Primi passi Output formattato Le quattro operazioni. Programmazione 1. Lezione 2 Parte 2. Vincenzo Marra.

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1 Programmazione 1 Lezione 2 Parte 2 Vincenzo Marra vincenzo.marra@unimi.it Dipartimento di Matematica Federigo Enriques Università degli Studi di Milano 12 marzo 2014

2 Struttura del sorgente Un programma in C è costituito da uno o più file sorgente che contengono il testo del programma, detto codice sorgente, o codice, o sorgente. I file sorgente hanno un nome della forma nomedelfile.c L estensione.c indica che si tratta, appunto, di un file contenente codice sorgente scritto nel linguaggio C. Per adesso assumeremo che l intero programma sia contenuto in un unico file sorgente.

3 Struttura del sorgente Concettualmente, un programma in C è fatto da funzioni e variabili. Le prime codificano gli algoritmi, le seconde i dati elaborati dagli algoritmi. Un file sorgente è costituito dagli elementi sintattici seguenti.

4 Struttura del sorgente Concettualmente, un programma in C è fatto da funzioni e variabili. Le prime codificano gli algoritmi, le seconde i dati elaborati dagli algoritmi. Un file sorgente è costituito dagli elementi sintattici seguenti. Direttive per il preprocessore. Ne parleremo più avanti.

5 Struttura del sorgente Concettualmente, un programma in C è fatto da funzioni e variabili. Le prime codificano gli algoritmi, le seconde i dati elaborati dagli algoritmi. Un file sorgente è costituito dagli elementi sintattici seguenti. Direttive per il preprocessore. Ne parleremo più avanti. Funzioni. Unità di codice che svolgono uno specifico compito.

6 Struttura del sorgente Concettualmente, un programma in C è fatto da funzioni e variabili. Le prime codificano gli algoritmi, le seconde i dati elaborati dagli algoritmi. Un file sorgente è costituito dagli elementi sintattici seguenti. Direttive per il preprocessore. Ne parleremo più avanti. Funzioni. Unità di codice che svolgono uno specifico compito. Variabili. Contengono i dati da elaborare.

7 Struttura del sorgente Concettualmente, un programma in C è fatto da funzioni e variabili. Le prime codificano gli algoritmi, le seconde i dati elaborati dagli algoritmi. Un file sorgente è costituito dagli elementi sintattici seguenti. Direttive per il preprocessore. Ne parleremo più avanti. Funzioni. Unità di codice che svolgono uno specifico compito. Variabili. Contengono i dati da elaborare. Istruzioni. (All interno delle funzioni.) Specificano come elaborare i dati.

8 Struttura del sorgente Concettualmente, un programma in C è fatto da funzioni e variabili. Le prime codificano gli algoritmi, le seconde i dati elaborati dagli algoritmi. Un file sorgente è costituito dagli elementi sintattici seguenti. Direttive per il preprocessore. Ne parleremo più avanti. Funzioni. Unità di codice che svolgono uno specifico compito. Variabili. Contengono i dati da elaborare. Istruzioni. (All interno delle funzioni.) Specificano come elaborare i dati. Commenti. Sono righe di codice ignorate dal compilatore, che servono a rendere il codice leggibile ad un umano.

9 Il primo programma in C I programmi implementano delle specifiche. Il primo programma in C che scriveremo ha la specifica seguente. Specifica: CiaoMondo Input: Nulla. Output: La stringa Ciao Mondo. Descrizione: Scrivere un programma in C che produca in uscita ossia, visualizzi sullo schermo del computer la stringa di caratteri Ciao Mondo. seguita da un a capo (\n), e quindi termini. Scriveremo il codice all interno dell unico file sorgente CiaoMondo.c.

10 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 }

11 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 1 /* Il mio primo programma in C */ Questo è un commento; tutto ciò che compare fra /* e */ è ignorato dal compilatore.

12 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 1 // Un commento su riga singola I commenti su una sola riga si possono anche scrivere in questo modo.

13 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 3 #include <stdio.h> Questa riga include nel codice sorgente informazioni sulla libreria standard.

14 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 5 int main(void) Questa riga definisce la funzione main, da cui, per convenzione, comincia l esecuzione del programma. Essa non riceve alcun argomento dal chiamante (void) e restituisce un intero (int).

