Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 5 WSTĘP DO INFORMATYKI

Transkrypt

1 Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA D-10 pokój 227 WYKŁAD 5 WSTĘP DO INFORMATYKI

2 Czym jest programowanie 2 Programowanie rozwiązywanie problemów przy użyciu komputera. Teoria rozwiązywania problemów (George Polya): Zrozumienie problemu, Wymyślenie planu postępowania, Wykonanie planu, Weryfikacja. Programowanie: projektowanie, tworzenie, testowanie, Problem Algorytm Program. utrzymywanie kodu źródłowego napisanego w języku programowania.

3 Architektura a organizacja 3 Architektura komputera: atrybuty widzialne dla programisty, atrybuty mające wpływ na sposób tworzenia programu, bywa trwała może przetrwać wiele lat. lista rozkazów, rozmiar reprezentacji typów danych, mechanizmy wejścia/wyjścia, metody adresowania pamięci.

4 Architektura a organizacja 4 Organizacja komputera: rozwiązania sprzętowe niewidzialne dla programisty sposób realizacji konkretnej architektury, zmienia się szybko wraz z rozwojem technologii. sygnały sterujące, interfejsy komputer/urządzenia peryferyjne, wykorzystywana technologia pamięci

5 John von Neumann 5 John von Neumann (ur. 28.XII.1903 w Budapeszcie, zm. 8.II.1957 w Waszyngtonie), inżynier chemik, fizyk, matematyk i informatyk. Wniósł znaczący wkład do wielu dziedzin matematyki, szczególnie teorii gier. Uporządkował formalizm matematyczny mechaniki kwantowej. Przyczynił się do rozwoju numerycznych prognoz pogody.

6 Uniwersalna maszyna Turinga 6 Turing zaproponował, aby układ sterowania MT zapisać na taśmie i wyposażyć maszynę w uniwersalny układ sterowania. Von Neuman rozwinął później UMT w prototyp komputera zaproponował, aby UMT modyfikowała równie program MT, a nie tylko dane. Program przechowywany w pamięci razem z danymi.

7 Architektura von Neumanna 7 EDVAC (1945 r.) - Electronic Discrete Variable Automatic Computer IAS komputer skonstruowany w Princeton Institute for Advanced Studies przez von Neumanna ALU Pamięć główna Programowa jednostka sterująca Wejściewyjście Jednostka centralna CPU

8 Maszyna von Neumann a 8 Pamięc główna służy do przechowywania zarówno danych jak i rozkazów programów Pamięć główna ALU może wykonać działania na liczbach binarnych Jednostka arytmetyczno logiczna ALU Programowa jednostka sterująca Jednostka sterująca pobiera rozkazy z pamięci i powoduje ich wykonanie Wejściewyjście Pracą urządzeń wejściewyjście kieruje jednostka sterująca

9 Architektura von Neumanna 9 ma skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów ma możliwość wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępne dla jednostki centralnej informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze.

10 Krótka historia C 10 The Development of the C Language Dennis M. Ritchie Martin Richards tworzy język BCPL Basic Combined rogramming Language Ken Thompson tworzy język B Denis Ritchie (Bell Labs) tworzy język C podczas prac nad systemem operacyjnym UNIX na komputerze DEC PDP B. Kernighan i D. Ritchie opisują standard języka C zawartego w systemie UNIX w wersji V w książce The C Programming Language (wydanie polskie 1994).

11 Krótka historia C Powstaje komitet mający za zadanie opracowanie standardu ANSI Wprowadzenie standardu ANSI C, standard zaadaptowany przez ISO, w efekcie ANSI/ISO C 1995 Standard C z 1989 uzupełniony o Amendment 1, stanowi podstawowy dokument dla standardu C++ i określa podzbiór C języka C++. Wersję C zdefiniowaną w standardzie z 1989 określa się jako C Powstaje standard C99, oparty na C89. Główne prace polegały na dodaniu kilku bibliotek funkcji do metod numerycznych oraz rozwoju kilku specjalnych możliwości takich jak tablice o zmiennych rozmiarach oraz wskaźniki typu restrict.

12 12 Jak C miało się przez lata

13 13 Jak C ma się dzisiaj

14 Słowa kluczowe 14 C standardy języka: C89 32 słowa kluczowe (27 standard K&R + 5 komitet ANSI ) C99 = C = 37 słów kluczowych auto break case char const continue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while _Bool _Imaginary restrict Complex inline

15 Słowa kluczowe 15 Istnieją jeszcze słowa kluczowe stanowiące rozszerzenie standardu, wprowadzone przez twórców danego kompilatora, pozwalające lepiej wykorzystać dane środowisko systemu operacyjnego. Niektóre często stosowane dodatkowe słowa kluczowe: asm, far, huge, near, pascal, interrupt.

16 Standard języka 16 Standard języka C określa minimalny zestaw funkcji, zwanych biblioteką standardową, dostępnych ze wszystkimi kompilatorami C. C język nierestrykcyjny: C nie wykonuje prawie żadnego sprawdzania błędów wykonania. Za obsługę błędów odpowiada programista. Język C umożliwia odczyt i zapis poza zasięgiem tablicy! Nie wymaga ścisłej zgodności typów między parametrem i argumentem. Dopuszcza prawie każdy typ argumentu, o ile da się go rozsądnie przekształcić do typu parametru. Konwersja następuje automatycznie. Język dla programistów, którzy są świadomi tego co robią.

