Programowanie strukturalne i obiektowe – język C

Programowanie

Język C B. W. Kernighan, Dennis M. Ritchie – „Język ANSI C”

kompilator GCC http://gcc.gnu.org

system operacyjny Microsoft Windows XP środowisko programistyczne DEV-C++

http://www.bloodshed.net/devcpp.html

Odrobina historii języka C

1969 – Martin Richards – język BCPL 1970 – Ken Thompson – język B

adaptacja dla UNIX na maszynie DEC PDP-7 1972 – Dennis Ritchie – język C

DEC PDP-11 1983-1989 – standaryzacja ANSI

American National Standards Institute 1990 – standard ISO

International Organization for Standardization

Podstawowe cechy języka C

język ogólnego stosowania względnie „niski poziom” język imperatywny (proceduralny) podstawowe konstrukcje sterujące

programowania strukturalnego: grupowanie instrukcji, podejmowanie decyzji, wybór

przypadku, powtarzanie ze sprawdzaniem warunku zatrzymania na początku i końcu pętli, przerwanie pętli

Podstawowe cechy języka C – c.d.

język typowy typy podstawowe: znaki, liczby całkowite i zmiennopozycyjne w

różnych zakresach typy pochodne: wskaźniki, tablice, struktury, unie

wyrażenia buduje się z operatorów i ich argumentów wyrażenie może pełnić rolę instrukcji

włącznie z przypisaniem i wywołaniem funkcji input/output jest częścią biblioteki a nie języka przenośny - niezależny od architektury system UNIX jest rozwijany w języku C

Elementarz

„Nie można się nauczyć programowania bez samodzielnego pisania programów!”

proces kompilacji edycja kodu źródłowego (*.c) asemblacja (*.o) konsolidacja (plik uruchamialny, np. *.exe)

pierwszy program Wypisanie na konsoli napisu „Hello World!”

Podstawowe typy danych

int -32768 ... +32767 (przynajmniej 2 bajty)

float 1.E-36 … 1.E+36 (4 bajty, precyzja do 7 miejsc)

double 1.E-303 … 1.E+303 (8 bajtów, precyzja do 13 miejsc)

char 0 … 255 (1 bajt)

Deklaracje zmiennych i stałych

typ nazwa-zmiennej; int a; int x,y,z; int count=7;

const typ nazwa-stałej = wartość;const int NUM=123;const float PI=3.14;

Dodatkowe deklaratory typu

shortshort int = short

long long int = long

signed unsigned

Stałe znakowe i liczbowe

"string" ‘A’, ‘a’, …

‘A’ = 65 ‘\ooo’ ‘\xhh’ \n, \t, \r, … 1234 123456789L (123456789l) 123U (123u) 31 = 037 = 0x1f = 0X1F

Formatowany input/output

printf(…); int res=7; printf("Result: %d",res); int a=2; int res; res=a+7; printf("In:%d, Result:

%d",a,res); scanf(…);

int dat; scanf("%d",&dat);char str[20]; scanf("%s",str);

Formatowany input/output – c.d.

Usual variable type Display

%c char single character%d (%i) int signed integer%e (%E) float or double exponential format%f float or double signed decimal%g (%G) float or double use %f or %e as required%o int unsigned octal value

%p pointer address stored in pointer%s array of char sequence of characters%u int unsigned decimal%x (%X) int unsigned hex value

Formatowany input/output – c.d.

flag width.precision

flag meaning - left justify + always display sign space display space if there is no sign 0 pad with leading zeros # use alternate form of specifier

Formatowany input/output – c.d.

%#o adds a leading 0 to the octal value

%#x adds a leading 0x to the hex value

%#f or

%#e ensures decimal point is printed

%#g displays trailing zeros

Operacje i operatory Arytmetyczne:

+, -, *, /, % (modulo) Inkrementacja:

++, -- (++x, x++) Przypisanie:

=, +=, -=, *=, /=, … Relacyjne:

==, !=, <, >, <=, >= Logiczne

&&, ||, ! Bitowe:

& (AND), | (OR), ^ (XOR), <<, >>, ~ Koercja/rzutowanie (ang. cast)

