INTRODUZIONE ALLA PROGRAMMAZIONE C LORENZO BRACCIALE LORENZO.BRACCIALE@UNIROMA2.IT

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1 INTRODUZIONE ALLA PROGRAMMAZIONE C LORENZO BRACCIALE LORENZO.BRACCIALE@UNIROMA2.IT

2 AMBIENTE ED EDITOR DI RIFERIMENTO Utilizziamo editor a linea di comando: nano o vim Ci permettono di programmare anche su dispositivi remoti, senza avere un interfaccia grafica Nano: più semplice, Vim: più complesso Ambiente Linux Se hai Mac OSX, installa VMWare, Parallels o VirtualBox e quindi installa Linux su macchina virtuale Se hai Windows: installa il programma VirtualBox e quindi installa Linux su macchina virtuale Versione di Linux consigliata: xubuntu Compilatore: GNU GCC Ci servirà il pacchetto il pacchetto build-essentials

3 I LINGUAGGI Un computer è in grado di comprendere solo il proprio linguaggio macchina: tipicamente numeri binari in sequenza I linguaggi assember mappano con dei nomi queste istruzioni elementari, e un traduttore (assemblatore) li converte in linguaggio macchina I linguaggi di alto livello introducono un livello di astrazione maggiore: una singola istruzione per compiti complessi. Devono essere compilati per produrre linguaggio macchina Linguaggio Macchina mov ax,'00' mov di,counter mov cx,digits+cntdigits/2 cld rep stosw inc ax mov [num1 + digits - 1],al mov [num2 + digits - 1],al mov [counter + cntdigits - 1],al jmp.bottom Linguaggio Assembler #include <stdio.h> int main() { printf( ciao\n ); return 0; } Linguaggio alto livello (C)

4 CREARE UN PROGRAMMA C Editor Scriviamo il programma in dei file di testo, Ad es. prova.c Preprocessore Pre-elabora il nostro codice, in accordo a direttive Ad es. #include file.h, include un file Compilatore Traduce in linguaggio macchina e genera codice oggetto (con riferimenti a funzioni) Ad es: prova.o Linker Collega più codici oggetto, risolvendo i riferimenti e creando un immagine eseguibile

5 IL C E LE FUNZIONI La programmazione C è una programmazione basata su funzioni, ri-uso del codice, scomposizione, nascondere i dettagli F(INPUT) -> OUTPUT Funzione Principale (main) Funzione mia Istruzioni Chiamata ad Altra Funzione Funzioni di libreria

6 IL NOSTRO PRIMO PROGRAMMA IN C #include <stdio.h>! // il nostro primo programma in C! //...e questo è un commento! int main() {!!printf( Hello World!\n );! }! file: hello_world.c direttiva di preprocessore: includiamo un file contentente la funzione che ci permette di stampare a video (printf). Appartiene alla libreria standard. Funzione principale di ogni programma in C. Il corpo della funzione è incluso in un blocco, delimitato dalle parantesi graffe Printf: funzione che stampa a schermo la stringa di ingresso. Come ogni istruzione, questa chiamata di funzione termina con ;. Per renderlo più leggibile, indentiamo il corpo della funzione

7 GCC Compiliamo il file precedente con il comando gcc hello_world.c o hello_world la precedente istruzione chiama automaticamente preprocessore, compilatore e linker creato l eseguibile, lanciamolo con./hello_world Opzioni utili di gcc: -Wall : fa vedere tutti i warning -g: include informazioni per il debug -o: come si chiama l output prodotto (default a.out )

8 LA COMPILAZIONE DI UN PROGRAMMA (PER STEP) cpp hello_world.c > hello_world.i output del preprocessore gcc S hello_world.i produce codice assembler specifico del nostro processore as o hello_world.o hello_world.s Genera il codice oggetto ld o hello_world hello_world.o [librerie] Linking

9 LO STILE E LA LEGGIBILITÀ Lo stesso programma può essere scritto in più modi: #include <st\! dio.h>! int ma\! in(){pr\! intf( Hello Wor\! ld!\n );}! Le buone pratiche di programmazione ci aiutano a rendere il programma leggibile (anche da altri) e mantenibile. Consigli: Indentare i codici dei blocchi Mettere dei commenti prima di ogni funzione per spiegare cosa fa

10 src:

