3 Linguaggioc

1. INFORMATICA Il linguaggio C

Fu creato agli inizi degli anni 70 quale strumento per lo sviluppo del Sistema Operativo UNIX.

Si diffuso molto rapidamente e nel 1989 lAmerican National Standards Institute (ANSI) completava la definizione del linguaggio producendo il documento noto comeANSI C , al quale fanno riferimento ormai tutti i compilatori per quel linguaggio.

A differenza degli altri linguaggi ad alto livello consente un agevole accesso alla struttura hardware del sistema di elaborazione.

Il C un linguaggio:

ad alto livello

... ma anche poco astratto

strutturato

... ma con eccezioni

fortemente tipizzato

ogni oggetto ha un tipo

semplice(!?)

poche keyword

case sensitive

maiuscolo diverso da minuscolo negli identificatori!

portabile

standardizzato (ANSI)

Ilvocabolariobase del C costituito dai seguenti simboli:

tutte le lettere dellalfabeto inglese maiuscole e minuscole:

le dieci cifre decimali

un insieme di caratteri speciali, tra cui:

+*/= < > ( ) [ ] { } . , ; : ? ! % # &

Si riferiscono ad una delle entit del linguaggio:

costanti

variabili

funzioni

Iniziano con un carattere alfabetico oppure con _ (underscore)e possono contenere solamente caratteri alfabetici, cifre e _

Il C standard prevede che solo i primi 31 caratteri dell'identificatore sono significativi, anche se possono essere usati nomi pi lunghi.

Sono testi liberi inseriti allinterno del programma dal programmatore per descrivere cosa fa il programma.

Non sono processati dal compilatore: servono al programmatore, non al sistema!

Formato:

Racchiuso tra i simboli:/**/

Non possibile annidarli.

Esempi:

/* Questo un commento corretto! */

/* Questo /*risulter un*/errore */

Le istruzionidevono essere scritte rispettando alcune regole sintattichee di punteggiatura.

Listruzione deve sempre essere conclusa con un;(punto e virgola).

Si pu scrivere pi di unistruzione per rigapurch ognuna sia conclusa col; .

Unistruzione pu occupare pi di una riga .

Riservate!

Nel C standard sono 32 :

auto double int struct

break else long switch

case enum register typedef

char extern return union

c onst float short unsigned

continue for signed void

default goto sizeof volatile

do if static while

Struttura generale:

Direttive e parte dichiarativaglobale

main ()

Parte dichiarativalocale

Parte esecutiva

Tutti gli oggetti, con le loro caratteristiche, che compongono il programma devono essere preventivamentedichiarati .

la parola chiave che indica il punto di ingresso del programma quando viene eseguito dal S.O.;

il suo contenuto delimitato da parentesi graffe{ }

Parte dichiarativalocale :

elenco degli oggetti che compongono ilmain ognuno con le proprie caratteristiche.

Parte esecutiva:

sequenza di istruzioni , ovvero ci che descriviamo con il diagramma di flusso oppure con lo pseudocodice! Ovvero le istruzioni vere e proprie!

Programma minimo:

main()

In C, tutti i dati devono esseredichiarati e definiti prima di essere usati!

Definizione di un dato :

riserva spazio in memoria;

assegna un nome.

identifica gli operatori leciti su quel dato

Richiede lindicazione di:

nome(identificatore);

tipo ;

modalit di accesso(variabile/costante).

Il tipo definisce l'insieme deivaloriche possono essere assunti, larappresentazione internae l'insieme deglioperatoriche possono agire su quel dato.

Il linguaggio C richiede di definire il tipo dei dati e possiede regole rigide per la loro manipolazione ( tipizzazione forte). Permette inoltre al programmatore di definire nuovi tipi astratti.

Contemporaneamente permette di vedere gli oggetti interni al calcolatore: i registri, la memoria, gli indirizzi (puntatori), ecc.

Sono quelli forniti direttamente dal C.

Sono identificati da parole chiave!

char caratteri ASCII;

int interi (complemento a 2);

float reali (floating point singola precisione);

double reali (floating point doppia precisione).

