Preprocessore, linker e libreria standard

Elementi di Informatica e Programmazione – Università di Brescia 1Prof. M. Giacomin

Preprocessore, linkere libreria standard

Università degli Studi di Brescia

Prof. Massimiliano Giacomin


IL PREPROCESSORE

PreprocessoreProgramma sorgente

Programma eseguibile

Linguaggio C Linguaggio macchina

CompilatoreProgramma

sorgentemodificato

Linguaggio C

Finora abbiamo trascurato il ruolo del preprocessore

• Esegue le direttive del preprocessore, rimuovendole- hanno la forma #direttiva- non sono seguite da punto e virgola

• Rimuove i commenti (in alcuni casi anche spazi inutili)

Pura manipolazione testuale (no compilazione)


• Definizione di macro semplici- identificatori che vengono trasformati in un testo definito

• Inclusione di file - molto utile nel caso di programmi strutturati su più file

• Compilazione condizionale- parti di programma C che possono essere compilate in modocondizionato (es: in alternativa) sulla base delle macro definite

- non esaminate qui (per gli appassionati: vedi appendice)

PRINCIPALI DIRETTIVE DEL PREPROCESSORE

NB: le direttive possono essere poste ovunque nel file


#define identificatore testo-di-sostituzione

Definizione di macro semplici

Esempio

#define ITERAZIONI 200 //numero di iterazioni

void main(…){

…

for(i=1; i<=ITERAZIONI; i++){

…

}

VantaggiModificabilità + Leggibilità


• Direttiva #include:

#include <nomefile>#include �nomefile�

• Nella prima forma, il file viene ricercato in una directory predefinita

• Nella seconda, il file viene cercato prima nella directory corrente,

poi nella directory predefinita

Inclusione di file

NB: vediamo un utilizzo comune…


PROGRAMMI SU PIU’ FILE

• Tipicamente i programmi di grandi dimensioni sono suddivisi in più file sorgente, p.es.

- un file contenente funzioni per calcoli matematici- un file contenente il main che utilizza queste funzioni

• Il compilatore consente la compilazione separata di ciascun file sorgente, ottenendo un modulo oggetto

• I diversi moduli oggetto possono essere “collegati” medianteun programma detto linker


preprocessore+ compilatore

programma sorgente

Modulooggetto

matematica.c matematica.o


programma sorgente

Modulooggetto

main.c main.o

COMPILAZIONE SEPARATA

• I moduli oggetto contengono codice in linguaggio binario non

direttamente eseguibile (cf. riferimenti esterni) + informazioni

supplementari



programma sorgente

Modulooggetto

main.c main.o

• Affinchè possa essere chiamata una funzione, è necessario che nel

file sia incluso il suo prototipo (poi la funzione può essere definita

anche in un altro file!)

- in questo modo il C può verificare che la funzione esiste,

verificare la corrispondenza tra parametri attuali e formali,

effettuare i controlli di tipo su parametri e risultato

Compilazione separata e chiamata di funzioni


modulo oggetto

linkermodulo oggetto

modulo oggetto

modulo eseguibile

IL LINKER

• Il linker si occupa di ritrovare e collegare opportunamente

i moduli oggetto producendo un unico modulo eseguibile pronto per il caricamento in memoria e l’esecuzione


int main(…){…

y=radicequadrata(7);

…}

float radicequadrata(float x){…

…}

…

main.c matematica.c

Ogni file contenente le chiamate a funzioni esterne (es. main.c)

deve includere i prototipi delle funzioni chiamate!

Scriverli in ogni file in cui le funzioni sono chiamate è dispendioso(oltre che fonte di errori!!!)

Problema: come gestire le funzioni nei diversi moduli sorgenti


#include ”matematica.h”

int main(…){…

y=radicequadrata(7);

…}

#include ”matematica.h”

float radicequadrata(float x){…

…}

…

main.c matematica.c

float radicequadrata(float);

float logaritmo(float base, float n);

…matematica.h


Come fare concretamente (A LINEA DI COMANDO)?

gcc –c main.c (produce main.o)

gcc –c matematica.c (produce matematica.o)

• Per compilare i sorgenti producendo moduli oggetto:

usare l’opzione –c del compilatore

gcc –o prova main.o matematica.o

• Per linkare i moduli oggetto producendo l’eseguibile:

usare gcc (che include il linker) nel modo seguente:

(linka main.o e matematica.o producendo l’eseguibile prova)

• Produrre i file sorgente ed i file “header” (.h) nella stessa directory


Come fare concretamente con DEVC++?