(typ) wyrażenie (float)2/5

Wyrażenia warunkowe

wyr1 ? wyr2 : wyr3 Np. z=(a>b) ? a : b; /*z=max(a,b)*/

Instrukcja warunkowa

if (wyrażenie) instrukcja{…} – instrukcja złożona

if (wyrażenie) instrukcja1 else instrukcja2 if (wyrażenie1) instrukcja1

else if (wyrażenie2) instrukcja2…else if (wyrażenieX) instrukcjaXelse instrukcja

Instrukcja wyboru

switch (wyrażenie) { case wyrażenie-stałe1: instrukcje1 case wyrażenie-stałe2: instrukcje2 default: instrukcje}

break

Instrukcje skoku bezwarunkowe przekazanie sterowania do

innego miejscareturn wyrażenieopc;break;continue;goto etykieta;

etykieta: - poprawny identyfikator skok w obrębie tej samej funkcji nie należy nadużywać! uzasadnione w przypadku wyskoku z kilku pętli

jednocześnie

Instrukcje iteracyjne (pętli) while (wyrażenie) instrukcja do instrukcja while (wyrażenie); for (wyr1opc; wyr2opc; wyr3opc) instrukcja

można opuścić wyrażenia for (;;) instrukcja for (;;) ;

ominięcie wyr2 jest równoważne wystąpieniu stałej różnej od zera

Instrukcje pętli - przerywanie break;

przerwanie "najciaśniej otaczającej" pętli continue;

przekazanie sterowania do miejsca wznowienia "najciaśniej otaczającej" pętli

Przerywanie pętli - c.d.

while (...){ do { for(...){... ... ...} } while (...); }br: ; br: ; br: ;

break; jest równoważne goto br; jeśli w ciele pętli nie występuje "ciaśniejsza" pętla

Przerywanie pętli - c.d.

while (...){ do { for(...){... ... ...contin: ; contin: ; contin: ;} } while (...); }

continue; jest równoważne goto contin; jeśli w ciele pętli nie występuje "ciaśniejsza" pętla

Instrukcje pętli - równoważność for (wyr1; wyr2; wyr3) instrukcja

wyr1; while (wyr2){ instrukcjawyr3 ;}

Uwaga: pętle są równoważne gdy instrukcja nie zawiera continue;

Instrukcje pętli - porównanie while (wyrażenie) instrukcja

wyrażenie sprawdzane na początku - instrukcja nie musi być wykonana ani razu

np. odczyt z pliku do instrukcja while (wyrażenie);

wyrażenie sprawdzane na końcu - instrukcja musi być wykonana przynajmniej raz

for (wyr1; wyr2; wyr3) instrukcjazwykle wyr1 to inicjalizacja a wyr3 to inkrementacjanp. ustalona liczba iteracji

Tablice deklaracja:

typ identyfikator [rozmiar];np. int array[7]; char tab[256];Wniosek: elementy jednolitego typu

indeksowanie:x=array[6]; tab[i]='Z';Uwaga: indeksowanie od 0 !

Tablice -c.d. deklaracja tablicy wielowymiarowej:

typ identyfikator [rozmiar1][rozmiar1]...;np. int array[7][2]; char tab[256][10][100];

inicjowanie int arr[4] = {2,3,4,5}; int arr[] = {2,3,4,5}; float f[2][3]={

{1,2,3}, {4,5,6} };

Uwaga: najłatwiej przetwarzać pętlą for

Tablice i wskaźniki wskaźnik to zmienna zawierająca adres innej zmiennejpostać deklaracji: typ * zmienna;np. char * c;

korzyści z użycia wskaźnikówbardziej zwarty i efektywny kodczasami jedyny sposób implementacji pewnych

algorytmów w języku Cmożliwość dynamicznego tworzenia zmiennych (w trakcie

pracy programu) Uwaga: łatwo można napisać zupełnie niezrozumiały lub błędny kod gdy nie

zachowuje sie ostrożności!

Tablice i wskaźniki -c.d. pamięć komputera można przedstawić jako tablicę

kolejno numerowanych (adresowanych) komórek pamięcikomórkami pamięci można manipulować indywidualnie

lub całymi grupamibajtowi odpowiada typ chardwóm bajtom odpowiada typ short intczterem bajtom odpowiada typ long intwskaźnik jest grupą komórek, która może pomieścić

adres 2 bajty (komputery 16-bitowe) 4 bajty (komputery 32-bitowe)

Tablice i wskaźniki -c.d. operator adresowy (&) i wskaźnikowy (*)& - referencja, * - dereferencja przykład

int x=1, y=2, z[10]; int *ip;

ip jest wskaźnikiem do obiektów typu int

ip=&x; teraz ip wskazuje na x

y=*ip; y ma teraz wartość 1

*ip=0; x ma teraz wartość 0

ip=&z[0]; teraz ip wskazuje na element z[0]

Tablice i wskaźniki -c.d. równoważność tablic i wskaźnikówprzykład

int a[10]; int *pa; pa=&a[0];

x=*pa; x=a[0]; pa=&a[0]; pa=a; x=a[3]; x=pa[3];

arytmetyka na adresachadresy można inkrementować (++) i dekrementować (--)

pa+1 - wskazuje na następny obiekt pa+i &a[i] *(pa+i) a[i]

