Silvia Rossi. C elementi di un programma. Informatica. Programmazione I. Lezione n.

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1 Silvia Rossi C elementi di un programma Lezione n. 2 Informatica Programmazione I silvia.rossi@unina.it

2 Programma Una sequenza di istruzioni che il calcolatore esegue per produrre i risultati richiesti per la soluzione di un dato problema. E Un algoritmo scritto in un LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE 2

3 Linguaggio di Programmazione Un insieme di simboli, parole, regole usate per istruire il calcolatore. Linguaggio macchina: il reale linguaggio attraverso il quale il calcolatore esegue le istruzioni di un programma. Linguaggio Assembler: un linguaggio che usa specifiche istruzioni per indicare al calcolatore le operazioni da eseguire le azioni da intraprendere, è dipendente dal calcolatore usato. Linguaggio di alto livello: un linguaggio che possiede istruzioni e regole vicine ai linguaggi naturali ed è indipendente dal calcolatore usato.

4 Programma PROGRAMMA SORGENTE Programma scritto in un linguaggio di alto livello PROGRAMMA OGGETTO Risultato della compilazione di un programma sorgente 4

5 Compilatore File di inclusione Programma sorgente Preprocessore stringa di simboli (tokens) forma (AST) Intermedia forma ottimizzata Codice rilocabile (obj, exe) Analisi lessicale Analisi sintattica Analisi semantica Ottimizzazione Generazione codice tabella di simboli Linker Oggetti e librerie del progetto Il programma subisce diverse trasformazioni intermedie prima di diventare un programma oggetto (rilocabile)

6 Compilatore: caricamento Il programma oggetto generato dal compilatore se eseguito viene caricato dal loader in memoria per l esecuzione effettiva Ogni sezione del programma (codice, dati, memoria) viene allocata e assegnata ad intervalli di indirizzi di memoria assoluti RAM Codice rilocabile Loader stack heap dati text Immagine del programma in memoria

7 Ciclo di vita di un programma Problema Algoritmo di risoluzione Programma 7

8 C un pò di storia II linguaggio C si sviluppò dal B grazie a Dennis Ritchie, presso i Bell Laboratories nel Il C fu noto inizialmente come linguaggio di sviluppo per sistemi operativi. Oggi la maggior parte dei sistemi operativi sono scritti in C e/o in C++ Il C è oggi disponibile sulla maggior parte dei computer ed è indipendente dall'hardware. Nel 1990 si è giunti ad una definizione di standard per il C nota come ANSI/ISO 9899:1990 aggiornato nel 1999 C99

9 C ambiente di sviluppo Tra i tanti ambienti di sviluppo C utilizzeremo NetBeans/Eclipse

10 C elementi di un programma // eser1.1.c: primo programma "Hello World" #include <stdio.h> int main () { printf("hello World\n ); // stampa messaggio return 0; } Il classico primo programma C

11 C elementi di un programma #include <stdio.h> int main () { int integer1; int integer2; int sum; printf( inserisci primo intero\n ); scanf( %d, &integer1); } sum = integer1 + integer2; printf( La somma e %d\n, sum); return 0;

12 C elementi del linguaggio Da un punto di vista lessicale, un programma è una sequenza di termini (detti tokens) Il compilatore deve riconoscere i termini del linguaggio per le successive fasi di analisi Tipi di termini Identificatori Parole chiave Costanti Espressioni Operatori Simboli o segni speciali operatori costanti anonime Sono ignorati Spazi bianchi, tabulatori, newlines, e commenti Termini Simboli speciali con nome Identificatori variabili parole chiave

13 C identificatore Un identificatore è un termine usato dal programmatore per indicare funzioni, variabili, oggetti, costanti, etc. Ogni identificatore è formato da una sequenza di caratteri di tipo lettere o cifre o _ (underscore) Il primo carattere deve essere una lettera o _ Caratteri maiuscoli e minuscoli sono diversi 31 caratteri Identificatori non validi: un amico (contiene uno spazio) un'amica 7bello (contiene un apostrofo) (il primo carattere non è una lettera) for (è una parola-chiave del C) Gli identificatori devono ricordare mnemonicamente gli oggetti cui si riferiscono

14 Algoritmo per il calcolo della circonferenza 1) Leggi il valore del raggio 2) Poni il valore della circonferenza uguale a 2 per 3,1415 per il raggio 3) Stampa il valore della circonferenza leggi(raggio) circonferenza <- 2* 3,1415 * raggio stampa(circonferenza) 14

15 C identificatori à parole-chiave La parole chiave è un termine che ha un significato particolare per il compilatore C possono essere adoperati dal programmatore solo come previsto dal linguaggio Esempi di parole chiave sono: main : indica che il testo che segue tra parentesi graffe rappresenta il codice sorgente del programma. const : definisce il nome che segue come dato costante. float : definisce il nome seguente come variabile a virgola mobile (singola precisione). if, then, else : definisce costrutti di controllo del linguaggio Le parole chiave sono indicate in grassetto

