Introduzione al linguaggio C

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1 Università degli Studi di Bari Corso di Laurea in Informatica Corso di Linguaggi di Programmazione Corso C, sedi Brindisi e Corigliano Introduzione al linguaggio C Pasquale Lops Stefano Ferilli Corrado Mencar Obiettivi del corso Fornire le conoscenze di base per la programmazione nel linguaggio C Confrontare i costrutti del linguaggio C con quelli del linguaggio Pascal Fornire gli elementi per sviluppare in C mediante l ambiente di sviluppo DEV-C++ Prerequisito: Conoscenza del Pascal 1

2 Testi consigliati Linguaggio C (ANSI C) II ed. B.W. Kernighan, D.M. Ritchie (Jackson) C Corso Completo di Programmazione H.M. Deitel, P.J. Deitel (Apogeo) Caratteristiche fondamentali del C Linguaggio imperativo Tra basso livello e alto livello Costrutti di alto livello tipo Pascal Cicli, selezioni, funzioni, etc. Leggibilità e manutenibilità dei programmi Costrutti di basso livello tipo Assembly Aritmetica degli indirizzi, enfasi sui puntatori, corrispondenza con le istruzioni macchina Efficienza dei programmi 2

3 Caratteristiche fondamentali del C Tipizzazione debole Controlli di tipo poco rigorosi Utile per la programmazione di basso livello Possibili effetti indesiderati Scarsa manutenibilità Portabilità Assicurata dallo standard ANSI Possibilità di sviluppare programmi non portabili Nutrito insieme di librerie standard Il C è case-sensitive Parole chiave in minuscolo Struttura di un programma Pascal C Main program Procedure Procedure Funzioni Funzioni Procedure Funzioni Funzione main Funzione Funzione 3

4 Struttura di un programma Pascal program nome-prog dich-tipi dich-variabili dich-procedure-efunzioni begin istruzioni end. C main() { istruzioni funzione-1 funzione-2 funzione-n Struttura di un programma Pascal Struttura nidificata Astrazione funzionale Apposita sezione dichiarativa Visibilità: l intera procedura/funzione Leggibilità, controllo C Struttura appiattita Funzioni paritarie Dichiarazioni sparse Visibilità: il blocco in cui sono dichiarate Efficienza in spazio 4

5 Il più semplice programma C abbreviazione per: main () { int main (void) { Le funzioni restituiscono per default un intero void Parola chiave per specificare l assenza di parametri o di risultato Funzioni Pascal function nome([var] arg: tipo,, [var] arg: tipo): tipo; dichiarazioni begin end; C tipo nome(tipo arg,, tipo arg) /* dichiarazioni nel corpo */ { Passaggio parametri riferimento o valore Valore di ritorno nome := valore Passaggio parametri valore Valore di ritorno return valore; 5

6 Tipi semplici Pascal Integer Real Boolean Char C int float, double -- char Modificatori di tipo Ampiezza char (8 bit) < short (16 bit) < int < long (32 bit) float < double < long double Possono coincidere con 1, 2 o 3 ampiezze diverse Segno signed/unsigned Applicabili a char e int Estensione del segno 6

7 Il pre-processore Direttive #include nomefile #include <nomeheader.h> Inclusione di file esterni I file di intestazione raccolgono dichiarazioni di costanti e funzioni definite in altri moduli #define NOME espansione Definizione di costanti simboliche Prima della compilazione tutte le occorrenze di NOME vengono sostituite da espansione Variabili - Costanti Pascal var id: tipo; Dichiarazione obbligatoria Globali se dichiarate nel programma principale Solo dichiarazione e non inizializzazione const id = valore; C tipo id [= valore]; Dichiarazione obbligatoria Globali se dichiarate fuori dalle funzioni Possibile inizializzazione const tipo id = valore; Costanti matematiche: <float.h> Costanti di piattaforma: <limits.h> 7

8 Costanti enumerative enum nome { ID [= valore],, ID [= valore] ; Valori non necessariamente distinti Valori progressivi dall ultimo specificato Se non specificato, il primo valore è 0 Nomi diversi in enumerazioni distinte Esempio enum mesi {GEN=1, FEB, MAR Istruzioni Pascal ; separatore Funzioni elementari predefinite I/O di base matematiche (* *), { C ; terminatore Nessuna funzione predefinita #include <stdio.h> #include <math.h> /* */ 8

9 Assegnamento Operatori aritmetici Pascal := var := var op espr var := var + 1 var := var - 1 C = var = var op espr var op = espr var++ ++var var-- --var +, -, * /, div mod +, -, * / % Operatori relazionali Operatori logici Pascal = <> <, <=, >, >= C ==!= <, <=, >, >= not and or! && 9

