INTRODUZIONE AL LINGUAGGIO C

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1 INTRODUZIONE AL LINGUAGGIO C

2 Problema: Somma di 2 numeri In PASCAL-LIKE begin Somma { dichiarazione delle variabili var: a,b,c: reali { inizializzazione di a e b a:=5. b:=7. { calcolo della somma di a e b c:=a+b { stampa del risultato print somma=,c end Somma 1

3 In C # include <stdio.h> main () { / DICHIARAZIONE DELLE VARIABILI / float a,b,c; / INIZIALIZZAZIONE DI A E B / a=5.; b=7.; / CALCOLO DELLA SOMMA DI A E B / c=a+b; printf ("SOMMA = %f\n ",c); / STAMPA DEL RISULTATO / 2

4 STRUTTURA DI UN PROGRAMMA C Un programma C è un insieme di funzioni L inizio dell esecuzione del programma comincia dalla prima parentesi dopo il nome della funzione main() La fine dell esecuzione di un programma è determinata dall ultima parentesi di main() main() { / INIZIO /. / FINE / La fine di una istruzione è segnalata con il simbolo ; Due o piú istruzioni possono trovarsi sulla stessa linea a=5; b=7; La variabile A è diversa da a 3

5 COMMENTI Un commento è una stringa di caratteri racchiusa tra /... / Un commento può occupare parte di una linea, una linea, piú linee DICHIARAZIONE DELLE VARIABILI Tutte le variabili che si utilizzano devono essere dichiarate esplicitamente float a,b,c; (dichiarazione di variabili reali in singola precisione) int n,m; (dichiarazione di variabili di tipo intero) 4

6 OPERAZIONI DI OUTPUT Le operazioni di output possono essere eseguite mediante l utilizzo della funzione printf printf ("SOMMA = %f\n ",c); "SOMMA = %f\n " primo argomento di printf stringa costituita da: eventuali caratteri da stampare (SOMMA =) sequenze di controllo (\n nuova linea) specifiche di conversione (%f) che definiscono il formato con il quale sono stampati i successivi argomenti (variabili o espressioni) Alcuni esempi di specifiche di conversione: specifica argomento %d intero %f reale %c carattere %s stringa di caratteri 5

7 DIRETTIVE I L istruzione (prima di main()): # include nomefile.h è una direttiva e consente di inserire in quel punto il contenuto del file nomefile.h In generale nomefile.h contiene definizioni di costanti simboliche definizioni di funzioni definizioni di strutture dati. Tale file prende il nome di header file 6

8 Esistono header file predefiniti Alcuni Esempi Utilizzo di funzioni per le operazioni di I/O # include < stdio.h > Utilizzo di funzioni matematiche # include < math.h> 7

9 Problema: Conversione gradi Fahreneit-Celsius In PASCAL-LIKE begin Conversione var: cels: reale var: fahr: intero { conversione e stampa tabella for fahr = 0, 300, step 20 do cels := (fahr-32)*5./9. print fahr,cels endfor end Conversione 8

10 In C (versione 1) # include < stdio.h> main() { float cels; int fahr; / conversione e stampa tabella / for(fahr=0; fahr<=300; fahr=fahr+20) { cels=(fahr-32)*5./9.; printf("%d %f\n",fahr,cels); 9

11 COSTRUTTO FOR Le istruzioni che fanno parte del ciclo for sono racchiuse tra parentesi {... (inizio e fine del for) for(fahr=0; fahr<=300; fahr=fahr+20) { istruzioni fahr=0 inizializzazione del for fahr<=300 condizione di controllo del for. (se è vera le istruzioni del ciclo sono eseguite, altrimenti il ciclo termina) fahr=fahr+ 20 incremento (è eseguito dopo l esecuzione delle istruzioni del ciclo) 10

12 In C (versione 2) # include < stdio.h> main() { float cels; int fahr, step; / conversione e stampa tabella / fahr = 0; step=20; while ( fahr <= 300 ) { cels=(fahr-32)*5./9.; printf("%d %f\n",fahr,cels); fahr=fahr + step; 11

13 COSTRUTTO WHILE Le istruzioni che fanno parte del ciclo while sono racchiuse tra parentesi {... (inizio e fine del while) while ( fahr <= 300) { istruzioni fahr<=300 condizione di controllo del while. (se è vera le istruzioni del ciclo sono eseguite, altrimenti il ciclo termina) 12