Specjalne typy wskaźnikowewskaźniki na znak (tablice znakowe) można

inicjować poprzez stałe łańcuchowe char str[ ] = "blah, blah, blah";

nie można zmienić wartości str

char * ptr = " blah, blah, blah"; można przypisać zmiennej ptr inne wskaźniki

wskaźnik na typ void może przechowywać wskaźniki na dowolny typ

void * v; char *p; int *q; ... v=p; ... v=q; ... v nie może być użyty do adresowania pośredniego

(wymaga rzutowania - cast) p=(*char)v;

Funkcje w języku Cprogram w C jest "zbiorem funkcji"

musi zawierać przynajmniej jedna funkcję (main)

funkcja to podprogram realizujący określone zadanie mogący zwracać do miejsca wywołania wartość określonego typu

można stosować wielokrotnie może przyjmować parametry ukrywa szczegóły implementacji przed innymi częściami

programu można pisać funkcje w różnych plikach kompilowanych

oddzielnie można łączyć funkcje w biblioteki

Uwaga: raczej kilka małych niż jedna duża funkcja!

Funkcje w C - ograniczenia funkcji nie można "zagnieżdżać"cała funkcja musi być umieszczona w jednym

pliku funkcje zawsze przekazują parametry "przez

wartość" konieczne jest używanie wskaźników

używana funkcja musi być uprzednio zadeklarowana

Funkcje w C - c.d.deklaracja:

typ-wyniku nazwa (parametryopc);

definicja:typ-wyniku nazwa (parametryopc); {... instrukcje ...return wyrażenieopc;}

standaryzacja w ANSI C

Funkcje w C - c.d.domyślny typ wyniku to intgdy funkcja nie zwraca wartości stosuje się typ

voidparametry mają postać:

typ1 zmienna1[, typ2 zmienna2]...

w deklaracji mogą występować tylko nazwy typów listę parametrów można pominąć w deklaracji -

nie będą wtedy sprawdzane przez kompilator!dla funkcji bez parametrów stosuje się zapis

(void) jako listę parametrów

Funkcje w C - c.d.zmienne globalne - zewnętrzne (extern)

deklaracja poza ciałem funkcji dostępne z każdej funkcji

nie należy nadużywać - komplikuje to większe programy

inicjalizacja na 0 gdy brak przypisania extern int x;

extern jest domyślne poza funkcją

zmienne statyczne (static) przechowują wartość we wszystkich wywołaniach tej

samej funkcji static int x; inicjalizacja na 0 gdy brak przypisania

Funkcje rekurencyjne w CFunkcja może wywoływać samą siebie

bezpośrednio pośrednio (również rekurencja wzajemna!)

konieczny jest mechanizm stosowy każde wznowienie funkcji otrzymuje na stosie swój komplet

wszystkich zmiennych automatycznych (niezależny od poprzedniego)

zalety rekurencji bardziej zwarta postać bardzo łatwo implementować struktury danych zdefiniowane w

sposób rekurencyjny, np. drzewa

wady rekurencji zwykle dłuższy czas działania zwykle większe zużycie pamięci

Rekurencja - przykładypotęga

xn=x * x *...* x (n razy) x0=1 , xn+1=x * xn

silnia n!=1*2*...*n 0!=1, n!=(n-1)!*n

liczby Fibonacciego realizacja iteracyjna realizacja rekurencyjna realizacja poprzez formułę Bineta

Rekurencja - przykłady c.d.klasyczny problem "Wieże Hanoi"szybkie sortowanie (QuickSort)

Strukturystruktura w C to obiekt złożony z jednej lub

kilku zmiennych, być może różnych typów, zgrupowanych "dla wygody" pod jedną nazwą

ułatwiają zorganizowanie skomplikowanych danych umożliwiają traktowanie związanych ze sobą

danych jako jeden obiekt

przykład - pozycja listy płac pracownik ma imię, nazwisko, adres,

wynagrodzenie, itp. adres to miejscowość, ulica, numer domu, itp. -

elementem struktury może być inna struktura

Struktury - c.d.standard ANSI C daje możliwość

przypisywania struktur przypisywania wartości początkowych przekazywania jako parametrów do funkcji zwracania jako wartość funkcji

Uwaga: przekazywanie do funkcji przez wartość może być kosztowne - czasami lepiej użyć wskaźnika

Struktury - c.d.definicja

struct nazwaopc {typ1 składowa1;typ2 składowa2;