10 Puntatori &variabile Indirizzo in memoria di variabile Utilizzabile per il passaggio di parametri per riferimento *puntatore Valore contenuto all indirizzo di memoria puntatore * operatore di indirezione tipo *puntatore *puntatore è di tipo tipo, ossia puntatore è l indirizzo di un valore di tipo tipo Puntatori - Esempio int x = 1, y = 2, z[10]; int *ip; /* ip puntatore ad un intero */ ip = &x; /* ip punta ad x */ y = *ip; /* y vale 1 */ *ip = 0; /* x vale 0 */ ip = &z[0] /* ip punta a z[0] */ Esempi di costrutti validi: *ip = *ip + 10; y = *ip + 1; *ip += 1; ++*ip; (*ip)++ 10

11 Procedura di scambio di valori void swap(int *x, int *y) { int temp; temp = *x; *x = *y; *y = temp; Viene chiamata con i riferimenti: swap(&a, &b); I/O base Pascal write( ) writeln( ) read( ) C printf(, ) printf( \n, ) scanf(, ) 11

12 Funzioni di I/O base printf( formato, parametro,, parametro) scanf( formato, &parametro,, &parametro) formato è la stringa da stampare/leggere Possibilità di inserire caratteri speciali Segnaposto per i parametri da stampare/leggere Corrispondenza fra numero e tipo dei segnaposto e sequenza dei parametri Numero di spaziature ignorato in lettura Caratteri speciali Sequenze di escape \n a capo \t tab orizzontale \v tab verticale \b cancellazione \ doppi apici \ apice singolo \? punto interrogativo \\ barra rovesciata Segnaposto parametri %d decimale %i intero %f virgola mobile %e esponenziale %c carattere %s stringa %% stampa % 12

13 Programma di benvenuto #include <stdio.h> main () { printf( Salve, mondo\n ); #include <stdio.h> main () { printf( Salve, ); printf( mondo ); printf( \n ); Somma e media di due valori #include <stdio.h> main() { int a,b,s; printf( Inserisci due numeri interi:\n ); scanf( %d %d,&a,&b); s = a + b; printf( Somma = %d\tmedia = %f\n,s,s/2.0); 13

14 Sequenza Pascal begin end[;] C { Località delle variabili Selezione binaria Pascal if condizione then istruzione/sequenza [else istruzione/sequenza ] C if (condizione) istruzione/sequenza [else istruzione/sequenza ] condizione èuna espressione booleana condizione è un espressione che restituisce un numero intero Se il risultato è zero, la condizione è falsa, altrimenti è vera 14

15 Parità di un intero #include <stdio.h> main() { int n; printf("inserisci un intero: "); scanf("%d",&n); if (n % 2 == 0) printf("%d e' pari\n",n); else printf("%d e' dispari\n",n); Selezione multipla Pascal case espressione of valori: istruzione; valori: istruzione[; otherwise istruzione] end; C switch (espressione) { case costante: istruzione [break;] case costante: istruzione [break;] default: istruzione 15

16 Stampa numeri #include <stdio.h> main() { char n; printf("inserisci il numero 1 o 2: "); scanf("%d",&n); switch (n) { case 1: printf( Uno\n"); break; case 2: printf( Due\n"); break; default: printf( Numero non riconosciuto\n",n); Segno di un intero #include <stdio.h> main() { signed int n; printf("inserisci un intero: "); scanf("%d",&n); if (n > 0) printf("positivo\n"); else if (n < 0) printf("negativo\n"); else printf("nullo\n"); 16

17 Iterazione Pascal while condizione do istruzione C while (condizione) istruzione repeat istruzione until condizione-falsa do { istruzione while condizione-vera Conto alla rovescia #include <stdio.h> main() { int n = 10; while (n!= 0) { printf("%d\n",n); n--; printf( GO!\n"); 17

18 Inserimento di valori negativi #include <stdio.h> main() { signed int n; do { printf("inserisci un intero negativo: "); scanf("%d",&n); while (n >= 0); Iterazione Pascal for ind := inf to sup do istruzione; ind := inf; while ind <= sup do begin istruzione; ind := ind + 1 end; C for (espr1; espr2; espr3) istruzione espr1; while espr2 { istruzione; espr3; 18

19 Calcolo dei primi n numeri dispari #include <stdio.h> main() { int n; printf( Quanti numeri devo generare?\n ); scanf( %d,&n); for(int i=0; i<n; i++) printf( %6d.%10d\n,i+1,2*i+1); Vettori Pascal var: array[dim] of tipo; C tipo var[[dim]] [= {val,, val]; Indici enumerativi Intervallo a piacere Indici interi Partono sempre da 0 In C var &var[0] Accesso: variabile[ind] Accesso: variabile[ind] 19