14 In C (versione 3) # include < stdio.h> # define LOWER 0 # define UPPER 200 # define STEP 20 main() { float cels; int fahr; / conversione e stampa tabella / fahr = LOWER; while ( fahr <= UPPER) { cels=(fahr-32)*5./9.; printf("%d %f\n",fahr,cels); fahr=fahr + STEP; 13

15 DIRETTIVE II Le istruzioni (prima di main()): # define LOWER 0 # define UPPER 200 # define STEP 20 sono direttive e consentono di definire costanti simboliche (nomi simbolici) In generale # define NOME valore ogni occorrenza di NOME nel programma è sostituita dal corrispondente valore Importante le costanti simboliche non sono variabili 14

16 Problema: Massimo tra 2 numeri In PASCAL-LIKE begin Massimo var: a,b,max: reali read a,b { calcolo del massimo tra a e b if (a > b) then max := a else max := b endif { stampa del risultato print massimo=,max end Massimo 15

17 In C # include <stdio.h> main () { float a,b,max; scanf ("%f %f", &a,&b); / CALCOLO DEL MASSIMO TRA A E B / if (a > b) { max = a; else { max = b; / STAMPA DEL RISULTATO / printf ("MASSIMO = %f\n ",max); 16

18 OPERAZIONI DI INPUT Le operazioni di input possono essere eseguite mediante l utilizzo della funzione scanf scanf ("%f %f", &a,&b); "%f %f " primo argomento di scanf stringa costituita da: specifiche di conversione (%f %f) che definiscono il formato con il quale sono letti i successivi argomenti Importante tutti gli argomenti (tranne il primo) devono essere indirizzi di variabili &a significa indirizzo (&) di a Alcuni esempi di specifiche di conversione: specifica argomento %d intero %f reale %c carattere %s stringa di caratteri 17

19 COSTRUTTO IF-ELSE Le istruzioni che fanno parte del costrutto if-else sono racchiuse tra parentesi {... if ( a > b ) { else { istruzioni istruzioni a > b condizione di controllo dell if-else. (se è vera, sono eseguite le istruzioni della parte if, altrimenti quelle della parte else) 18

20 Operatori relazionali e logici in C significato C > > >= < < <= = ==!= AND && OR NOT! 19

21 Problema: Prodotto matrice-vettore In PASCAL-LIKE begin Matvet var: a[8:8],b[8],c[8]: array di reali var: i, n : interi read n for i = 1,n do endfor read b(i) for j = 1,n do endfor read a(i,j) for i = 1,n do endfor end Matvet c(i) := 0. for j = 1,n do c(i) := c(i) + a(i,j)*b(i) endfor print c(i) 20

22 In C # include < stdio.h> main() { float a[8][8],b[8],c[8]; int i,j,n; scanf ("%d", &n); for(i=0;i<n;i++){ scanf ("%f", &b[i]); for(j=0;j<n;j++){ scanf ("%f", &a[i][j]); for(i=0;i<n;i++){ c[i]=0.; for(j=0;j<n;j++){ c[i]=c[i]+a[i][j]*b[j]; printf("%f\n",c[i]); 21

23 ARRAY float b[8]; dichiarazione array monodimensionale float a[8][8]; dichiarazione array bidimensionale In C gli indici di un array partono per default da 0 float b[8]; a[0] a[7] 22

24 Problema: scrivere una funzione che calcoli la potenza n-ma di un numero intero m e una funzione main che la utilizza #include <stdio.h> /* dichiarazione della funzione power */ int power( int base, int n ); main() { int i, potenza; for(i=0 ; i < 10 ; i++){ potenza = power(2,i); printf( "%d %d \ n", i, potenza); /* funzione potenza */ int power( int base, int n ) { int i, p; p=1; for (i=1 ; i <=n ; i++) p=p*base; return p; 23

25 STRUTTURA DI UNA FUNZIONE La prima linea della funzione power è la definizione della funzione: int power ( int base, int n ); tipo del valore che nome della tipo e nome la funzione restituisce funzione dei parametri Con l istruzione return p il valore di p è restituito alla funzione chiamante main() attraverso il nome 24