...} zmienneopc;

nazwa jest etykietą - może być wykorzystana przy późniejszych deklaracjach

bez zmiennych mamy tylko opis kształtu struktury - nie jest rezerwowana żadna pamięć

odwołania nazwa-struktury . składowa wskaźnik-do-struktury -> składowa (np. p->s zamiast (*p).s)

inicjalizacja jak dla tablicy (poprzez stałe)

Struktury - przykładystruct point { int x; int y;};

struct point pt; struct point maxpoint={640,480};

struct point { int x; int y;} p,q,r;struct rect {

struct point pt1;struct point pt2;};

struct rect r; r.pt1.y=100;

Struktury - przykłady - c.d.struct rect r, *rp = &r;równoważne wyrażenia:

r.pt1.x rp->pt1.x (r.pt1).x (rp->pt1).x

Uwaga: operatory strukturowe (.), (->), podobnie jak nawiasy otaczające parametry funkcji (()) i indeksowanie tablic ([ ]) znajdują się na szczycie hierarchii priorytetów - wiążą najmocniej

Deklaracja typedef mechanizm typedef umożliwia tworzenie nowych nazw dla typów

danych, np. typedef int Length; Length len, maxlen; typedef char *String;

typ deklarowany w typedef pojawia się składniowo w miejscu zmiennej

konstruowanie struktur "rekurencyjnie" - np. drzew typedef struct tnode *Treeptr;

typedef struct tnode {char *word;int count;Treeptr left;Treeptr right;

} Treenode;

Unieunia w C to zmienna, która może zawierać

obiekty różnych typów i rozmiarówprzykład definicji

union u_tag {int ival;floaf fval;char *sval;

} u;

odwołania nazwa-unii . składowa wskaźnik-do-unii -> składowa

Unie - c.d.kompilator "troszczy" się o zgodność położenia i

pamięciunia jest wystarczająco obszerna żeby pomieścić

wartość największego z zadeklarowanych w niej typów

składnia zbliżona do struktury unia de facto jest strukturą o składowych nie

przesuniętych względem jej początku inicjalizacja tylko wartością pierwszego typu

programista musi się troszczyć o to, aby pobierane dane były zgodne z typem ostatnio zapisanym

Unie - przykład unii w strukturze struct{

char *name;int flags;int utype;union {

int ival;float fval;char *sval;

} u;} symtab[NSYM];

odwołanie do składowej ival symtab[i].u.ival

odwołanie do pierwszego znaku tekstu w sval *symtab[i].u.sval symtab[i].u.sval[0]

Pola bitowemogą reprezentować znaczniki jednobitoweumożliwiają upakowanie wielu znaczników w

jedno słowo maszyny (zależne od implementacji)

oszczędność narzucone fomaty danych, np. łącza z urządzeniami

zewnętrznymi mogą wymagać dostępu do kawałków słów

Pola bitowe - c.d.Przykład

maski odpowiadające właściwym pozycjom bitów mogą być zdefiniowane jako stałe

#define KEYWORD 01 #define EXTERNAL 02 #define STATIC 04

lub poprzez typ wyliczeniowy enum {KEYWORD=01, EXTERNAL=02,STATIC=04};

(liczby w maskach muszą być potęgami dwójki)

Pola bitowe - c.d.flags |= EXTERNAL | STATIC;

ustawia bity EXTERNAL i STATIC w zmiennej flags

flags &= ~(EXTERNAL | STATIC); kasuje powyższe bity

if (flags & (EXTERNAL | STATIC)==0)... warunek jest prawdziwy gdy oba bity są skasowane

Pola bitowe - c.d.definicja poprzez pola bitowe:

struct {unsigned int is_keyword : 1;unsigned int is_extern : 1;unsigned int is_static : 1;} flags;

flags.is_extern=flags.is_static=1;flags.is_extern=flags.is_static=0; if (flags.is_extern==0 && flags.is_static==0)

...

Pola bitowe - c.d.podobna definicja poprzez pola bitowe:

struct {unsigned int is_keyword : 1;unsigned int is_extern : 1;unsigned int is_static : 1;} flags;

unsigned int gwarantuje wartość bez znaku nazwaopc : rozmiar

brak nazwy można wykorzystać do "załatania dziury" rozmiar 0 wymusza przesunięcie kolejnych pól do następnego

słowa maszyny wypełniają pola od lewej do prawej lub odwrotnie

Uwaga: pola nie mają adresów - nie można stosować operatora &

Obsługa plikówstandardowe wejście (stdin), wyjście (stdout) i

wyjście błędów (stderr) typ plikowy FILE

struktura zdefiniowana w pliku nagłówkowym stdio.h

w programach wykorzystuje się wskaźnik do struktury FILE jako stałą umożliwiającą

