Scope (visibilità) Scope di un identificatore

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1 Scope (visibilità) Scope di un identificatore Lo scope (visibilità) di un identificatore è la porzione di codice in cui quell identificatore è definito e ha senso Se l identificatore si riferisce a una variabile, lo scope è la porzione di codice che inizia dal punto in cui viene definita la variabile e termina alla fine del blocco che la contiene (chiusura della parentesi graffa) Non è possibile utilizzare una variabile al di fuori del suo scope Si può pensare che la variabile, raggiunto il termine dello scope, venga distrutta 1

2 Scope di un identificatore int b = 4; if (b == 3) { Scope di a nel ramo-if Scope di b int a = 5; printf("b è uguale a 3\n e a è uguale a %d", a); else { Scope di a nel ramo-else int a = 1; printf("b non è uguale a 3 e a è uguale a %d\n", a); Il codice è corretto, però bisogna prestare attenzione: La variabile a del ramo-if non corrisponde alla variabile a del ramo-else Entrambe le variabili a vengono distrutte al termine del blocco, quindi qualsiasi riferimento a queste variabili dopo questo blocco di istruzioni sarebbe un errore Scope di un identificatore Se l identificatore si riferisce a una funzione, lo scope è la porzione di codice che inizia dal punto in cui viene definita e che termina alla fine del file sorgente, cioè è la zona in cui il compilatore è in grado di recuperare la definizione della funzione (il body) e il tipo e il numero di argomenti che la funzione stessa richiede, nonché il tipo del valore di ritorno 2

3 Esempio Non si può invocare una funzione non dichiarata (è fuori dallo scope) Invocazione senza dichiarazione int main(void) { int a=f(3,5); printf("%d",a); return 0; int f(int x, int y){ return 2*x + 3*y; ERRORE! Anche le funzioni di libreria (printf, strlen, ) sottostanno a questa regola: i file header (stdio.h, string.h, ) contengono le dichiarazioni delle funzioni Esempio La definizione di una funzione è implicitamente una dichiarazione: Dichiarazione, invocazione e definizione int f(int x, int y); int main(void) { int a = f(3,5); printf("%d", a); return 0; int f(int x, int y) { return 2*x + 3*y; Definizione (con dichiarazione implicita) e invocazione int f(int x, int y) { return 2*x + 3*y; int main(void) { int a = f(3,5); printf("%d", a); return 0; 3

4 Tipi derivati: struct Strutture Gli array sono utili quando dobbiamo aggregare informazione omogenea Quando invece dobbiamo aggregare informazione eterogenea è necessario utilizzare una struttura: una collezione finita di variabili (chiamate membri) non necessariamente dello stesso tipo, ognuna identificata da un nome Sintassi struct <etichetta> { ; <definizione-di-variabili> L etichetta è opzionale e rappresenta il nome della struttura 4

5 Dichiarazione di Strutture Esempio di dichiarazione di una struttura struct studente { char nome[20]; int eta; char sesso; float media; ; studente è il nome della struttura composta da tre membri: nome, eta, sesso e media N.B.: La definizione della struttura non provoca allocazione di memoria, ma introduce un nuovo tipo di dato La memoria viene allocata solo al momento della dichiarazione di una variabile del tipo struct studente Definizione di variabili di tipo struttura Dichiarazione di due variabili di tipo struct studente: struct studente p1, p2; Dichiarazione di un array di 50 elementi ciascuno dei quali è di tipo struct studente: struct studente elenco[50]; 5

6 Definizione di variabili di tipo struttura In memoria i membri di una struttura vengono allocati nello stesso ordine di dichiarazione Tra un membro e l altro, a seconda dell architettura, possono esserci spazi intermedi di allineamento di memoria inutilizzabili e di contenuto indefinito e che sono utili per rendere più efficiente la copia dei dati Es. su una macchina a 64 bit con char da 1 byte, int da 4 byte e float da 4 byte, sizeof(struct studente) non vale 29 ma 32: 3 byte vengono usati per allineare il char Regole per nominare i membri I membri devono avere nomi univoci all interno di una struttura, ma si può usare lo stesso nome in strutture diverse I nomi dei membri possono coincidere con nomi di variabili o funzioni int x; struct a { char x; int y; ; //corretto struct b { int w; float x; ; //corretto 6