La dimensione precisa di questi tipi dipende dallarchitettura (non definita dal linguaggio).

char= 8 bit sempre

Attenzione:le parole chiave dei tipi base vanno scritte in minuscolo!

Il tipochar(character)definisce un carattere (attenzione:un solo carattere !) espresso su 8 bit (1 byte) in codice ASCII.

I valori sono interpretati comenumeri interi con segno su 8 bit(-128 +127).

Un carattere deve essere indicato tra apici, cos:

Il tipoint(integer)definisce i numeri interi con segno.

La rappresentazione interna e l'intervallo dei valori assunti dipende dal compilatore e dalla macchina usata.

Generalmente si tratta del complemento a 2 e i valori assunti sono compresi nellintervallo -3276832767 su 16 bit oppure, per le macchine a 32 bit, nellintervallo-2.147.483.6482.147.483.647.

Vanno indicati semplicemente cos come siamo abituati a scriverli sulla carta, col loro valore (senza il punto decimale):

Sia iltipofloatche il tipodoublesono rappresentazioni di numeri reali (frazionari).

Sono rappresentati secondo la notazionefloating-point , rispettivamente in singola (32 bit) e doppia (64 bit) precisione.

I valori assunti (rappresentabili) sono:

float 3.4E+38(7 cifre decimali)

double 1.7E+308(17 cifre decimali)

La rappresentazione normalmente riferita allo standard IEEE P754.

I valori di tipofloatodoublevanno indicati con il punto decimale, ad esempio:

14.8743

E ammessa anche una notazione simile alla notazione scientifica con il carattere E al posto di 10, cos:

0.148743E-02

In alternativa, si pu ancora scrivere il numero senza punto decimalema seguito dal suffissoFoppuref(ad esempio,10F ,10fe10.0sono equivalenti). Il compilatore concepisce questi valori sempre come di tipodouble .

Sono previsti dei modificatori, identificati da parole chiave, da premettere ai tipi base:

signed

unsigned

Il qualificatoreshortsi applica al tipointe impone che la rappresentazione degli interi sia su 16 bit (valori assunti: -3276832767);

il qualificatorelongsi applica sia al tipointche al tipodouble ;

long intimpone la rappresentazione degli interi su 32 bit (valori assunti: -2.147.483.6482.147.483.647);

long doubleforza la rappresentazione dei reali su 80 bit ( 1.7E+308 aumentando la precisione a 22 cifre decimali).

I qualificatorisignedeunsigned si applicano ai tipichareint .

signed ridondante e serve solo a ricordare che un valore inteso con segno (ma perintechar gi cos!);

unsignedpermette di estendere l'intervallo dei valori non-negativi.

Il tipounsigned char pu assumere valori nell'intervallo 0255 e il tipo unsigned int valori nell'intervallo 065535.

I qualificatori possono apparire da soli: nel qual caso si assume che sia sottinteso il tipoint . E lecito, ad esempio, il tipounsigned shortche viene interpretato comeunsigned short int , ecc.

Per un dato intero, i valori di variabili e costanti possono anche essere espressi inesadecimale(specificati col prefisso0xoppure0X , ad esempio,0xFF = 255 10 ) oppureottale(prefisso0(zero), ad esempio0377 = 255 10 );

per il formatolongsi usa il suffissoLoppurel( 255Lo255lesprimono entrambi unlong intcon valore255 10 );

per l' unsignedsi usa il suffissoUoppureu( 255Ue255uesprimono ununsigned int=255 10). I suffissiuedlpossono apparire entrambi, con ovvio significato.

Il codice ASCII comprende alcuni caratteri non stampabili. Per rappresentarli viene utilizzata lasequenza di escape( backslashseguito da un altro carattere).

Il C prevede che nel programma, oltre alle istruzioni,possano esserci anche delledirettiveche devono essere interpretate ed eseguite dal compilatore stesso (inserzione di macro, compilazioni condizionate, inclusione di altri sorgenti, ecc.);

il compilatore C esegue una preelaborazione del programma, dettaPreprocessing , per riconoscere ed eventualmente eseguire le direttive ;

ledirettivesi distinguono dalle istruzioni perch sono inserite sempre in righe individuali e iniziano con il carattere#seguito da una parola chiave; ad esempio:

#include

#define

Sintassi:

< tipo >< nome della variabile>;

Pi in generale (definizioni multiple):

< tipo >< lista dei nomi delle variabil i>;

< nome >: lidentificatore che rappresenta il nome della variabile;

< lista dei nomi delle variabili>: lista di identificatori separati da,(virgola).