26 L istruzione, prima di main(), int power( int m, int n); è la dichiarazione della funzione (tipo del valore restituito, tipo e nome degli argomenti) La dichiarazione di una funzione deve concordare con la sua definizione CHIAMATA DELLA FUNCTION potenza = power(2,i) 25

27 Problema: scambio dei valori di due variabili #include <stdio.h> int scambio( float x, float y ); /* funzione main */ main() { float a, b; a=3; b=5; scambio(a,b); printf("a=%f b=%f \n", a, b); /* funzione scambio */ int scambio( float x, float y ) { float t; t=x; x=y; y=t; return 0; 26

28 L esecuzione del precedente programma non dà il risultato atteso. Si ottiene infatti: a=3 b=5 Perché? Nel linguaggio C tutti gli argomenti di una funzione sono passati per VALORE le funzioni non possono alterare il valore degli argomenti nella funzione chiamante main() Come risolvere il problema? 27

29 PUNTATORI p x memoria p è un puntatore alla variabile x CIOÈ p è una variabile che contiene l indirizzo della variabile x L istruzione: p = & x assegna l indirizzo di x alla variabile puntatore p (p punta a x) 28

30 L operatore unario applicato ad una variabile puntatore restituisce il contenuto della variabile puntata Una variabile puntatore deve essere dichiarata Esempio: int *p p è una variabile puntatore ad una variabile di tipo intero 29

31 Esempio: nomi p x int x; int *p; p=& x; p=3; indirizzi Esempio int x=1; y=2; z[10]; int *p; /* p è un puntatore a int */ p = & x; /* p ora punta a x */ y = *p; /* y ora vale 1 */ p = 0; /* x ora vale 0 */ p = & z[0]; /* p ora punta a z[0] */ 30

32 I puntatori possono apparire nelle espressioni Sia p un puntatore alla variabile x (intera) y = *p +1; y = x+1 p + = 1 x = x+1 p = 10 x=10 Se q è un altro puntatore ad una variabile intera, l istruzione q = p; copia il contenuto di p in q q punta alla stessa variabile a cui punta p 31

33 Soluzione del problema dello scambio di variabili: utilizzo dei puntatori Funzione int scambio (float *px, float *py); { float temp; temp = *px; *px = *py *py = temp; Chiamata alla funzione scambio( & a, & b ) 32

34 Esiste una stretta relazione tra array e variabili puntatore int a[10] a a[0] a[1] a[2] a[9] int *pa; pa = & a[0]; pa pa+1 pa+2 a[0] a[1] a[2] a[9] pa+1 è l indirizzo di a[1] *(pa+1) è il contenuto di a[1]. pa+i è l indirizzo di a[i] *(pa+i) è il contenuto di a[i] 33

35 PER DEFINIZIONE il nome di un array è l indirizzo del primo elemento Esempio: int a[10]; int *pa; pa = & a[0]; a[i]; *(a+i) & a[i]; a+i pa = & a[0]; pa = a; INOLTRE *(pa+i) pa[i] 34

36 MA un puntatore è una variabile il nome di un array è una costante LE ISTRUZIONI pa=a; pa++; SONO CONSENTITE a=pa; a++; NON SONO CONSENTITE 35

37 Se il nome di un array è passato come argomento ad una funzione, si passa l indirizzo del primo elemento dell array (cioè un puntatore) Esempio main() { int a[3];. fun(a);. int fun(int arr[3]) oppure int fun(int arr[]) oppure int fun(int *arr) 36

38 Somma di due vettori I versione (senza puntatori) # include <stdio.h> main() { float a[10],b[10],c[10]; int i,n; scanf("%d",&n); for(i=0;i<n;i++){ scanf("%f %f",&a[i],&b[i]); for(i=0;i<n;i++){ c[i]=a[i]+b[i]; printf("%f\n",c[i]); 37

39 Somma di due vettori II versione (con puntatori) # include < stdio.h> main() { float *a, *b, *c; int i,n; scanf("%d",&n); a=(float *)calloc(n,sizeof(float)); b=(float *)calloc(n,sizeof(float)); c=(float *)calloc(n,sizeof(float)); for(i=0;i<n;i++){ scanf("%f %f",a+i,b+i); for(i=0;i<n;i++){ *(c+j)=*(a+j) + *(b+j); printf("%f\n",*(c+i); 38