otwarcie odczyt zapis

Obsługa plików - c.d.podstawowe operacje

FILE *fopen(char *name, char *mode) "r" - read "w" - write "a" - append "b" - dla plików binarnych "r+", "w+", "a+" - aktualizacja = czytanie i pisanie

między czytaniem należy wywołać funkcję pozycjonującą int fclose(FILE *fp)

wywoływana automatycznie na końcu programu int fflush(FILE *fp) FILE *reopen(char *name, char *mode, FILE *fp)

zwykle używa się do zmiany plików związanych z stdin, stdout, stderr

Obsługa plików - c.d. int ferror(FILE *fp)

wartość niezerowa gdy wystąpił jakiś błąd int feof(FILE *fp)

wartość niezerowa po napotkaniu końca pliku int getc(FILE *fp)

zwraca wczytany znak lub EOF gdy wystąpi błąd getchar

int putc(int c, FILE *fp) zwraca wypisany znak lub EOF gdy wystąpi błąd putchar

int ungetc(int c, FILE *fp) "oddaje" znak do pliku

Obsługa plików - c.d.pliki tekstowe

char *fgets(char *line, int maxline, FILE *fp) czyta co najwyżej maxline-1 znaków wraz ze wskaźnikiem

nowej linii do tablicy line i dodaje znak '\0' normalnie wartością jest wskaźnik do tablicy line po napotkaniu błędu lub końca pliku wartością jest NULL

int fputs(char *line, FILE *fp) wpisuje tekst do pliku (nie musi zawierać znaku nowej linii) wartością jest 0 lub EOF w przypadku błędu

gets używa stdin, kasuje znak nowej linii

puts używa stdout, dodaje znak nowej linii

Obsługa plików - c.d.

formatowane wejście/wyjście int *fprintf(FILE *fp, char *format, ...) int *fscanf(FILE *fp, char *format, ...) int *sprintf(char *s, char *format, ...) int *sscanf(char *s, char *format, ...)

Obsługa plików - c.d.

bezpośrednie wejście/wyjście size_t fread(void *p, size_t s, size_t n, FILE *fp) size_t fwrite(void *p, size_t s, size_t n, FILE *fp)

dostęp bezpośredni (nie sekwencyjny) int fseek(FILE *fp, long offset, int origin)

SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END

long ftell(FILE *fp) void rewind(FILE *fp) int fgetpos(FILE *fp, fpos_t *ptr) int fsetpos(FILE *fp, fpos_t *ptr)

Biblioteka standardowa: <ctype.h> funkcje do klasyfikacji znaków - wynik jest typu

int - różny od 0 gdy argument spełnia dany warunek int isalpha(int c) int isdigit(int c) int isalnum(int c) int islower(int c) int tolower(int c) int isupper(int c) int toupper(int c) int isspace(int c) int isxdigit(int c) int iscntrl(int c)

Biblioteka standardowa: <string.h> funkcje operujące na tekstach - argumenty s i t

są typu char*, cs i ct są typu const char*, n jest typu size_t, a c ma typ int przekształcony do charchar *strcpy(s,ct)char *strncpy(s,ct,n)char *strcat(s,ct)char *strncat(s,ct,n) int strcmp(cs,ct) int strncmp(cs,ct,n)size_t strlen(cs)

<string.h> - c.d.char *strchr(cs,c)char *strrchr(cs,c)size_t strspn(cs,ct)size_t strcspn(cs,ct)char *strpbrk(cs,ct)char *strstr(cs,ct)char *strtok(s,ct)

za pierwszym razem wywołuje się funkcję z argumentem s różnym od NULL

kolejne wywołania z s równym NULL ct może być różny za każdym razem na końcu zwraca NULL

<string.h> - c.d. funkcje operujące na obiektach traktowanych

jako tablice znakowe - argumenty s i t są typu void*, cs i ct są typu const void*, n jest typu size_t, a c ma typ int przekształcony do unsigned charvoid *memcpy(s,ct,n)void *memmove(s,ct,n)

działa, gdy obiekty "zachodzą" na siebie

int memcmp(cs,ct,n)void *memchr(cs,c,n)void *memset(s,c,n)

Biblioteka standardowa: <math.h> funkcje matematyczne - argumenty x i y są typu

double, n jest typu int, zwracają wynik typu doublesin(x) cos(x) tan(x)asin(x) acos(x) atan(x)exp(x) log(x) log10(x)pow(x,y) sqrt(x)ceil(x) floor(x)fabs(x)fmod(x,y)modf(x, double *ip)

