Fondamenti di Informatica Il linguaggio C

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1 Fondamenti di Informatica Il linguaggio C mario.locci@diee.unica.it March 19,

2 Contents 1 Introduzione Compilatore Il linguaggio C Fondamenti di programmazione Algoritmo Programmazione in C dichiarazioni Statement

3 1 Introduzione Per programmare un computer si possono usare differenti linguaggi, un computer parla il linguaggio macchina: una serie di istruzioni codificate che controlla i circuiti della macchina. Le difficolta legate a questi linguaggi sono dovute alla loro complessita, inoltre tale linguaggio cambia da macchina a macchina. linguaggi di programmazione Per programmare si utilizzano i linguaggi di alto livello. I linguaggi di alto livello forniscono istruzioni che sono piu vicine al linguaggio umano. Esempi di linguaggi ad alto livello sono: C; Pascal; Basic; Fortran; Vantaggi: semplicita, portabilita. Un programma scritto in linguaggio di alto livello va sempre tradotto in linguaggio macchina. La compilazione é il termine che indica la completa traduzione di un programma in linguaggio macchina, lo strumento software che si occupa di questa procedura é il compilatore. Si differenzia dalla interpretazione,dove le istruzioni si traducono ad una ad una o in piccoli gruppi per poi essere eseguite dall interprete. 1.1 Compilatore Il compilatore é un programma che accetta come input un programma scritto in un linguaggio di alto livello : codice sorgente l output del compilatore é il codice oggetto 1.2 Il linguaggio C Il C venne implementato nel 1972 da Dennis Ritchie all interno dei laboratori della Bell. Inizialmente era strettamente legato a Unix ( buona parte delle utilities del sistema Unix sono scritte in C). Venne pensato come un linguaggio della programmazione di sistema. Il C é un linguaggio di alte prestazioni 3

4 Si utilizza per programmi che necessitano molte risorse di calcolo L insieme di istruzioni é molto ristretto, ma per sviluppare si utilizzano le librerie, un insieme di strumenti che estendono le capacita base del linguaggio Una delle caratteristiche piu importanti del C é la portabilitá La portabilitá é garantita dalla presenza di librerie standarizzate programmi scritti in C che usano le librerie standard possono essere portati su macchine diverse. Un linguaggio permissivo Il C é un linguaggio intenzionalmente molto permissivo, permette di fare delle operazioni anche su entitá di tipo diverso, mescolare operazioni su caratteri ed interi o booleani. Questo comportamento é dovuto alla necessitá di avere un linguaggio ad ampio spettro di applicabilitá. Da questo punto di vista si differenzia notevolmente dal Pascal, il quale a differenza del C é guidato da una forte disciplina, e impone un severo controllo sulla programmazione. Il Compilatore Gcc GCC GNU Compiler Collection, in origine GNU C Compiler Il GCC é insieme di compilatori creato nel 1987 da Richard Stallman le versioni recenti del GCC sono incorporate nel sistema Linux 4

5 1.3 Fondamenti di programmazione 1.4 Algoritmo problema Si consideri come punto di partenza un problema. I problemi possono essere di vario tipo: un problema matematico, la gestione di un magazzino, la ricerca di una pagina nel web. risoluzione Si prefigga come obiettivo la risoluzione di un problema dato. L approccio consiste nella ricerca di un metodo risolutivo che possa essere compreso da un esecutore. Alla risoluzione di un problema di arriva attraverso una fase di analisi e quindi di progettazione del procedimento risolutivo. L esecuzione della risoluzione comporta la comprensione da parte dell esecutore del procedimento. Algoritmo La ricerca di un metodo risolutivo ad un dato problema porta alla nozione di algoritmo. Un Algoritmo consiste in una sequenza di istruzioni che specificano come certe azioni elementari debbano susseguirsi per risolvere una data classe di problemi. istruzioni elementari, Le istruzioni elementari sono operazioni note all esecutore, il quale é in grado di eseguirle. L esempio piu semplice di istruzione di istruzione é l assegnamento che in C si indica con = classe di problemi, per classe di problemi si intende una formulazione del problema indipendente dai dati su cui opera: Es: realizzare la somma di due numeri e non fare la somma dei numeri 3 e 10. Esempio:somma di numeri pari Dati due numeri interi a,b determinare la somma se e solo se i due numeri sono entrambi pari. I numeri a,b sono dati di input. Si supponga che l esecutore sia in grado solo di fare operazioni su interi e assegnamenti (assegna), stabilire una identita fra due numeri (con l istruzione é uguale) ed é dotato di espressioni condizionali(se < cond > allora). analisi del problema Il mio esecutore mi permette di fare solo operazioni aritmetiche fra interi, questo significa che devo ricercare tra le operazioni aritmetiche la soluzione: la divisione intera mi permette di ottenere un risultato che si pareggia solo con il resto. 5

6 Algorithm 1 sommainteri assegna a/2 a primadiv assegna b/2 a secondadiv se primadiv*2 é uguale a procedi se secondadiv*2 é uguale b procedi calcola la somma a+b Esempio: quadrato e cubo di due numeri Dato un numero a determinare il quadrato e il suo cubo. L esecutore esegue solo il prodotto e l assegnamento. 6