7 Accesso ai membri di una struttura Si accede ai membri mediante la notazione con punto: <nome-variabile>.<nome-mebro> struct carta { int valore; char seme; ; struct carta c1, c2; c1.valore = 5; c1.seme = 'Q'; c2.valore = 9; c2.seme = 'C'; struct punto { int x, y; ; struct punto p1, p2; p1.x = 10; p1.y = -2; p2.x = 5; p2.y = 7; Ogni membro si usa come una normale variabile del tipo corrispondente a quello del membro Puntatori a strutture Se ho un puntatore a una struct, per accedere ai suoi membri, invece di usare l operatore di dereferenziamento e il punto, posso usare per maggiore comodità l operatore -> (freccia, scritta con meno e maggiore) struct data { int giorno, mese, anno; ; struct data d; struct data *pd = &d; //pd è un puntatore alla struttura d pd->giorno = 7; //equivalente a (*p).giorno pd->mese = 1; //equivalente a (*p).mese pd->anno = 2009; //equivalente a (*p).anno 7

8 Operazioni su Strutture Si possono assegnare variabili di un tipo struttura a variabili dello stesso tipo struttura struct data d1, d2; d1 = d2; Però non è possibile effettuare il confronto tra due variabili di tipo struttura struct data d1, d2; if (d1 == d2) //Errore! Per effettuare il confronto è necessario considerare separatamente ogni singolo membro: if (d1.giorno==d2.giorno && d1.mese==d2.mese && d1.anno==d2.anno) Il motivo è legato all allineamento in memoria (dato che lo spazio intermedio tra i membri ha contenuto indefinito e il C non può confrontare efficientemente le due zone di memoria, non offre all utente questa feature) Attenzione struct pippo { int codice; char nome[20]; float dato; ; struct pippo vrb1, vrb2;... vrb2 = vrb1; CORRETTO struct pippo { int codice; char nome[20]; float dato; ; struct pluto { int codice; char nome[20]; float dato; ; struct pippo vrb1; struct pluto vrb2;... vrb2 = vrb1; ERRATO Perché sia ammesso l assegnamento, non è sufficiente che le due strutture abbiano gli stessi campi, ma devono essere dichiarate con lo stesso tipo (il motivo è ancora legato al fatto che l allineamento dei dati in memoria potrebbe essere diverso) 8

9 Esercizio Dati due punti p1=(x1,y1) e p2=(x2,y2) in uno spazio bidimensionale R 2, la somma p1+p2 è il punto definito sommando componente per componente (x1+x2,y1+y2) Scrivere una versione della funzione somma che utilizzi la chiamata per valore e una versione che utilizzi la chiamata per riferimento (in entrambi i casi ovviamente occorre usare le strutture). Scrivere inoltre un main che richiami le due funzioni Definizione di nuovi tipi 9

10 Definizione di un nuovo tipo Con la parola chiave typedef si definisce un nuovo tipo (in realtà un abbreviazione per un tipo esistente): typedef <tipo_esistente> <nuovo_tipo>; Ad esempio typedef int votoesame; definisce un nuovo tipo, votoesame, che corrisponde al tipo int Quando dichiarerò una variabile potrò scrivere votoesame esame1, esame2; Definizione di un nuovo tipo Definire un nuovo tipo è utile per rendere più leggibile il codice o per nascondere al programmatore che usa un nostro modulo come realizziamo internamente al modulo una certa funzionalità 10

11 Definizione di un nuovo tipo Posso usare typedef anche sulle strutture: typedef struct { int codice; char nome[20]; float dato; nuovotipo; nuovotipo var1, var2; nuovotipo var3; Abbiamo definito un nuovo tipo derivato nuovotipo Grazie a typedef possiamo evitare di scrivere la parola chiave struct quando dichiariamo le variabili Esempio: Vettori parzialmente riempiti 11

12 Vettori parzialmente riempiti Definiamo una struttura dati in cui usiamo un vettore in cui memorizziamo via via degli interi fino a riempire interamente il vettore Vettori parzialmente riempiti 0 ff N-1 Il vettore può memorizzare N interi, ma contiene dati solo per una parte Per tenerne traccia usiamo la variabile ff (first free) per memorizzare l indice della prima posizione libera, dove si dovrà eventualmente inserire il prossimo elemento del vettore 12