Biblioteka standardowa: <stdlib.h> funkcje narzędziowe - konwersja liczb,

przydzielanie pamięci, interakcja z systemem operacyjnymdouble atof(const char *s) int atoi(const char *s) long atol(const char *s)double strtod(const char *s, char **endp)

jeśli endp jest różny od NULL - nieprzetworzona część napisu

long strtol(const char *s,char **endp, int b) b - podstawa (2-36)

<stdlib.h> - c.d. int rand(void)

wartość pseudolosowa z przedziału od 0 do RAND_MAX (co najmniej 32767)

void srand(unsigned int seed) początkowy zarodek jest równy 1

<stdlib.h> - c.d. void *bsearch(

const void *key, const void *base, size_t n, size_t size,int (*cmp)(const void *keyval, const void *datum) )

Uwaga: tablica musi być uporzadkowana rosnąco! funkcja cmp musi zwracać -1, 0 lub 1 gdy keyval*

poprzedza, jest równy lub następuje po datum* void qsort(void *base, size_t n, size_t size,

int (*cmp)(const void *, const void *) ) porządkuje w kolejności rosnącej funkcja porównująca taka sama jak dla bsearch

Dynamiczny przydział pamięci <stdlib.h>

void *malloc (size_t size) zwraca wskaźnik do obiektu o rozmiarze size utworzonego

dynamicznie zwraca NULL gdy nie może zrealizować polecenia

void *calloc(size_t n, size_t size) tworzy tablicę n elementów o rozmiarach size obszar jest inicjalizowany zerami

void *realloc(void *p, size_t size) zmienia rozmiar obiektu wskazywanego przez p na size

void free(void *p) zwalnia pamięć przydzieloną uprzednio przez malloc, calloc, lub

realloc nie robi nic gdy p jest równy NULL

Lista jednokierunkowa typedef struct intelem *list;

struct intelem { int val; list next;

}; funkcje:

read / print insert reverse join empty

Drzewa binarne typedef struct tnode *TreePtr;

struct tnode { char *word;int count; TreePtr left;TreePtr right;

}; przykład zastosowania:

szybkie zliczanie wystąpień słów w tekście

Preprocesor kompilatora C Pierwsza faza (przebieg) kompilacji

przed tłumaczeniem, asemblacją i konsolidacjągcc -E ...dyrektywy preprocesora to wiersze

rozpoczynające sie od znaku # gramatyka niezależna od języka C mogą wystąpić w dowolnym miejscu programu działanie kończy się wraz z końcem jednostki

tłumaczenia

Preprocesor - c.d. Kolejne (logiczne) fazy preprocesora

zastępowanie tzw. sekwencji trzyznakowych sklejanie wierszy

wystąpienia \<new line> są zamieniane na pojedyncze odstępy przekształcenie kodu programu na ciąg leksemów oddzielonych

odstępami komentarze zamieniane są na pojedynczy odstęp wykonanie dyrektyw (każda w osobnej linii) rozwinięcie makr

zastępowanie sekwencji specjalnych w stałych znakowych i napisach oraz łączenie sąsiadujących napisów

np. \n, \123 itp. tłumaczenie wyniku i łączenie z innymi programami/bibliotekami

zapewnienie powiązania zewnetrznych funkcji i obiektów z ich definicjami

Sekwencje trzyznakowe ??= # ??/ \ ??' ^ ??( [ ??) ] ??! | ??< { ??> } ??- ~

zgodność ze zbiorem znaków ISO 646-1983 - niezależność od zestawu znaków

gcc -trigraphs ...

Definicje stałych i makr # define identyfikator ciąg-leksemów

zlecenie zastępowania wszystkich wystąpień identyfikator przez ciąg-leksemów opuszczając odstępy otaczające ciąg-leksemów

ponowne użycie #define jest błędne gdy definiowane ciągi się różnią

# define identyfikator( lista-identyfikatorów ) ciąg-leksemów Uwaga: konieczny jest brak odstępu pomiędzy identyfikatorem

a otwierającym nawiasem opuszczanie odstępów i ponowne definiowanie - j/w

# undef identyfikator "zapomnienie" (być może niezdefiniowanej) definicji

Rozwijanie makr wystąpienie

identyfikator( lista-identyfikatorów ) jest wywołaniem makra po nawiasie może wystąpić odstęp lista jest separowana przecinkami

przecinki są "chronione" przez apostrofy, cudzysłów i zagnieżdzone nawiasy

ilość argumentów musi odpowiadać definicji argumenty są izolowane poprzez usunięcie otaczających

odstępów - makra występujące w argumentach nie są na razie rozwijane

specjalna obróbka znaku # i operatora ## rozwijanie makrowywołań występujących w leksemach