20 Vettori multidimensionali Pascal var: array[dim,,dim] of tipo C tipo var[[dim]] [[dim]] [= {{val,, val,, {val,, val] Accesso: var[ind,,ind] Accesso: var[ind] [ind] Strutture Pascal variabile: record id: tipo; id: tipo; end; Accesso: variabile.id C struct [nome] { tipo id; tipo id; [variabile = {val,, val]; Accesso: variabile.id 20

21 Strutture p Puntatore a struttura *p Contenuto della struttura (*p).el abbreviato in p->el Elemento della struttura Definizione di nuovi tipi typedef tipo Nome; Semplici sinonimi di tipi esistenti Possibilità di dare un nome a tipi complessi Interpretata dal compilatore (a differenza della #define) Parametrizzazione di programmi (portabilità) Significatività dei nomi (documentabilità) 21

22 Forzatura di tipi (tipo) espressione Operatore di Cast Forzatura di un valore ad un tipo Il tipo deve essere compatibile col valore Input & Output (I/O) Gestione dell I/O tramite funzioni delle librerie standard Input e Output realizzato attraverso flussi Flusso (stream) = sequenza ordinata di byte FILE = sorgente o destinazione di un flusso Un FILE in C può essere: Un file del sistema operativo Una periferica (tastiera, monitor, stampante, etc.) 22

23 Flussi standard stdin (standard input) Flusso di dati proveniente dalla tastiera Lettura del flusso con la funzione scanf( ) stdout (standard output) Flusso di dati verso lo schermo Scrittura del flusso mediante printf( ) stderr (standard error) Flusso di dati verso una periferica per la notifica di errori Spesso stdout = stderr Libreria per l uso dei flussi standard: stdio.h I formati di file Testuale File definito da linee di caratteri stampabili, separate da newline ( \n ) Esempi: documenti di testo (txt), codice sorgente Binario File definito da qualunque sequenza di byte Esempi: immagini, file eseguibili, etc. 23

24 La gestione dei flussi Struttura dati FILE Definita nella libreria stdio.h Contiene le informazioni necessarie all accesso (lettura e/o scrittura) ad un flusso Di norma, non si accede direttamente alle informazioni contenute nella struttura, ma essa viene passata come parametro nelle funzioni per l I/O Apertura e chiusura di file Aprire un file = abilitare un flusso di dati Esempio in C: FILE* fp; fp = fopen(nomefile, mode); Modalità di apertura (mode) r : lettura da file testuale w : scrittura di nuovo file testuale a : scrittura (append) su file testuale esistente r+ : lettura/scrittura su file testuale esistente rw : lettura/scrittura su nuovo file mode+ b (es. wb ): accesso a file binario Chiusura di un file = disabilitare un flusso di dati fclose(fp); 24

25 Lettura e scrittura per caratteri char fgetc(file*) Legge un carattere da un flusso fputc(char, FILE*) Scrive un carattere in un flusso feof(file*) Verifica se un flusso è terminato o no Vale per tutti i tipi di flusso Lettura e scrittura per linee di testo char* fgets(char* s, int n, FILE* stream) Legge una linea di testo (cioè fino alla prossima newline) e la memorizza in s. Il numero massimo di caratteri che possono essere letti è stabilito da n fputs(char* s, FILE* stream) Scrive una linea in un testo 25

26 Lettura e scrittura formattata fscanf(file* f, char* format, vars) Legge dal file testuale f e valorizza le variabili in vars secondo il formato specificato in format Esempio: fscanf(f, %d %c, &v1,&v2) legge da f un decimale (%d) che memorizza in v1 e un carattere (%c) che memorizza in v2 fprintf(file* f, char* format, vars) Scrive nel file f la stringa specificata nel formato con i valori delle variabili specificate Esempio: fprintf(f, %d %c, v1, v2) scrive in f i valori di v1 e v2 separati da uno spazio. Altre modalità di lettura e scrittura Per blocchi (file testuali) fread / fwrite Utili per la lettura/scrittura di record Accesso diretto fseek / ftell 26

27 La libreria standard assert.h Gestione delle asserzioni. Utile per verificare la correttezza semantica dei programmi ctype.h Gestione dei caratteri Riconoscimento di categorie di caratteri (p.e. maiuscole, minuscole, cifre, punteggiatura, etc.) Trasformazioni di caratteri (p.e. minuscolo maiuscolo) La libreria standard limits.h Dimensioni dei tipi di dati dipendenti dall implementazione math.h Funzioni matematiche complesse stdio.h Funzioni per l input e l output 27

28 La libreria standard stdlib.h Funzioni di utilità generale (p.e. generazione di numeri pseudo-casuali, conversione da testo a numeri, etc.) string.h Gestione delle stringhe di testo (copia, concatenazione, confronto, etc.) time.h Gestione delle informazioni temporali 28