15 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 5 int main(void) Il corpo della funzione main, che ne costituisce la implementazione, è racchiuso fra le parentesi graffe { e }.

16 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 7 printf("ciao mondo.\n"); Questa riga visualizza sullo schermo la frase (o la stringa di caratteri ) Ciao mondo e va a capo (\n).

17 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 7 printf("ciao mondo.\n"); La funzione main chiama la funzione printf della libreria standard per visualizzare la stringa di caratteri.

18 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 7 printf("ciao mondo.\n"); Si noti che l invocazione di printf è terminata da un punto e virgola (;).

19 Il primo programma in C CiaoMondo.c 1 /* Il mio primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("ciao mondo.\n"); 8 return 0; 9 } 8 return 0; Restituisce il valore 0; indica al chiamante che l esecuzione è terminata correttamente. Anche qui ; indica la terminazione dell istruzione.

20 Il primo programma in C Per compilare il programma, si invoca dal terminale il compilatore C che è gcc nell implementazione gnu/linux seguito dal nome del file sorgente: gcc CiaoMondo.c (Occorre premere invio per eseguire il comando dal terminale. Si assume qui che il file CiaoMondo.c si trovi nella directory corrente.)

21 Il primo programma in C Per compilare il programma, si invoca dal terminale il compilatore C che è gcc nell implementazione gnu/linux seguito dal nome del file sorgente: gcc CiaoMondo.c (Occorre premere invio per eseguire il comando dal terminale. Si assume qui che il file CiaoMondo.c si trovi nella directory corrente.) La compilazione, se termina senza errori, non visualizza alcun messaggio. Produce però nella directory corrente il file eseguibile o codice eseguibile, o semplicemente l eseguibile: a.out Per lanciare il programma, si usa./a.out.

22 Il primo programma in C Se si preferisce dare un nome diverso al file eseguibile, lo si può fare così: gcc -o CiaoMondo CiaoMondo.c

23 Il primo programma in C Se si preferisce dare un nome diverso al file eseguibile, lo si può fare così: gcc -o CiaoMondo CiaoMondo.c In questo caso la compilazione produce nella directory corrente il file oggetto: CiaoMondo

24 Il primo programma in C Se si preferisce dare un nome diverso al file eseguibile, lo si può fare così: gcc -o CiaoMondo CiaoMondo.c In questo caso la compilazione produce nella directory corrente il file oggetto: CiaoMondo Attenzione. Nell invocazione precedente, il compilatore sovrascriverà senza ulteriore preavviso l eventuale file CiaoMondo già presente nella directory corrente, sostituendolo col codice eseguibile prodotto dalla compilazione.

25 Il primo programma in C (Esemplificazione al calcolatore del ciclo editing-compilazione-esecuzione.)

26 La funzione printf della libreria standard La funzione printf serve a stampare stringhe di caratteri sul terminale. Permette quindi di produrre dati in uscita, o output.

27 La funzione printf della libreria standard La funzione printf serve a stampare stringhe di caratteri sul terminale. Permette quindi di produrre dati in uscita, o output. Essa è definita nel file di intestazione (in inglese header, da cui il suffisso.h) denominato stdio.h, per standard input and output.

28 La funzione printf della libreria standard La funzione printf serve a stampare stringhe di caratteri sul terminale. Permette quindi di produrre dati in uscita, o output. Essa è definita nel file di intestazione (in inglese header, da cui il suffisso.h) denominato stdio.h, per standard input and output. Per usarla occorre quindi includere il file di intestazione nel programma, con la direttiva per il preprocessore #include <nomefile>

29 La funzione printf della libreria standard La funzione printf serve a stampare stringhe di caratteri sul terminale. Permette quindi di produrre dati in uscita, o output. Essa è definita nel file di intestazione (in inglese header, da cui il suffisso.h) denominato stdio.h, per standard input and output. Per usarla occorre quindi includere il file di intestazione nel programma, con la direttiva per il preprocessore #include <nomefile> Più in generale, le righe del sorgente che cominciano col simbolo # denotano direttive per il preprocessore; ne parleremo in dettaglio più avanti nel corso.

30 La funzione printf può avere come argomento una costante di tipo stringa, racchiusa fra doppi apici: ad esempio, printf("pippo") scriverà pippo sul terminale.