11 LE FUNZIONI // Commento che descrive l obiettivo della funzione output NOME_FUNZIONE(ARGOMENTI DI INPUT) { // Corpo della funzione Definizione della funzione } Blocco.. variabile = NOME_FUNZIONE(ARGOMENTI DI INPUT); Invocazione della funzione

12 ACCETTARE GLI INPUT DALL UTENTE #include stdio.h // Esegue la somma tra due numeri, chiesti all utente int main( void ) { int intero1; int intero2; int somma; definizione delle variabili printf( Inserire un numero: ); scanf( %d, &intero1); printf( Inserire un altro numero: ); scanf( %d, &intero2); Stampiamo e richiediamo input somma = intero1 + intero2; printf( la somma fa %d\n, somma); Operazione di assegnamento }

13 PRECISAZIONI 1. Cosa succedeva se chiamavamo le variabili pippo1, pippo2 e pippo3? 2. Potevamo definire la variabile somma subito prima del suo utilizzo? 3. Cosa succede se scriviamo: intero1 + intero2 = somma 4. Cosa succede se non inseriamo un intero ma una stringa? 5. Cosa vuol dire \n? \n: newline ; \t tab ; \\ backslash; \ doppie virgolette 6. Perchè nella scanf c è il carattere &?

14 DICHIARAZIONE DI VARIABILI: NOME, TIPO E VALORE int intero1; tipo: intero nome: intero1 Indirizzo memoria Valore 0xFF6CE intero1 = 4; valore non inizializzato, allocazione dello spazio Indirizzo memoria 0xFF6CE 4 Valore Scrittura intero2 = Intero1; Indirizzo memoria Valore 0xFF6CE 4 intero1 = ciao ; Lettura Errore in compilazione

15 ARITMETICA Operazione Addizione Sottrazione Moltiplicazione Divisione Resto (modulo) Sintassi a + b a b a * b a / b a % b Esempio: intero1 = 2 * (5 + (3 * 2) ) risultato= 22 precedenza: prima le parentesi (dalla più interna) poi moltiplicazione, divisione e modulo (da sinistra a destra) poi addizione e sottrazione (da sinistra a destra) Infine assegnazione

16 istruzioni di selezione ISTRUZIONE IF if (CONDIZIONE) { // fai queste operazioni } else if (ALTRA_CONDIZIONE) { } else { //fai altre operazioni //altrimenti fai queste operazioni } NOTE E possibile creare if annidati if (numero == 0) { Se si omettono le parentesi graffe, viene eseguita solo un istruzione if ternario (ottimizzato su alcune architetture), esempio: numero_maggiore_di_dieci = numero > 10? 1 : 0 printf( Il numero e zero\n ); } else if (numero >0 && numero <= 10) { printf( Il numero e tra 1 e 10\n ); } else { printf( Il numero e negativo o maggiore di 10\n ); } Esempio

17 IF E GLI OPERATORI RELAZIONALI E DI UGUAGLIANZA Operazione Uguaglianza Disuguaglianza Maggiore e minore Maggiore o uguale e minore o uguale Sintassi a == b a!= b a > b ; a < b a >= b ; a <= b Operatori (precedenza) () * / % + - < <= > >= ==!= = Esercizio: Modificare l esempio precedente e stampare se la somma dei numeri immessi è pari o dispari

18 SOLUZIONE #include stdio.h // Esegue la somma tra due numeri, chiesti all utente int main( void ) { int intero1, intero2, somma; printf( Inserire un numero: ); scanf( %d, &intero1); printf( Inserire un altro numero: ); scanf( %d, &intero2); } somma = intero1 + intero2; printf( la somma fa %d\n, somma); if (somma % 2 == 0 ) { printf( La somma è pari\n ); } else { printf( La somma è dispari\n ); }

19 istruzioni di selezione ISTRUZIONE SWITCH switch(espressione) { case valore: istruzione case valore:... istruzione break; default: istruzione } NOTE I vari case funzionano da etichette Il flusso continua al case corrispondente L istruzione break fa uscire dal controllo switch(mio_numero) { case 1: printf( Il numero e uno\n ); break; case 2: ; case 3: printf( Il numero e due o tre\n ); break; default: } Esempio printf( Il numero non e uno due o tre\n );