7 2 Programmazione in C la struttura dei programmi Un programma scritto in C- cosi come altri programmi scritti in linguaggi ad alto livello -, é costituito da due tipi di costrutti liguistici: le dichiarazioni e gli statement (comandi). dichiarazioni: servono a descrivere i dati utilizzati di un programma, statement: costituiscono le istruzioni vere e proprie e permettono di specificare le azioni da compiere per giungere alla soluzione del problema considerato. un programma ben strutturato tiene ben separati gli statement dalla parte dichiarativa i primi statement sono sempre costituiti dalla inizializzazione dei dati //parte dichiarativa int a; float b; //statement //---initialization a=1; b=0; b=a*3; 7

8 2.1 dichiarazioni Le dichiarazioni possono essere di due tipi: la dichiarazioni di variabili e la dichiarazione di costanti. dichiarazione di variabili la dichiarazione di una variabile é un costrutto linguistico che permette di specificare le caratteristiche essenziali di una variabile: nome e tipo. comporta la creazione di un nome simbolico associato ad una variabile sia l allocazione di una parte della memoria ad essa dedicata il valore della variabile appena allocata é un valore indefinito: l inizializzazione della variabile é una operazione fondamentale affinche il programma non abbia dei comportamenti inaspettati dalla dichiarazione in poi le variabili possono essere utilizzate sia in lettura e scrittura dichiarazione di costanti le dichiarazioni delle costanti sono del tutto simili a quelle delle variabili. l unica differenza consiste nel significato stesso di una costante: un valore non modificabile. Le costanti possono essere solo utilizzate in lettura. 8

9 variabili Le variabili é l astrazione di un contenitore in grado di contenere in generale un solo tipo di data ( in alcuni casi puo contenere valori di diverso tipo). Questo contenitore, solitamente, é costituito da una cella di memoria. Una variabile é caratterizzata da i seguenti attributi: il tipo dei dati che possono essere memorizzati il valore del dato contenuto l indirizzo della cella che costituisce la variabile il nome che identifica la variabile, esso permette di riferirsi in modo simbolico alla cella di memoria La creazione della variabile comporta l allocazione dello spazio in memoria necessario. Lo spazio necessario dipende dal tipo. La distruzione di una variabile comporta invece la deallocazione della memoria ad essa riservata. Le variabili possono essere create staticamente o dinamicamente. creazione statica: la creazione statica avviene con la dichiarazione della variabile creazione dinamica: la creazione dinamica avviene quando in programma é in esecuzione //dichiarazioni di costanti const float pi=3.14; //dichiarazione di variabili intere e reali int x,y; float z; 9

10 Identificatori Il nome di una variabile o di una costante sono identificatori, un identificatore é una sequenza costistituito da simboli alfanumerici e dal simbolo underscore, tali sequenze sono soggette ad alcuni vincoli.un identificatore per essere correto deve rispettare i seguenti vincoli: non possono iniziare con una cifra non deve contenere spazi deve escludere altri simboli speciali ( >, <, ;, =, ecc.. non deve essere identico alle keyword del C: int,double, ecc. Tali keyword identificano i comandi del C. //corretti pippo, pippo1, PAPERINO, nonnapapera, nonna_papera, //non corretti 1pippo, nonna papera, Il linguaggio C é case sensitive, distingue le lettere maiuscole da quelle minuscole, ad esempio l identificatore i é diverso da I Nota Conviene, in generale, scegliere dei nomi che siano il piu possibile significativi. L identificatore deve ricordare il significato attribuito all oggetto che essi denotano. In generale si usano queste regole: le variabili iniziano con una lettera minuscola e in genere sono interamente in minuscolo, se sono nomi composti si usa un underscore per separarle o la lettera iniziale maiuscola, Es: accumula somme o accumulasomme; le costanti sono costituite da lettere maiuscole le variabili che indicano l indice di un vettore in genere sono i,j,k,h; 10

11 identificatori indirizzo memoria x ff00 1 y ff01 5 z ff03 5 non assegnato ff04 non definito Table 1: Definizione delle variabili in seguito alla dichiarazione x, y e z ed effetti dell assegnamento 2.2 Statement Lo statement di assegnamento seguente struttura formale: lef t expression = right expression Lo statement di assegnamento ha la left expression: si tratta sempre di una locazione di memoria identificata da un nome:una variabile right expression: é una espressione qualsiasi che valutata restituisce un valore = : é l operatore di assegnamento //dichiara x,y,z int x,y,z; x=1; //assegna 1 ad x y=5; //assegna 5 ad y z=x*y ; //valuta il prodotto x*y e poi assegna il risultato a z Figure 1: statement di assegnamento Note sull Assegnamento L assegnamento modifica in modo permanente il contenuto di una locazione di memoria. Dato un assegnamento del tipo var = expr,il tipo di var e il tipo di expr devono essere compatibili. 11