Esempi:

int x;

char ch;

long int x1 ,x2, x3;

double pi;

short int stipendio;

long y,z;

Usiamo nomi significativi!

Esempi: int RitenuteOperate, StipendioBase;

float OreLavorate;

Esempi errati:

float Ore Lavorate ;/* c uno spazio*/

int Stip?base;/* c un carattere speciale*/

E possibile inizializzare una variabile, ovvero attribuirgli un valore prima che venga utilizzata per la prima volta, in fase di dichiarazione della stessa.

Esempio:

int x = 24;

char ch = m;

double pi = 124.654;

Sintassi:

const< tipo >< nome della costante > = < valore >;

Esempi:

const double pigreco =3.14159;

const charseparatore = $;

const float aliquota = 0.2;

Convenzione:

Identificatori delle constanti tipicamente in MAIUSCOLO (ma una convenzione!).

const double PIGRECO = 3.14159;

E un'altra possibilit di definire valoricostanti: si introduce un identificatore come sinonimo di una costante:

#define identificatoretesto

Deve comparire sempre in testa al programma, prima dimain() , e all'inizio della riga.

E elaborata dalpreprocessoredel compilatore, che sostituir in tutto il programma, ovunque appare l'identificatore, il testo di cui sinonimo.

Non essendo un'istruzione non termina con il punto e virgola.

Esempi:

#definePIGRECO3.1415

#defineDOMENICA7

#defineVERO1

#defineCaratterep

Definizione:

sequenza di caratteri terminata dal carattereNULL( );

non un tipo di base del C.

memorizzata in posizioni adiacenti di memoria.

Formato:

< sequenza di caratteri >

Esempi:

abcdefg

Ogni variabile definita allinterno di un precisoambiente di visibilit (scope).

Variabiliglobali

definiteallesternoalmain sono visibili da tutti i moduli.

Variabililocali

definiteallinternodelmain(sono visibili solo allinterno delmain );

pi in generale, definite allinterno di un blocco (sono visibili solo allinterno del blocco).

In C possibile aggregare gruppi di istruzioni inblocchiracchiudendole tra parentesi graffe;

significato:delimitazione di un ambiente di visibilit di oggetti (variabili).

Esempio:

int a=2;

int b;

b=2*a;

n, x :visibili in tutto il file

a, b, c ,y :visibili in tutto il main

d, z :visibili solo nel blocco

int n;

double x;

main()

int a,b,c;

double y;

int d;

double z;

Sintassi:

< variabile > = < espressione > ;

Non unuguaglianza !

Significato:il risultato di < espressione > vieneassegnatoa < variabile >;

< variabile >e< espressione >d evono essere compatibili (ovvero dello stesso tipo);

< variabile >deve essere stata precedentemente definita!

Esempio:

int x;

float y;

x = 3;

y = -323.9498;

In realt l assegnazione(oassegnamento ) non unistruzione (come accade in tutti gli altri linguaggi);

il simbolo= unoperatoreche assegna alla variabile che si trova a sinistra il valore calcolato sullespressione di destra;

nel caso pi semplice lespressione di destra un semplice valore.

Sono pertanto lecite assegnazioni multiple:

< var 1 > = < var 2 > = < espressione > ;

Per ora consideriamo solo lI/O interattivo, quello cio che si realizza con tastiera e monitor.

Sono disponibili diverse forme in base al tipo di informazione letta o scritta:

I/O formattato

I/O di caratteri

I/O per righe

Standard output (scrittura su monitor)

istruzioneprintf

Standard input (lettura da tastiera)

istruzionescanf

Lutilizzo di queste funzioni richiede linserimento di unadirettiva

#include

allinizio del file sorgente il cui significato : includi il filestdio.h

Visualizza sul monitor.