1. Includere nel progetto tutti i file .c che lo compongono- Menu File/New/Source File oppure Menu Project/Source Fileper creare un file vuoto all'interno del progetto

- Menu Project/Add to Projectper aggiungere al progetto un file già esistente (es. scaricato)

Nota: i programmi nei file .c devono avere le direttive #includeper includere i file .h con i prototipi delle funzioni che usano

2. Generare i file header .h e metterli nella directory di progetto(insieme ai file .c)

3. Il codice può essere compilato con Execute/Rebuild All ed eseguito con Execute/Run


LIBRERIE

• I file contenenti funzioni di uso comune possono essere utilizzati

in diversi programmi: creazione di librerie (moduli già compilati

disponibili a diversi programmi che includano gli header

corrispondenti)

• Il C prevede anche una libreria standard che fornisce

funzionalità comuni (es: input/output): ad essa corrispondono

moduli in linguaggio binario in una directory predefinita

• Gran parte di questi moduli (che si trovano in una directory

predefinita) viene collegata automaticamente dal linker


Moduli Libreria standard

linkermodulo oggetto

modulo oggetto

modulo eseguibile


Inclusione di file header per utilizzare la libreria standard

Inclusione intestazionilibrerie standard

#include<stdio.h>#include <stdlib.h>

#include “Mialibreria.h”

int main(int argc, char *argv[]){…system("pause"); // solo per Windows

}

Inclusione intestazionilibrerie utente

NB: in DEVC++ è sufficiente includere gli header e non preoccuparsi di nulla: i moduli della libreria standard verranno linkati automaticamente


FILE DI INTESTAZIONE LIBRERIA STANDARD


<assert.h>

<ctype.h>

<errno.h>

<float.h>

<limits.h>

<locale.h>

<math.h>

…

• Riferimenti:

- CAP. 8, 9, 11 del testo

- P.J. Plauger,

�The Standard C library�


Matematica <math.h>

/* Calcola la radice quadrata di x che dev’essere non negativa*/

double sqrt (double x);

/* Calcola il logaritmo naturale di x, che dev’essere non negativo*/

double log(double x);

/* Calcola il logaritmo in base 10 di x, che dev’essere non negativo*/

double log10(double x);

/* Calcola x elevato alla potenza y. Il valore di x dev’essere non neg.*/

double pow(double x, double y);


Matematica <math.h> (2)

/* Calcola il coseno di x (misurato in radianti)*/

double cos(double x);

/* Calcola il seno di x (misurato in radianti)*/

double sin(double x);

…

/* Suddivide valore in una parte intera e una frazionaria. Immagazzina

la parte intera come double nell’oggetto puntato da iptr. Restituisce la parte frazionaria*/

double modf(double valore, double *iptr);

…


NOTA PER CHI LAVORA A LINEA DI COMANDO

Per utilizzare math.h, occorre indicare al compilatore di includere

esplicitamente la libreria con l’opzione -lm

Esempio: compilazione di un unico file sorgente (include linker)

gcc –o prova main.o matematica.o -lm

gcc –o prova prova.c -lm

(prova.c contiene il main e "usa" math.h)

Esempio: compilazione di due file in cui si "usa" math.h

gcc –c main.c

gcc –c matematica.c


Limiti dell’implementazione <limits.h>

CHAR_MAX // Valore massimo per oggetti di tipo char

CHAR_MIN // Valore minimo per oggetti di tipo char

INT_MAX // Valore massimo per oggetti di tipo int

INT_MIN // Valore minimo per oggetti di tipo int

…

Definizione di MACRO mediante la direttiva #define


APPENDICE


#define identificatore(x1, x2, …,xn) testo-di-sostituzione

Definizione di macro parametriche

Macro parametriche

Esempio

#define PRINT_INT(n) printf(“%d\n”, n)

void main(…){…

PRINT_INT(i*j);…

}

IMP: no spazio!


Compilazione condizionale (cenni)

Esempio1

#define DEBUG 1…#if DEBUG

printf(“Valore di x = %d\n”, x);

#endif

Esempio2a

#define DEBUG…#if defined(DEBUG)


#endif

Esempio2b

#define DEBUG…#ifdef DEBUG


#endif


Compilazione condizionale (cenni)

#elif ha il significato di “else if”

#else ha il significato di “else”

Altre direttive

Alcuni utilizzi della compilazione condizionale

• Debugging

• Scrivere programmi portabili su diverse macchine

• Scrivere programmi compilabili su compilatori diversi

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