13 Vettori parzialmente riempiti Definizione #define N 20 typedef struct { int vettore[n]; int ff; vpr_int; int main(void) { vpr_int miovettore; Vettori parzialmente riempiti Devo però preoccuparmi di inizializzare la struttura Quanto vale all inizio ff? Se non la inizializzassi, potrebbe avere casualmente qualsiasi valore, anche negativo È necessario, quindi, definire una funzione di inizializzazione da invocare prima di utilizzare un vettore parzialmente riempito 13

14 Vettori parzialmente riempiti Inizializzazione: vpr_int init(vpr_int vpr) { vpr.ff = 0; return vpr; La funzione verrà invocata in questo modo: int main(void) { vpr_int miovettore; miovettore = init(miovettore); Vettori parzialmente riempiti Stampa del vettore: void stampa(vpr_int vpr) { int i; for (i=0; i<vpr.ff; i++) printf("elemento %d: %d\n", i, vpr.vettore[i]); 14

15 Vettori parzialmente riempiti Funzione che determina se il vettore è pieno o se c è ancora spazio per inserire elementi: 0 N-1 ff int pieno(vpr_int vpr) { if (vpr.ff >= N) return 1; else return 0; Vettori parzialmente riempiti Inserimento di un elemento: vpr_int inserisci(vpr_int vpr, int n) { if (pieno(vpr)) return vpr; vpr.vettore[vpr.ff] = n; vpr.ff++; return vpr; 0 ff N-1 15

16 Vettori parzialmente riempiti Ricerca dell indice in cui è memorizzato un elemento: int cerca(vpr_int vpr, int n) { int i; for (i = 0; i < vpr.ff; i++) if (vpr.vettore[i] == n) return i; return -1; Vettori parzialmente riempiti Esempio di un main in cui testiamo il codice int main(void) { vpr_int miovettore; miovettore = init(miovettore); int i; for (i = 0; i <= N; i++) { printf("inserisco %d.\n", i); miovettore = inserisci(miovettore, i); stampa(miovettore); 16

17 Vettori parzialmente riempiti i = cerca(miovettore, N); if (i == -1) printf("%d non trovato.\n", N); else printf("%d trovato all'indice %d.\n", N, i); i = cerca(miovettore, 0); if (i == -1) printf("%d non trovato.\n", 0); else printf("%d trovato all'indice %d.\n", 0, i); return 0; Strutture come parametri Attenzione, quando si passa come parametro una struttura, questa viene copiata interamente Se la struttura contiene molti dati (ad esempio nel nostro caso la struttura vpr_int contiene un array), vengono tutti copiati Passare come parametro una struttura può quindi risultare inefficiente Usando i puntatori, si possono passare i parametri in modo più efficiente: per riferimento 17

18 Strutture come parametri Esempio di funzione stampa modificata con il passaggio per riferimento: void stampa(vpr_int *pv) { int i; for (i=0; i < pv->ff; i++) printf("elemento %d: %d\n", i, pv->vettore[i]); int main(void) { vpr_int miovettore; stampa(&miovettore); Conversione stringhe 18

19 Conversione di stringhe Per convertire gli argomenti da stringa a tipi primitivi si possono usare le funzioni di stdlib.h: int atoi(char *s): da stringa a intero long atol(char *s): da stringa a long double atof(char *s): da stringa a double Esempio: int ivalue = atoi(argv[1]); Conversione di stringhe Purtroppo atoi, atol e atod non effettuano controlli: se la stringa non può essere convertita, viene comunque restituito un valore senza segnalare errori Quindi queste funzioni dovrebbero essere usate solo quando si è certi che l argomento sia una stringa convertibile in intero In generale bisognerebbe invece usare le più complesse strtol e strtod (consultare il man per il loro uso) 19

20 Argomenti dalla linea di comando Argomenti dalla linea di comando Permettono di passare a un programma parametri da linea di comando. Ad esempio: $myprog par1 par2 Bisogna definire il main in questo modo: int main(int argc, char *argv[]) Il C mette a disposizione del programma un vettore di stringhe (cioè un vettore di vettori di char) in cui ogni stringa corrisponde a un parametro 20