Laprintfopera utilizzando una stringa, detta , nella quale si devono inserire i comandi che descrivono come devono apparire i dati sul monitor.

Aldeve seguire la lista di variabili che si vuol visualizzare.

Sintassi:

printf (< format >,< arg1 >,...,< argn >);

< format > : stringa che determina il formato di visualizzazione per ognuno dei vari argomenti.

< arg1 >,...,< argn > : lista degli argomenti da visualizzare.Gli argomenti (opzionali) possono essere costanti, variabili o espressioni.

Se non ci sono argomenti (come quando si vuole visualizzare solo un messaggio) la funzione trasferisce sul video il testo della stringa die il cursore si posiziona subito dopo l'ultimo carattere.

Affinch il cursore vada a capo, occorre inserire nella stringa diformatil carattere new-line ( ).

Esempio:

#include

main()

printf ("Stampa di una riga ");

printf ("Seconda riga ");

Generalmente nelformatsono indicati gli specificatori di formato per le variabili della lista. I principali specificatori di formato sono:

%do%iper il tipoint , stampa in notazione decimale;

%o per il tipoint , stampa in ottalesenza segno;

%xper il tipoint , stampa in esadecimale senza segno;

%u per il tipoint , stampa in decimale senza segno;

%c per il tipochar , stampa un carattere;

%fper il tipofloat , stampa nella notazione virgola mobile nel formato -d.dddddd (6 cifre dopo la virgola);

%eo%Eper il tipofloat , stampa nella notazione virgola mobile nel formato esponenziale -d.dddddde(E)dd;

%sper le sequenze di caratteri (stringhe).

Gli specificatori di formato sono costituiti dal carattere%seguito da un altro carattere che indica il formato da utilizzare per la stampa dell'argomento corrispondente (carattere, numero intero o reale, stringa, ecc.).

Quando incontra il primo specificatore di formato il C preleva il primo argomento, effettua la conversione dal formato interno del dato ad una sequenza di caratteri ASCII seguendo le indicazioni del descrittore ed esegue infine l'ouput dei caratteri sul video.

Prosegue poi con la stringa del format, ripetendo le azioni prima descritte per ogni specificatore incontrato e cos fino ad esaurire l'intero format: il numero di specificatori di formato deve essere quindi pari al numero di argomenti.

Lassociazione tra variabili e specificatori di formato di tipo ordinale: 1 specificatore1 variabile;

2 specificatore2 variabile, ecc.

Esempi:

int x = 2;

float z = 0.5;

char c = a;

printf (%d %f %c , x, z, c);

printf (%f***%c***%d , z, c, x);

Tra il carattere % e quello di specificazione pu esserci uno o pi elementi aggiuntivi:

un intero, che fissa la larghezza minima (numero di caratteri) del campo su cui il dato stampato;

un punto seguito da un intero, che stabilisce la precisione con cui visualizzare il dato (numero di cifre frazionarie);

uno di questi modificatori:

h (per indicare che si tratta di un tiposhort ),

l(per indicare che si tratta di un tipolong ),

L (per indicare che si tratta di un tipolong double ).

#include

main()

inta=-57,b=2,c=450,d=33;

floate=1.22E7,f=-0.1234567, g=98765.4321,h=1.0;

printf ("a=%4d b=%3d c=%8d d=%1d ", a, b, c, d);

printf (e=%9.3f f=%9.3f g=%9.3f h=%9.3f", e, f, g, h);

Sul video apparir:

a= -57 b=2 c=450 d=33

e=12200000.000 f=-0.123 g=98765.432 h=1.00

Permette la lettura di dati da tastiera.

Lascanf , come laprintf , opera utilizzando unformat , cio un descrittore del formato che devono avere i dati in ingresso e accetta vari tipi di argomenti: interi, reali, caratteri, stringhe, ecc.

Sintassi:

scanf (< format >,< arg1 >,...,< argn >);

: una stringa di caratteri dove compaionosolo specificatori di formato( bene evitare di inserire degli spazi tra gli specificatori), gli stessi utilizzati per laprintf ;

,...,:possono essere solo variabili il cui nome deve esserepreceduto dal carattere& .