20 GOTO Effettua salti incodizionati nel codice Esempio if (qualcosa) { // fai delle operazioni } else { goto MIO_ERRORE; } MIO_ERRORE: printf( c e un errore\n );

21 GOTO E. Dijkstra : Go TO Considered Harmful

22 SPAGHETTI CODE Spaghetti code è un termine dispregiativo per quei programmi per computer che hanno una struttura di controllo del flusso complessa e/o incomprensibile, con uso esagerato ed errato di go to, eccezioni, thread e altri costrutti di branching (diramazione del controllo) non strutturati. (wikipedia)

23 istruzioni di ripetizione ISTRUZIONE WHILE Esempio while(espressione vera) { while (mio_numero > 10 ) { //ripeti operazione mio_numero = mio_numero - 1; } } NOTE Se l istruzione non è mai vera, il programma non entra mai nel ciclo while Attenzione ad I cicli while infiniti Cosa succede se mio_numero è -1?

24 GIOCHIAMO A MORRA CINESE Un affinamento Top-Down consiste nello specificare le operazioni da fare ed il loro ordine (algoritmo) introducendo un livello di dettaglio crescente. Per programmi complicati ci puo essere utile scrivere il flusso in pseudocodice Livello TOP 1. Giocare a morra cinese Primo affinamento: 1. Ricevi un valore tra sasso, forbici e carta 2. Crea un valore random per il computer Struttura Sequenziale 3. Con le regole di morra cinese, determina se l utente ha vinto o perso

25 GIOCHIAMO A MORRA CINESE 1. Stampa le istruzioni di gioco 2. Ricevi un numero che corrisponda a sasso, forbici e carta 3. Crea un valore random per il computer 4. Se l utente ha selezionato sasso 1. se il pc ha selezionato sasso, scrivi Pari! 2. se il pc ha selezionato forbici, scrivi Hai vinto! 3. se il pc ha selezionato carta, scrivi Hai perso! 5. Altrimenti se l utente ha selezionato carta : 1. se il pc ha selezionato sasso, scrivi Hai vinto! 2. se il pc ha selezionato forbici, scrivi Hai perso! 3. se il pc ha selezionato carta, scrivi Pari! 6. Altrimenti se l utente ha selezionato forbici : 1. se il pc ha selezionato sasso, scrivi Hai perso! 2. se il pc ha selezionato forbici, scrivi Pari! 3. se il pc ha selezionato carta, scrivi Hai vinto! 7. Altrimenti scrivi un messaggio di errore Aumentiamo il dettaglio

26 GIOCHIAMO A MORRA CINESE (FRAMMENTO DI DIAGRAMMA DI FLUSSO) utente: sasso vero pc: sasso vero Stampa Pari falso falso pc: carta vero Stampa Hai Perso falso pc: forbici vero Stampa Hai Vinto

27 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define CARTA 0 #define SASSO 1 #define FORBICI 2 int main(void) { int user_choice = -1; int pc_choice = -1; printf("benvenuto a morra cinese:\n\nseleziona 0 per CARTA:\nSeleziona 1 per SASSO:\nSeleziona 2 per FORBICI:\n"); scanf("%d", &user_choice); #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define CARTA 0 #define SASSO 1 #define FORBICI 2 pc_choice = rand() % 3; if (user_choice == CARTA) { // carta if (pc_choice == CARTA) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == SASSO) { printf("hai vinto!"); } else if (pc_choice == FORBICI) { printf("hai perso!"); } } else if (user_choice == SASSO) { // sasso if (pc_choice == SASSO) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == CARTA) { printf("hai perso!"); } else if (pc_choice == FORBICI ) { printf("hai vinto!"); } } else if (user_choice == FORBICI) { // forbici if (pc_choice == FORBICI ) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == SASSO) { printf("hai perso!"); } else if (pc_choice == CARTA) { printf("hai vinto!"); } int main(void) { int user_choice = -1; int pc_choice = -1; printf("benvenuto a morra cinese:\n \nseleziona 0 per CARTA:\nSeleziona 1 per SASSO:\nSeleziona 2 per FORBICI:\n"); scanf("%d", &user_choice); pc_choice = rand() % 3; } else { printf("errore, devi inserire 0, 1 o 2\n\n"); } return 0; }