21 Argomenti dalla linea di comando Più in dettaglio: argc è il numero di parametri, incluso l eseguibile stesso (quindi argc >= 1) argv è un vettore di stringhe: ogni suo elemento argv[i] è una stringa che corrisponde a un parametro (casi particolari: n argv[0] è il nome dell eseguibile stesso, n argv[argc] è NULL) Argomenti dalla linea di comando Ad esempio, invocando myprog in questo modo $myprog par1 par2: argc 3 argv NULL m y p r o g \0 p a r 1 \0 p a r 2 \0 21

22 Argomenti dalla linea di comando Esempio di un programma che stampa gli argomenti dalla linea di comando: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { int i; printf("argc = %d\n", argc); for (i=0; i<argc; i++) printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]); return 0; Controllo degli argomenti Esempio di programma che calcola la somma dei suoi argomenti interi #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, char* argv[]) { int sum = 0, i; if (argc < 3) { //controllo della cardinalità degli argomenti printf("sono richiesti almeno due parametri.\nuso: %s num1 num2... numn\n", argv[0]); exit(exit_failure); for (i=1; i<argc; i++) sum += atoi(argv[i]); printf("la somma totale è %d.\n", sum); return EXIT_SUCCESS; EXIT_FAILURE e EXIT_SUCCESSS sono costanti simboliche definite in stdlib.h 22

23 I/O v I/O su canali standard v I/O su file v I/O su stringhe Funzioni di I/O Abbiamo già visto l uso di scanf e printf per fare input/output sui canali standard Esistono altre funzioni che permettono di fare I/O Scrittura: con uso implicito di file (stdout) int putchar(int c); int puts(char *s); int printf(const char *format,...); con uso esplicito di file int fputc(int c, FILE *stream); int fputs(char *s, FILE *stream); int putc(int c, FILE *stream); Lettura: con uso implicitodi file (stdin) int getchar(void); int scanf(const char *format, ); con uso esplicito di file int fgetc(file *stream); char *fgets(char *s, int size, FILE *stream); int ungetc(int c, FILE *stream); 23

24 Scrivere sullo standard output Oltre alla printf ci sono: int putchar(int c); scrive un carattere sullo standard output (file speciale corrispondente al terminale) restituisce un numero intero corrispondente alla codifica ASCII del carattere scritto, EOF in caso di errore int puts(char *s); scrive una stringa sullo standard output restituisce un numero non negativo in caso di successo, EOF in caso di errore Leggere dallo standard input Oltre alla scanf ci sono: int getchar(void); legge un carattere dallo standard input (tastiera) e lo restituisce come carattere, EOF in caso di errore. 24

25 Esempi d uso #include <stdio.h> int main(void) { int c = getchar(); //legge un carattere da terminale (anche "a capo" è un carattere: è '\n') putchar(c); //stampa a video il carattere in c return 0; Molto spesso getchar è usata per sospendere l esecuzione di un programma in modo che l utente possa visionare risultati intermedi I/O su FILE Ogni funzione che opera su file utilizza una struttura chiamata FILE definita in stdio.h Senza entrare nei dettagli, è sufficiente sapere che FILE contiene informazioni riguardanti un file e che ci permette di operare su di esso. Per esempio, tiene traccia dell offset, cioè il punto del file a cui si è arrivati a leggere o scrivere. FILE viene allocata quando si apre un file e deallocata quando il file viene chiuso Prima di operare su un file, occorre aprirlo con la funzione fopen Si ottiene un puntatore alla struttura FILE che bisognerà poi passare come parametro alle funzioni di lettura/scrittura Quando si termina, occorre chiudere il file con fclose 25

26 Apertura di FILE FILE *fopen(const char *path, const char *mode); argomenti: n n il percorso (nome compreso) del file che si vuole aprire il modo: n "r" à lettura (il file deve esistere) [esistono anche "rb", "r+", "rb+"] n "w" à scrittura (crea un file vuoto ed elimina un eventuale file già esistente) [esistono anche "wb", "w+", "wb+"] n "a" à accoda (append; se il file esiste, scrive in coda al file; se non esiste lo crea vuoto) [esistono anche "ab", "a+", "ab+"] n valore di ritorno: n n Consultare il man per saperne di più se l istruzione va a buon fine, un puntatore a una struttura di tipo FILE. Lo stream è posizionato: n al primo byte del file (in caso di read/write) n all ultimo byte del file (in caso di append) se si verifica un errore, NULL (casi di errori possibili: non si hanno i diritti per leggere o scrivere il file oppure il file da leggere non esiste) I/O su FILE fscanf e fprintf sono le versioni relative ai file di scanf e printf int fscanf(file *fp, formato, argomenti) int fprintf(file *fp, formato, argomenti) I parametri e il funzionamento sono identici a quelli delle funzioni scanf e printf tranne per la presenza del parametro di tipo FILE* che identifica il file su cui le funzioni devono operare Abbiamo già visto fgets: char* fgets(char *str, int size, FILE *stream); Ricordate: In UNIX un file è un flusso (stream) di caratteri terminato dal carattere speciale EOF 26