16 C identificatori à variabili Variabile: una locazione di memoria che può contenere diversi valori durante la computazione accessibile mediante un identificatore unico nome: definisce un identificativo unico per la variabile tipo: l insieme dei valori che può assumere e l insieme delle operazioni che possono applicarsi a tali valori valore: valore corrente della variabile

17 C identificatori à variabili à tipo Tipi standard char caratteri (es. b, F,!, 6,...) (1 B) usato anche per rappresentare valori numerici in [-128 ; 127] int numeri interi (short o long) (es. 1, 2, 43, -89, 4324,...) (4 B o almeno quanto short) ha valori in [ ; ] float numeri decimali in virgola mobile a singola precisione (4 B) Una parte intera ed una parte frazionale intervallo di valori assoluti [1,17 x e 3,40 x ] (7 cifre significative) double numeri decimali in virgola mobile a doppia precisione (8 B) intervallo di valori assoluti [1,17 x e 1,79 x ] (15 cifre significative) bool tipo valore booleano (1 B) con valori vero e falso ([0 ; 1])

18 Variabili Nome Tipo Operazioni Dimensione Valore Indirizzo in memoria int n = 0 &n Left-value è il riferimento al suo indirizzo Right-value è il riferimento al suo valore 18

19 C dichiarazione di identificatori Dichiarazione di tipo: informa il compilatore sul tipo assegnato ad un identificatore Dichiarazione di tipo di un identificatore specificatore... qualificatore... tipo ident Fornisce altre caratteristiche dell identificatore Indica come deve essere allocato il contenuto tipo standard Definizione di tipo: è una dichiarazione che comporta l allocazione di un area di memoria per l identificatore ma non l inizializzazione del suo contenuto (indefinito) Qualificatori: short, long, signed, unsigned Specificatori: const, extern, static, volatile,...

20 C dichiarazione di identificatori Inizializzazione: assegna un valore iniziale ad un identificatore già definito ident = valore; Operatore di assegnazione La dichiarazione di un identificatore deve precedere il suo primo utilizzo, e può essere in ogni parte del programma E sempre consigliabile dichiarare tutte le costanti e le variabili nella parte iniziale del programma (o della funzione che le utilizza) È più facile identificare nel programma la sezione delle dichiarazioni Dichiarazione e inizializzazione possono essere combinate

21 C identificatori à variabili Dichiarazione di variabile: int numero; Dichiarazione di variabile e successiva inizializzazione int numero;... numero = 54; Dichiarazione di più variabili dello stesso tipo int numero, secondo_numero, terzo; Dichiarazione di variabile con contestuale inizializzazione int numero = 54 ; Dichiarazione di più variabili e inizializzazione int numero = 54, secondo_numero, terzo = 15;

22 C identificatori à costanti Costante: una locazione di memoria che contiene sempre lo stesso valore durante la computazione Alcune costanti possono essere riferite (nominate) da identificatori Altre constanti non sono associate ad alcun nome (anonime) Dichiarazione di costante: const float pi=3.1415; L'uso dello specificatore const è fortemente consigliato piuttosto che scrivere più volte la stessa costante nelle istruzioni del programma; se il programmatore decide di cambiarne il valore, e ha usato const, è sufficiente che modifichi la sola istruzione di definizione.

23 Simboli speciali Uno o anche due caratteri consecutivi che sono usati per scopi particolari come ad esempio il punto e virgola (;) che serve ad indicare la fine di una istruzione, le parentesi graffe ({ })che indicano inizio e fine di una istruzione composta, la virgola (,) che è usata come separatore. es: float n, raggio; invece di float n; float raggio; 23

24 C espressioni Espressioni: rappresentano il valore che si ottiene applicando opportune operazioni ben definite ad uno o più operandi che possono essere costanti o variabili. In una espressione le operazioni vengono indicate con particolari simboli detti operatori Gli operatori possono essere unari : agiscono su un solo operando!a ++i binari : agiscono su due operandi (destro e sinistro) a+b a<=b

25 C espressioni Gli operatori possono essere di assegnazione aritmetici binari relazionali logici incremento e decremento condizionali

26 C espressioni di assegnazione L'operatore di assegnazione = copia il contenuto dell operando destro (detto r-value) nell operando sinistro (detto l-value) r-value è una qualsiasi espressione con valore un tipo standard l-value è una variabile Il tipo di r-value deve essere lo stesso o implicitamente convertibile nel tipo di l-value Il valore dell espressione assegnazione è r-value Esempio: a = b + 3 a = b l-value r-value