40 ALLOCAZIONE DINAMICA DELLA MEMORIA E possibile allocare spazio in memoria per un array durante l esecuzione del programma non è necessario stabilire la dimensione massima di un array all atto della sua dichiarazione 39

41 L allocazione dinamica della memoria si realizza mediante le funzioni malloc e calloc malloc(size) Restituisce un puntatore a size byte di memoria. Lo spazio di memoria non è inizializzato. calloc(n,size) Restituisce un puntatore a n parole di memoria di size byte ciascuna. Le parole di memoria sono inizializzate a 0 Se la memoria richiesta non è disponibile, malloc e calloc restituiscono la costante NULL, che ha valore 0 40

42 Come determinare il numero di byte necessari per costruire un array di elementi di un certo tipo? Utilizzando la funzione sizeof si può conoscere la lunghezza in byte di un tipo di dati Esempio.. float b; int a; int a;.. a=sizeof(b); a=sizeof(float);.. sizeof restituisce in a il numero di byte richiesti da un dato di tipo float 41

43 Esempio main() { char *malloc(); int *a; float *b; int n=3; a=(int *)malloc(n*sizeof(int)); b=(float *)malloc(n*sizeof(float)); a e b sono rispettivamente puntatori ad array di interi e di float di dimensione 3 Le conversioni (int *) e (float *) sono necessarie poichè malloc e calloc restituiscono puntatori a carattere 42

44 Problema: conversione cifre binarie di un numero intero In PASCAL-LIKE In C begin Conversione # include <stdio.h> main() { var: n,inv,r: interi int n,inv,r; read n scanf("%d",&n); inv:=0 inv=0; repeat do { r:=n-(n/2)*2 r=n & 1; inv:=inv*2+r inv=(inv << 1) r; n:=n/2 n=n >> 1; until (n = 0) while (n!= 0); print inv printf("%d",inv); end Conversione 43

45 OPERAZIONI DA ESEGUIRE 1. Resto della divisione di n per 2 In PASCAL-LIKE: r:=n-(n/2)*2 In C: si può OPERARE SUI BIT DEL NUMERO: resto divisione per 2=bit meno significativo es. n=12 10 = (numero pari) es. n=13 10 = (numero dispari) r=n & 1 ; & and (bit a bit) es. n=12 10 r=n & 1 = & = es. n=13 10 r=n & 1 = & =

46 2. Moltiplicazione di inv per 2 In PASCAL-LIKE: inv*2 In C: si può OPERARE SUI BIT DEL NUMERO: moltiplicazione per 2=spostare di 1 posto verso sinistra i bit es. inv=13 10 = inv*2=26 10 = inv << 1; << shift verso sinistra 45

47 3. Sommare 0/1 ad un numero pari In PASCAL-LIKE: inv+0 (inv+1) In C: si può OPERARE SUI BIT DEL NUMERO: sommare 0/1 ad un numero pari=sommare 0/1 al bit meno significativo es. inv=12 10 = inv+1=13 10 = inv 1; or (bit a bit) 46

48 4. Divisione (intera) di n per 2 In PASCAL-LIKE: n:=n/2 In C: si può OPERARE SUI BIT DEL NUMERO: divisione per 2 =spostare di 1 posto verso destra i bit es. n=13 10 = n/2=6 10 =110 2 n >> 1; >> shift verso destra 47

49 Operatori sui bit in C & and or inclusivo ˆ or esclusivo << shift a sinistra >> shift a destra complemento a 1 si utilizzano solo con operandi di tipo intero e carattere &,,ˆ, <<, >> si raggruppano procedendo da sinistra verso destra; con si procede da destra verso sinistra. 48

50 n << m (n >> m) sposta di m posti verso sinistra (destra) le cifre della rappresentazione binaria di n, cioè moltiplica (divide) n per 2 m. Esempio: n=12 10 = m=2 10 n = n << m n = =48 10 n = n >> m n = 11 2 =

51 Problema scrivere una funzione che conta i bit uguali a 1 di un numero intero n int bitcount(int n) { int b; for (b=0; n!= 0; n = n >> 1) { if(n & 1) b=b+1; return b; 50