des Parameters an Funktion
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60 Call by value 5 Aufruf der Funktion
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61 Call by value 6 Zuweisung b = b * 2
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62 Call by value 7 Rückkehr aus Funktion
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63 Call by value 8 Variable a unverändert!!!
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64 Call by reference 1 Beispiel: Funktionsaufruf cbr
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65 Call by reference 2 Vor Programmstart
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66 Call by reference 3 Wo ist der Unterschied cbv – cbr?
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67 Call by reference 4 Aufruf: Adresse der Variablen!!!
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68 Call by reference 5 In Funktion: Zeiger auf Variable!!!
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69 Call by reference 6 Zuweisung a = 4
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70 Call by reference 7 Kopie der Adresse an Funktion
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71 Call by reference 8 Aufruf der Funktion
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72 Call by reference 9 Zuweisung *b = *b * 2
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73 Call by reference 10 Rückkehr aus Funktion
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74 Call by reference 11 Variable a verändert!!!
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