31 La funzione printf può avere come argomento una costante di tipo stringa, racchiusa fra doppi apici: ad esempio, printf("pippo") scriverà pippo sul terminale. All interno della stringa argomento si possono inserire dei caratteri di controllo che regolano la formattazione dei dati. Tali caratteri di controllo sono noti come sequenze di escape (in inglese, escape sequences, letteralmente sequenze di fuga ).

32 La funzione printf può avere come argomento una costante di tipo stringa, racchiusa fra doppi apici: ad esempio, printf("pippo") scriverà pippo sul terminale. All interno della stringa argomento si possono inserire dei caratteri di controllo che regolano la formattazione dei dati. Tali caratteri di controllo sono noti come sequenze di escape (in inglese, escape sequences, letteralmente sequenze di fuga ). Un esempio che abbiamo già visto è la sequenza di escape \n (per new line, ossia nuova riga ), che indica un ritorno a capo.

33 La funzione printf può avere come argomento una costante di tipo stringa, racchiusa fra doppi apici: ad esempio, printf("pippo") scriverà pippo sul terminale. All interno della stringa argomento si possono inserire dei caratteri di controllo che regolano la formattazione dei dati. Tali caratteri di controllo sono noti come sequenze di escape (in inglese, escape sequences, letteralmente sequenze di fuga ). Un esempio che abbiamo già visto è la sequenza di escape \n (per new line, ossia nuova riga ), che indica un ritorno a capo. Così, printf("pippo\n") scriverà pippo sul terminale, seguito da un a capo.

34 Altre utili sequenze di escape:

35 La funzione printf può avere anche altri argomenti, e impareremo a usarla in modo completo solo col tempo. Per esempio, la riga printf("pippo ha %d anni", 12) scriverà pippo ha 12 anni.

36 La funzione printf può avere anche altri argomenti, e impareremo a usarla in modo completo solo col tempo. Per esempio, la riga printf("pippo ha %d anni", 12) scriverà pippo ha 12 anni. Questo modo di usare printf è essenziale in congiunzione con le variabili, di cui parleremo diffusamente la prossima volta. Ma vedremo già alla fine di questa lezione qualche esempio in cui la forma sintattica qui sopra è utile.

37 Il gruppo abeliano additivo degli interi L insieme dei numeri interi spesso denotato Z (dal tedesco Zahl, numero, o Zahlen, numeri ha una naturale struttura di gruppo abeliano.

38 Il gruppo abeliano additivo degli interi L insieme dei numeri interi spesso denotato Z (dal tedesco Zahl, numero, o Zahlen, numeri ha una naturale struttura di gruppo abeliano. Esplicitamente, (Z, +, 0) ( ) è un gruppo abeliano scritto in notazione additiva con elemento neutro 0. L operazione binaria (=a due argomenti) + è l addizione. La struttura di gruppo abeliano additivo ( ) prevede l esistenza di un elemento inverso di ciascun elemento di Z, necessariamente unico.

39 Rimane dunque definita su Z un altra operazione unaria (=ad un argomento), che per tradizione non si denota esplicitamente in ( ). Essa è la funzione opposto: : Z Z ( ) z Z z Z.

40 Rimane dunque definita su Z un altra operazione unaria (=ad un argomento), che per tradizione non si denota esplicitamente in ( ). Essa è la funzione opposto: : Z Z ( ) z Z z Z. Combinando la somma + con l operazione unaria ( ), si ottiene l ordinaria sottrazione a due argomenti fra numeri interi: : Z 2 Z ( ) (a, b) Z 2 a + ( b) := a b Z.

41 Rimane dunque definita su Z un altra operazione unaria (=ad un argomento), che per tradizione non si denota esplicitamente in ( ). Essa è la funzione opposto: : Z Z ( ) z Z z Z. Combinando la somma + con l operazione unaria ( ), si ottiene l ordinaria sottrazione a due argomenti fra numeri interi: : Z 2 Z ( ) (a, b) Z 2 a + ( b) := a b Z. Ecco come fare somme e la sottrazioni fra interi in C.