27 C espressioni aritmetiche Gli operatori matematici eseguono le principali operazioni matematiche + - * / Se la divisione è fra due numeri interi, il risultato dell'operazione è ancora un numero intero (troncamento). Esempio: 27 / 4 dà come risultato 6 (anziché 6.75). Il resto di una divisione fra numeri interi si calcola con l'operatore binario % Esempio: 27 % 4 dà come risultato 3

28 C espressioni aritmetiche Operazione Simbolo algebrico Simbolo in C Espressione algebrica Espression e in C Addizione + + a+b a+b Sottrazione - - a-b a-b Moltiplicazione x * ab a*b Divisione : / a:b a/b Modulo mod % a mod b a%b

29 Regole di precedenza * 2 Risultato = 16 o 11? 1. Svolgere le parentesi 2. Moltiplicazione, divisione e modulo 3. Addizione e sottrazione Più operazioni dello stesso tipo vanno risolte da sinistra a destra. 29

30 Se le costanti e le variabili sono tutte dello stesso tipo allora anche il valore dell espressione sarà dello stesso tipo. Se tutte le grandezze presenti nell espressione sono di tipo numerico, anche se diversi, sarà il compilatore ad effettuare tutte le opportune conversioni di tipo. Ad esempio se le variabili n, f, d sono rispettivamente di tipo int, float e double allora nell espressione (n+f)*d, n è convertito a float, successivamente la somma n+f è convertita a double per poter effettuare la moltiplicazione con d (conversione implicita). 30

31 REGOLA Non adoperare espressioni in cui sono presenti variabili di tipo diverso.

32 Esempio -> Area del cerchio

33 REGOLA E sempre consigliabile dichiarare tutte le costanti e le variabili nella parte iniziale del programma (o della function che le utilizza). In questo modo chi legge il programma sa dove reperire le informazioni sul tipo delle variabili e delle costanti.

34 C espressioni relazionali Gli operatori relazionali sono: > >= < <= ==!= eseguono il confronto fra i valori dei due operandi (di qualsiasi tipo standard) e restituiscono un valore booleano: a > b restituisce true se a é maggiore di b a >= b restituisce true se a é maggiore o uguale a b a < b restituisce true se a é minore di b a <= b restituisce true se a é minore o uguale a b a == b restituisce true se a é uguale a b a!= b restituisce true se a é diverso da b Esempio: bool bvar = (7 > 3); bool bvar = (7 == 3); (in bvar viene memorizzato true) (in bvar viene memorizzato false)

35 Espressioni booleane semplici Espressione booleana semplice: è rappresentata da un confronto tra i valori di due espressioni. La forma sintattica di una espressione booleana semplice è la seguente: espressione1 op espressione2 dove op è un operatore relazionale. L espressione booleana assume il valore true (vero) se il valore di espressione1 è nella relazione op con il valore di espressione2. Operatore relazionale Nell esempio si suppone che le variabili assumono i seguenti valori: a=3 ; b=5 ; c1= E ; c2= G ; < Minore di a<b 3<5 Vero <= Minore o uguale di a+3<=b 6<=5 Falso == Uguale a c1==c2 E == G Falso!= Diverso da c1!=c2 E!= G Vero >= Maggiore o uguale di a >=c1 a >= E Vero > Maggiore di a>b+2 3>7 Falso 35

36 Attenzione! Se si pone uno spazio tra gli operatori (es = =), si commette un errore di sintassi Non confondere = con == Assegnazione pi= Uguaglianza x==y

37 Esercizi Scrivere in pseudo codice un algoritmo per il calcolo del MCD usando l algoritmo di Euclide.

38 Algoritmo per il Massimo Comun Divisore (Euclide) Si trovi il MCD tra i numeri e 1488 Dividiamo per 1488: avremo quoziente 7 e resto 465 il nuovo dividendo è 1488 mentre il nuovo divisore è 465 dividiamo 1488 per 465: avremo quoziente 3 e resto 93 il nuovo dividendo è 465 mentre il nuovo divisore è 93 dividiamo 465 per 93: avremo quoziente 5 e resto 0 l algoritmo termina quando il resto è zero; il MCD è l ultimo divisore: 93

39 1. Leggi A 2. Leggi B 3. Se A>B Dividendo=A Divisore=B Altrimenti Dividendo=B Divisore=A 4. Resto=Dividendo%Divisore 5. Mentre Resto>0 esegui le seguenti istruzioni Dividendo=Divisore Divisore=Resto Resto=Dividendo%Divisore 6. Stampa Divisore (una volta che il quoziente è 0 il divisore prende il valore del MCD) 39

40 Esercizi Tenendo presente il programma per il calcolo della circonferenza scrivere dei programmi che calcolano: 1) area e perimetro del quadrato; 2) area del trapezio. 40