argumentów tuż przez zastąpieniem

Rozwijanie makr - c.d. jeśli w definicji makra w zastępującym ciągu

znaków wystąpienie argumentu jest poprzedzone znakiem # to parametr jest zastępowany ciągiem otoczonym przez cudzysłów znaki " i \ występujące w argumencie w stałych

znakowych napisach są poprzedzane przez znak \

jeśli w definicji makra wystąpi infiksowy operator ## to po zastąpieniu parametrów jest on usuwany powodując "sklejenie" sąsiadujących leksemów operator ## nie może wystąpić na początku ani końcu

zastępującego ciągu leksemów

Rozwijanie makr - przykłady #define ABSDIFF(a,b) ((a)>(b) ? (a) - (b) : (b) - (a))

w przeciwieństwie do podobnej funkcji, argumenty i wynik mogą być dowolnego typu arytmetycznego lub nawet moga być wskaźnikami

Uwaga: argumenty są tu obliczane dwa razy - różnica gdy mają "efekty uboczne"

#define tempfile(dir) #dir "/%s" wywołanie tempfile(/usr/tmp) produkuje

"/usr/tmp" "/%s" co jest następnie sklejane w jeden napis

Rozwijanie makr - przykłady - c.d. #define cat(x,y) x ## y

cat(1,2) produkuje 12 cat(cat(1,2),3) produkuje niepoprawny cat ( 1, 2 )3

#define xcat(x,y) cat(x,y) makro "drugiego poziomu" xcat(xcat(1,2),3) produkuje 123

Preprocesor - włączanie plików # include "nazwa-pliku"

lub# include <nazwa-pliku> przeszukiwanie bieżącej kartoteki lub listy lokalizacji

zależnej od implementacji włączanie plików można zagnieżdżać można użyć konstrukcji

# include ciąg-leksemów aby wywołać rozwinięcie makra do jednej z postaci j/w

Preprocesor - kompilacja warunkowa # if wyrażenie-stałe # ifdef identyfikator # ifndef identyfikator # else # elif wyrażenie-stałe # endif defined (identyfikator) lub defined identyfikator Uwagi:

wyrażenia są przedmiotem makrorozwinięć wyrażenia są podstawiane przez 0L lub 1L

Preprocesor - symbole specjalne zawsze zdefiniowane - nie można ich zmienić (podobnie jak

operatora defined) _ _LINE_ _

dziesiętna stała o numerze bieżącego wiersza programu _ _FILE_ _

nazwa tłumaczonego pliku _ _DATE_ _

napis w postaci "Mmm dd rrrr" - data kompilacji _ _TIME_ _

napis w postaci "gg:mm:ss" - czas kompilacji _ _STDC_ _

1 dla kompilatorów dostosowanych do standardu

Preprocesor - pozostałe dyrektywy # error ciąg-leksemów

wypisanie komunikatu diagnostycznego podczas kompilacji

# line stała lub# line stała "nazwa-pliku" przypisanie numeru linii - może być wykorzystywane do

celów diagnostycznych

# pragma ciąg-leksemów zależne od implementacji kompilatora ignorowane jeśli kompilator nie obsługuje

# pusta dyrektywa preprocesora

Zmienne listy argumentów przykład z biblioteki standardowej

int printf(const char *format, ...) plik nagłówkowy <stdarg.h>

typ va_list - reprezentuje wskaźnik na kolejny argument makra

void va_start(va_list ap, ostatni_nazwany_parametr) typ va_arg(va_list ap, typ) void va_end(va_list ap)

przykład typer myfunc(type1 par1,..., typek park , ...)

{ ... va_list ap; va_start(ap, park); ... typek+1 x = va_arg(ap, typek+1) ...

va_end(ap); ... }

Skoki odległe (long jumps) zastosowanie - ominięcie ciągu wywołań funkcji i

powrotów (wyskok z zagnieżdżonych funkcji) plik nagłówkowy <setjmp.h>

jmp_buf - typ do przechowania stanu programu w chwili wywołania funkcji setjmp

int setjmp(jmp_buf env)void longjmp(jmp_buf env, int val)

przykład if (setjmp(env)==0)

... /* kod wykonywany bezpośrednio po wejściu*/else ... /* kod wykonywany po wołaniu longjmp */