28 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define CARTA 0 #define SASSO 1 #define FORBICI 2 int main(void) { } int user_choice = -1; int pc_choice = -1; printf("benvenuto a morra cinese:\n\nseleziona 0 per CARTA:\nSeleziona 1 per SASSO:\nSeleziona 2 per FORBICI:\n"); scanf("%d", &user_choice); pc_choice = rand() % 3; if (user_choice == CARTA) { // carta if (pc_choice == CARTA) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == SASSO) { printf("hai vinto!"); } else if (pc_choice == FORBICI) { printf("hai perso!"); } } else if (user_choice == SASSO) { // sasso if (pc_choice == SASSO) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == CARTA) { printf("hai perso!"); } else if (pc_choice == FORBICI ) { printf("hai vinto!"); } } else if (user_choice == FORBICI) { // forbici if (pc_choice == FORBICI ) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == SASSO) { printf("hai perso!"); } else if (pc_choice == CARTA) { printf("hai vinto!"); } } else { } printf("errore, devi inserire 0, 1 o 2\n\n"); return 0; if (user_choice == CARTA) { // carta if (pc_choice == CARTA) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == SASSO) { printf("hai vinto!"); } else if (pc_choice == FORBICI) { printf("hai perso!"); } } else if (user_choice == SASSO) { // sasso if (pc_choice == SASSO) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == CARTA) { printf("hai perso!"); } else if (pc_choice == FORBICI ) { printf("hai vinto!"); } } else if (user_choice == FORBICI) { // forbici if (pc_choice == FORBICI ) { printf("pari!"); } else if (pc_choice == SASSO) { printf("hai perso!"); } else if (pc_choice == CARTA) { printf("hai vinto!"); } } else { printf("errore, devi inserire 0, 1 o 2\n\n"); } return 0;

29 GIOCHIAMO A MORRA CINESE: MODIFICHIAMOLO 1. Stampa le istruzioni di gioco 2. Ricevi un numero dall utente 3. Finchè se il valore immesso dall utente corrisponde a sasso, forbici e carta 1. Crea un valore random per il computer 2. Determina se hai vinto o perso 3. stampa a schermo 4. Ricevi un numero dall utente Nota: la funzione rand() ritorna un numero intero casuale.

30 CURIOSITÀ SU MORRA CINESE (ROCK PAPER SCISSORS) Non è solo un gioco di fortuna Ci sono algoritmi più intelligenti di tirare a caso. Provate a sfidare il computer: science/rock-paper-scissors.html?_r=0 Strategie: how_to_win_at_r/ Migliorare il programma! E c e qualcuno che con la tecnologia bara technology/video/2012/jun/27/rockpaper-scissors-robot-video

31 ERRORI Errori di sintassi: avete scritto male il programma, il compilatore vi genera un errore (leggerlo!) Generalmente facili da individuare Non viene creato l eseguibile Esempio: aquilante:programmi orazio$ gcc morra_cinese.c -o morra_cinese morra_cinese.c: In function 'main': morra_cinese.c:33: error: expected ';' before '}' token

32 ERRORI Errori logici : Avete pensato male il programma Viene creato l eseguibile, ma non si comporta come dovrebbe Piu difficili da inviduare! Esempio: 1. Stampa le istruzioni di gioco 2. Ricevi un numero dall utente 3. Finchè se il valore immesso dall utente corrisponde a sasso, forbici e carta 1. Crea un valore random per il computer 2. Determina se hai vinto o perso 3. stampa a schermo 4. Ricevi un numero dall utente

33 ERRORI Errori runtime: Durante l esecuzione, il programma si blocca (crash) Viene creato l eseguibile Difficile da inviduare Per trovare gli errori di runtime si usano i debugger Esempio: quando faremo i puntatori li vedrete in abbondanza

34 src:

35 ALCUNI ERRORI SONO NOSTRI AMICI! Gli errori (e i warning) generati in fase di compilazione ci aiutano a prevenire altri errori più difficili da individuare ad esempio durante l esecuzione del programma Quando appare un errore, leggere sempre e con attenzione il tipo di errore/warning Il caso: Random_number_generator_attack#Debian_OpenSSL The security weakness was caused by changes made to the openssl code by a Debian developer in response to compiler warnings of apparently redundant code.[12] This caused a massive worldwide regeneration of keys, and despite all attention the issue got, it could be assumed many of these old keys are still in use.