27 Chiusura di FILE int fclose(file *fp); Richiede un puntatore a un file (precedentemente aperto) Restituisce 0 se la chiusura avviene con successo, EOF se con fallimento. In entrambi i casi, successivi tentativi di accedere al file chiuso falliranno È importante usare sempre fclose quando si è terminato di usare un file: l'accesso a un file (qualunque linguaggio di programmazione si usi) è gestito dal sistema operativo, che deve allocare apposite strutture per lo specifico processo richiedente fopen effettua una richiesta di allocazione al sistema operativo fclose rilascia al sistema operativo le strutture usate fino a quel momento; poiché le risorse di un computer sono sempre limitate, se non si dealloca mai si rischia di terminare le risorse Accesso ai FILE fscanf/fprintf successive fanno avanzare lo stream legato al file #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { FILE *fp = fopen("dati.txt", "r"); if (fp == NULL) { perror("errore nell apertura del file"); exit(exit_failure); int x; while (fscanf(fp, "%d", &x)!= EOF) printf("\n x= %d", x); fclose(fp); return EXIT_SUCCESS; void perror(char* s) è una funzione il cui prototipo è in stdio.h che, invocata dopo un errore in una system call, stampa la stringa passata come argomento seguita da un messaggio sulle cause dell errore In questo esempio si suppone che dati.txt sia un file di interi separati da spazi 27

28 Esempio alternativo #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { FILE *fp = fopen("dati.txt", "r"); if (fp == NULL) { //come nella slide precedente int x; while (!feof(fp)) { fscanf(fp, "%d", &x); printf("\n x=%d", x); fclose(fp); return EXIT_SUCCESS; int feof(file *f) è una funzione il cui prototipo è in stdio.h. Restituisce un numero diverso da zero (e quindi corrispondente a vero per il C) quando si è arrivati alla fine del file Flussi standard Ogni processo in esecuzione è associato a tre FILE* speciali, che risultano già aperti quando si lancia il programma: FILE *stdin //standard input, di solito la tastiera FILE *stdout //standard output, di solito lo schermo FILE *stderr //standard error, di solito lo schermo scanf è quindi un caso particolare di fscanf, in cui si usa stdin come parametro FILE * scanf(" ", ) equivale a fscanf(stdin, " ", ) Analogamente printf è un caso particolare di fprintf: printf(" ", ) equivale a fprintf(stdout, " ", ) 28

29 I/O su stringa Tramite le funzioni sscanf e sprintf è possibile operare (cioè leggere e scrivere dati) su una stringa anziché su file int sscanf(char *str, formato, argomenti); lettura da stringa; utile per parsificare dati con formato int sprintf(char *str, formato, argomenti); scrittura su stringa; utile per creare stringhe concatenando dati con formato I/O su stringa: sprintf char linea[128]; int x, y; float val; x = 25; y=7; val = 7.5F; sprintf(linea, "%d %d :: %f", x, y, val); Per effetto della sprintf linea corrisponde alla stringa "25 7 :: 7.5" che può essere mandata a video o scritta su file 29

30 I/O su stringa: sscanf char linea[128] = "25 7 :: 7.5"; int x,y; float val; sscanf(linea, "%d %d :: %f", &x, &y, &val); Per effetto della sscanf le variabili x, y e val saranno inizializzate come: X ß 25, y ß 7, val ß 7.5F Attenzione: affinché la sscanf abbia successo la sottostringa " :: " indicata nella stringa formato deve essere presente in linea Se i dati rispettano un certo formato in ingresso la sscanf è in grado di parsificare linea e compiere la conversione da stringa a tipo primitivo 30