Interakcja z systemem operacyjnym plik nagłówkowy <stdlib.h>

char *getenv(const char *name) zwraca wartość zmiennej środowiskowej name

int system(const char *prog) uruchamia program prog i zwraca jego kod wyjścia

void exit (int status) kończy program z kodem status stałe EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE

int atexit(void (*func)(void)) rejestruje funkcję func do wykonania przy wyjściu z programu -

powstaje łańcuch funkcji

void abort(void) bezwzględne zakończenie programu

Obsługa daty i czasu plik nagłówkowy <time.h>

clock_t, time_t - typy arytmetycznestruct tm - składniki czasu kalendarzowego

int tm_sec int tm_min int tm_hour int tm_mday int tm_mon int tm_year - lata, które upłyneły od 1900 r. int tm_wday int tm_yday int tm_isdst - znacznik czasu letniego

Obsługa daty i czasu - c.d. wybrane funkcje do obsługi czasu

time_t time(time_t *tp) aktualny czas kalendarzowy (tp może być NULL)

double difftime(time_t t1, time_t t2) różnica czasów wyrażona w sekundach

struct tm *gmtime(const time_t *tp)struct tm *localtime(const time_t *tp)char *asctime(const struct tm *tp)size_t strftime(char *s, size_t max,

const char *fmt, const struct tm *tp) format podobny do printf, np. %d - dzień miesiąca,

%H - godzina, itp.

Obsługa sygnałów plik nagłówkowy <signal.h>

void (*signal(int sig, void (*handler)(int)))(int) SIG_DFL, SIG_IGN - predefiniowane handlery na początku obsługi przywracana jest domyślna wartość

handlera - należy ustawić go na nowo wewnątrz handlera

int raise(int sig)wybrane sygnały

SIGFPE SIGINT SIGSEGV SIGABRT SIGTERM

Obsługa diagnostyczna plik nagłówkowy <assert.h>

makro assert(int wyrażenie) Assertion failed: wyrażenie, file ..., line ...

_ _FILE_ __ _LINE_ _wywołanie funkcji abort

zdefiniowanie NDEBUG przed włączeniem pliku nagłówkowego assert.h sprawia, że makro assert jest ignorowane

Microsoft Windows API

API (Application Programming Interface)kernel32.dll, user32.dll, gdi32.dll, shell32.dll, ...C/C++#include <windows.h>

Dokumentacja:http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/http://www.winprog.org/tutorial/

Microsoft Windows API - c.d.

WinMain#include <windows.h> int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)

{ MessageBox(NULL,"Hello world!",

"Note", MB_OK); return 0;

}

Microsoft Windows API - c.d.

Funkcja "Call-back"LRESULT CALLBACK WindowProcedure( HWND hwnd,

UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam

){ ... switch (message)

{ ... default: return DefWindowProc (hwnd, message, wParam, lParam); } ... }

Microsoft Windows API

Wstęp do technik tworzenia parserów

Co to jest parser? program przetwarzający dane zapisane w

sformalizowanym języku zgodnie z jego gramatyką

liczne przykłady zastosowania: kompilatory języków programowania interpretatory poleceń obsługa interfejsów użytkownika przetwarzanie formalnych dokumentów

HTML, TEX, XML, Mizar, ...

Techniki tworzenia parserów - c.d.

Formalny opis językagramatyka

gramatyka bezkontekstowa (context-free grammar) zbiór rodzajów syntaktycznych wyrażeń zestaw reguł ich tworzenia z podwyrażeń

notacja BNF (Backus-Naur Form) stworzona do specyfikacji języka Algol 60

gramatyki (LA)LR możliwość przetworzenia dowolnych danych wejściowych z

pojedynczym wyprzedzeniem (look-ahead)

tokenizacja (scanning) symbole terminalne i nieterminalne

Techniki tworzenia parserów - c.d.

Przykład tokenizacji int /* keyword `int' */

square (int x) /* identifier,open-paren,keyword `int',identifier,close-paren */

{ /* open-brace */

return x * x; /* keyword `return', identifier, asterisk, identifier, semicolon */

} /* close-brace */

jest to definicja funkcjizawiera ona jedną deklarację i jedną instrukcjęw instrukcji każdy 'x' jest wyrażeniem a także

'x * x' jest wyrażeniem

Tworzenie skanerów LEX

GNU Flex (fast scanner generator)wyrażenia regularne w pliku wejściowymoutput w postaci kodu C (lex.yy.c) funkcja int yylex()

konsolidacja z biblioteką fl (gcc -l fl ...)

format pliku wejściowego definitions

%% rules %% user code

Tworzenie parserów Yacc

GNU Bison (general-purpose LALR generator)wyrażenia regularne w pliku wejściowymoutput w postaci kodu C (plik.tab.c) - parser funkcja int yyparse()

wymaga funkcji yylex kompatybilny z Lex

format pliku wejściowego %{ Prologue %}

Bison declarations %% Grammar rules %% Epilogue