ATTENZIONE!!! MPORTANTE

i nomi delle variabili vanno sempre precedute dalloperatore &

che indica lindirizzo della variabile

Esempio:

int x;float z;

scanf(%d%f, &x, &z);

Per comprendere il funzionamento dellascanf si immagini che, man mano che vengono introdotti i caratteri dalla tastiera, il codice di ognuno venga accodato in un contenitore (unflusso ).

Si possono pensare cos a delle sequenze di caratteris ulle quali il programma in esecuzione dispone di uncursore .

Le modalit con cui opera lascanf sono alquanto complesse e dipendono dagli specificatori che compaiono nel .

Quando deve leggere unnumero intero o reale ( int, float, double ) , il cursore avanza fino al primo carattere diverso daspazio .

Vengono poi letti tutti i caratteri successivi (cifre) fino a raggiungere un carattere dispaziooppure un delimitatore di riga (comunque un carattere non numerico), sul quale il cursore si ferma.

Se la sequenza di caratteri cos isolata corretta, viene convertita nella rappresentazione interna ( complemento a 2 oppure floating-point ) e il valore attribuito alla variabile, altrimenti le operazioni dellascanfsi bloccano.

Nel caso che la stringa contenga pi di un descrittore, per ognuno viene attivato l'opportuno meccanismo di lettura e conversione: affinch lascanf si comporti correttamenteci devono essere tanti descrittori quanti argomenti.

Tra un numero e il successivo possono essere inseriti quanti caratteri separatori si desidera(spazio, new-line, ecc.):vengono automaticamente ignorati (come ce ne fosse uno solo!).

Se invece si leggono dati ditipochar viene letto un solo carattere, quellosu cui posizionato il cursore, il quale avanza di una sola posizione!

Per i dati pi comuni (numeri e stringhe di caratteri) i valori devono essere introdotti separandoli tra loro da almeno un separatore (spazio, invio, ecc.).

Lo specificatore%* x provoca il salto della prossima conversione:viene effettuata la lettura ma il valore non viene assegnato all'argomento.

Lo specificatore%*pu risultare utile in pratica solo nel caso di lettura di dati da file (come si vedr pi avanti).

#include

int dato1, dato2, dato3;

main()

printf( Introduci tre numeri interi: ");

scanf("%d%d%d", &dato1, &dato2, &dato3);

printf( Hai introdotto: dato1=%d, dato2=%d,

dato3=%d, dato1, dato2, dato3);

I tre dati interi (da tastiera) possono essere introdotti indifferentemente separandoli tra loro con un semplicespaziooppure con il tasto diinviooppure ancora con il caratteretab,ecc.

Ad esempio sono leciti ed equivalenti:

14 674 99000(su una sola riga)

674 99000(su una sola riga)

674 (su tre righe distinte)

scanfeprintfnon sono le uniche possibilit che abbiamo per introdurre o visualizzare dati.

Esistono numerose altre istruzioni di input sia per la lettura da tastiera, sia per leggere dati da altri periferici (come, ad es., il disco).

Sono naturalmente diponibili le rispettive istruzioni di output.

Il loro uso per pi complesso e verr proposto pi avanti.

Sono c ombinazioni di variabili e operatori.

Esistono varie categorie di operatori, applicabili a tipi di dati diversi:

operatori aritmetici;

operatori relazionali;

operatori logici;

operatori sui bit:

Quattro operatori comuni a tutti (numeri reali e interi):

+ - * /

Per i numeri interi, esiste anche loperatore%che ritorna il resto della divisione intera.

Stesse regole di precedenza dellaritmetica ordinaria:

( *,/ )>( + ,- )

le parentesi tonde alterano la gerarchia.