42 Più Piu.c 1 /* Sommare due numeri interi */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("so fare le somme: %d+%d=%d\n",17,25,17+25); 8 9 return 0; 10 }

43 Meno Meno.c 1 /* Sottrare un intero da un altro */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("so fare le sottrazioni: %d-%d=%d\n",17,25,17-25); 8 9 return 0; 10 }

44 Opposto Opp.c 1 /* Calcolare l opposto di un intero */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("so calcolare gli opposti: -(%d) = %d\n",17,-(17)); 8 9 return 0; 10 }

45 In realtà, Z ha una naturale struttura di anello commutativo con unità, e non solo di gruppo. Esplicitamente: (Z, +,, 0, 1), dove è come sopra, (Z, +, 0) (Z,, 1) ( ) è un monoide commutativo scritto in notazione moltiplicativa con elemento neutro 1, e l operazione binaria la moltiplicazione si distribuisce su +.

46 In realtà, Z ha una naturale struttura di anello commutativo con unità, e non solo di gruppo. Esplicitamente: (Z, +,, 0, 1), dove è come sopra, (Z, +, 0) (Z,, 1) ( ) è un monoide commutativo scritto in notazione moltiplicativa con elemento neutro 1, e l operazione binaria la moltiplicazione si distribuisce su +. La struttura di monoide commutativo ( ) non prevede l esistenza di un elemento inverso di ciascun elemento di Z. In effetti, tale inverso il reciproco 1 z esiste solo per gli elementi del sottoinsieme {1, 1} Z.

47 Più generalmente, dati a Z e b Z \ {0}, non si può sempre eseguire la divisione esatta di a per b, a meno che b, appunto, non divida a.

48 Più generalmente, dati a Z e b Z \ {0}, non si può sempre eseguire la divisione esatta di a per b, a meno che b, appunto, non divida a. Possiamo però sempre definire la divisione intera: dove trunc 0 razionale a b a b : Z Z \ {0} Z ( ) a (a, b) trunc 0 b, denota il troncamento verso lo zero del numero Q, ossia: trunc 0 a b := { a b a b se a b 0 se a b < 0.

49 Più generalmente, dati a Z e b Z \ {0}, non si può sempre eseguire la divisione esatta di a per b, a meno che b, appunto, non divida a. Possiamo però sempre definire la divisione intera: dove trunc 0 razionale a b a b : Z Z \ {0} Z ( ) a (a, b) trunc 0 b, denota il troncamento verso lo zero del numero Q, ossia: trunc 0 a b := { a b a b se a b 0 se a b < 0. Attenzione. Questa convenzione sul valore del quoziente è valida a partire solo dallo standard C99. Gli standard precedenti lasciavano maggiore libertà all implementazione del compilatore.

50 Per 1 /* Moltiplicare due interi */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { Per.c 7 printf("so fare le moltiplicazioni: %dx%d=%d\n",17,25,17*25); 8 9 return 0; 10 }

51 Diviso Div.c 1 /* Dividere un intero per un altro */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("so fare le divisioni intere: %d : %d = %d\n",17,25,17/25); 8 printf("so fare le divisioni intere: %d : %d = %d\n",25,17,25/17); 9 printf("so fare le divisioni intere: %d : %d = %d\n",-25,17,(-25)/17); 10 printf("so fare le divisioni intere: %d : %d = %d\n",25,-17,25/(-17)); 11 printf("so fare le divisioni intere: %d : %d = %d\n",-25,-17,(-25)/(-17)); return 0; 14 }

52 Diviso per Zero? DivZero.c 1 /* Dividere un intero per zero? */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("non so fare le divisioni per zero: %d : %d = %d\n",17,0,17/0); 8 9 return 0; 10 }

53 Diviso tabulato DivForm.c 1 /* Dividere un intero per un altro */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(void) 6 { 7 printf("so fare le divisioni intere:\t%d\t:\t%d\t=\t%d\n",17,25,17/25); 8 printf("so fare le divisioni intere:\t%d\t:\t%d\t=\t%d\n",25,17,25/17); 9 printf("so fare le divisioni intere:\t%d\t:\t%d\t=\t%d\n",-25,17,(-25)/17); 10 printf("so fare le divisioni intere:\t%d\t:\t%d\t=\t%d\n",25,-17,25/(-17)); 11 printf("so fare le divisioni intere:\t%d\t:\t%d\t=\t%d\n",-25,-17,(-25)/(-17)); return 0; 14 }

54 Le quattro operazioni (Esecuzione degli esempi.)