Esempio:

int x = 5,y = 2,q,r;

q = x / y;/*(q = 2, variabili intere! troncamento)*/

r =x % y;/*(r = 1) , resto di 5 / 2*/

q = x + (y * (x r));/*5 + (2 * (5 1)) = 13*/

main()

const double ENEPER = 2.718281;

/*sezione variabili*/

int dato, divintero;

double risul, inizio;

dato = 12 * 3 - 4 * 5;/*equivale a (12*3)-(4*5) = 16*/

dato = dato + 1; /*aggiunge 1 a dato: dato = 17*/

divintero = dato % 10; /*resto di 17 / 10 (= 7)*/

inizio = dato;/*conversione di tipo*/

risul = inizio / ENEPER;/*divisione tra numeri reali*/

Si pu forzare la conversione di tipo anteponendo al dato che si vuole convertire il tipo posto tra parentesi, secondo questo schema:

(tipo) espressione

Esempio:

int dato_1, dato_2;

float dato_real, media;

dato_real = (float)dato_1 / (float)dato_2;

media = (dato_1 + dato_2) / (float)2;

L'effetto della conversione mediante l'operazionecast limitato all'espressione in cui appare: il dato su cui opera resta immutato.

E possibile combinare listruzione di assegnazione con gli operatori aritmetici.

Sintassi:

< variabile >< operatore > = < espressione > ;

Operatori:

+=-=*=/=%=

Significato: assegnazione + operazione.

Esempi:

x+= 5; /*equivalente a x = x + 5*/

y-= x; /*equivalente a y = y x*/

Per le assegnazioni composte pi comuni sono previsti degli operatori espliciti:

Significato:

++ +=1

-- -=1

Esempi:

x++; /*equivale a x = x + 1*/

valore--; /*equivale a valore = valore 1 */

Possono essere utilizzati sia in notazioneprefissache in notazionepostfissa

Prefissa: la variabile viene modificata prima di essere utilizzata nellespressione

Postfissa: la variabile viene modificata solo dopo averla utilizzata nellespressione

Esempio: assumendox = 4:

Se si eseguey = x++,si otterr come risultato x = 5ey = 4;

Se si eseguey = ++x,si otterr come risultato x = 5ey = 5;

Operano su quantit numeriche o di tipochare forniscono un risultato logico o booleano.

Il risultato sempre di tipoint:

risultato= 0 significaFALSO

risultato0 significaVERO

In C (C89) non esiste un tipo logico o booleano !

main()

float dato1, dato2;

int inter1, inter2;

short int switch1, flag;

dato1 = 10.5;

dato2 = 3.7;

inter1 = 2;

inter2 = 1;

switch1 = dato1 < (dato2 * 0.5);

/*switch1 = 10.5 < 1.85 = FALSO (= 0)*/

flag = inter1 != inter2; /*flag = VERO( 0)*/

Operano su espressioni booleane e forniscono un risultato logico o booleano.

NOTANDOR

Equivalenti agli operatori Booleani di base.

Stesse regole di precedenza

NOT > AND > OR

Esempi:

(x > 0)&&(x < 10) (x compreso tra 1 e 9)

(x1>x2)||(x1==3)

#define FALSO 0

#define VERO 1

main()

int dato1,dato2;

short int test, flag, condiz;

dato1 = 5;

dato2 = 3;

flag = VERO;

test = !flag;/*test = NOT flag cio FALSO(= 0)*/

condiz = (dato1>=dato2)&&test;

/*condiz =VEROAND FALSOcioFALSO(= 0) */

Il C possiede una serie di operatori che possono agire direttamente sui bit delle variabili e costanti di tipo intero o carattere, dichiarate nel programma.

Si tratta di 4 operatori derivati direttamente dalle operazioni booleane di base e di altri 2 che eseguono loperazione di shift (destra e sinistra) di un certo numero di bit.

I primi si prestano a mascherare o commutare i bit, i secondi possono essere utili nelle operazioni di divisione e moltiplicazione per 2.

Tranne uno, sono tutti operatori binari,che agiscono cio su due espressioni.

Operatori di manipolazione dei bit:

inserisce degli 0 nelle posizioni pi significative

Dati con segno: equivale alloshift aritmetico ;

>inserisce un valore uguale al bit pi significativo (bit di segno) mantenendo pertanto inalterato il segno;

Esempio:

unsigned char x = 15; /*x = 00001111*/

x = x > 2 /*x =00 000011(15/2 2 = 3)*/

char x = -15 /*x = 11110001*/

x = x 2 /*x =11 111100(-15/2 2= - 4)*/

Anche per questi operatori consentita la scrittura abbreviata:

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