17 Plusy dodatnie 17 Wydajność: niewielka objętość kodu wynikowego, duża szybkość działania, Przenośność na poziomie źródła: programy napisane w C na jednej platformie systemowej mogą być po drobnych modyfikacjach kompilowane i uruchamiane na innej. Elastyczność: programowanie systemowe (możliwość bezpośredniego operowania na bitach, bajtach słowach i wskaźnikach) obliczenia numeryczne, kompilatory, interpretery (Python, Ruby), systemy wbudowane.

18 Plusy ujemne 18 Elastyczność języka i bogactwo operatorów pozwala popełniać błędy, które w innych językach byłyby niemożliwe (==, =), (;), (&). Zwięzłość C oraz bogactwo operatorów pozwala tworzyć kod źródłowy charakteryzujący się niezwykłym zawikłaniem. ( Trudność utrzymania i modyfikowania dużych programów. Brak klas, pakietów, interfejsów. int i;main(){for(;i["]<i;++i){--i;}"];read('-'-'-',i+++"hello, world!\n",'/'/'/'));}read(j,i,p){write(j/p+p,i---j,i/i);}

19 Język C strukturalny 19 Główny składnik struktury języka C to funkcja. podstawowy element konstrukcyjny języka, w której realizowane są poszczególne zadania programu, pozwalają nadać programowi charakter modularny Istnieje również możliwość definiowania bloków

20 #include <stdio.h> #define Pi 3.14 //dyrektywy preprocesora //deklaracje zmiennych globalnych float potega (float,int); prototypy funkcji int main (void) { int promien; float pole; printf("podaj promien kola "); scanf("%d",&promien); /*wczytanie wartosci zmiennej*/ pole = Pi * potega(promien,2); printf("pole kola o promieniu %d wynosi %4.1f",promien, pole); return 0; } //definicja funkcji main() float potega (float liczba, int wykladnik) { int i; float wynik; wynik = 1.0; for (i = 0; i < wykladnik; i++) wynik *= liczba; return wynik;} //definicje funkcji

21 Kompilacja 21 GCC (the GNU Compiler Collection) jest podstawowym kompilatorem dla systemów uniksowych program - ciąg rozkazów powodujących określone zachowanie się komputera, kod źródłowy - tekst programu napisany w języku programowania (np. C, C++), zawierający znaki w kodzie ASCII. Może również zawierać znaki spoza tego kodu, ale tylko w obrębie zmiennych tekstowych lub komentarzy, preprocesor - program dokonujący wstępnej analizy kodu źródłowego, który to kod następnie poddawany jest obróbce przez kompilator, kompilator - program tłumaczący kod źródłowy, poddany wcześniej obróbce przez preprocesor, do postaci kodu binarnego, o postaci zależnej od systemu operacyjnego, konsolidator(linker) - program łączący pliki w kodzie binarnym, będące wynikiem działania kompilatora, tak, by powstał w wyniku kod maszynowy programu, gotowy do wykonania w danym systemie operacyjnym.

22 kod źródłowy programu *.c, *.cpp pliki nagłówkowe ( systemowe, własne) *.h PREPROCESOR kod źródłowy z dołączonymi plikami nagłówkowymi po wykonaniu dyrektyw KOMPILATOR plik binarny *.o, *.obj pliki binarne bibliotek (systemowych i własnych), których pliki nagłówkowe były wcześniej dołączone LINKER pliki wykonywalny

23 Preporcesor 23 W tej fazie wykonywane są tzw. dyrektywy preprocesora instrukcje poprzedzone znakiem #, m.in. #inlude, #define - wykonywane są definicje i makra, oraz wstawiane pliki gcc -E prog_1.c > prog_1_pre

24 Preporcesor 24 #include <stdio.h> #define Pi 3.14 float potega (float,int); int main (void) { int promien; float pole; printf("podaj promien kola "); scanf("%d",&promien); pole = Pi * potega(promien,2); printf("pole kola o promieniu %d wynosi %4.1f \n",promien, pole); return 0; }

25 Preporcesor 25 int main (void) { int promien; float pole; printf("podaj promien kola "); scanf("%d",&promien); pole = 3.14 * potega(promien,2); printf("pole kola o promieniu %d wynosi %4.1f \n",promien, pole); return 0; }

26 Kompilacja i optymalizacja 26 Jest to proces zamieniający kod w danym języku programowania najpierw na pośredni język kompilatora, usuwa np. pętle zamieniając je na zwykłe warunki oraz instrukcje goto, a potem przygotowuje kod do translacji na assemblera gcc -c prog_1.c -fdump-tree-all float potega (float liczba, int wykladnik) { int i; float wynik; wynik = 1.0; for (i = 0; i < wykladnik; i++) wynik *= liczba; return wynik;}

27 Generacja kodu w asemblerze 27 Na podstawie przygotowanego przez preprocesor kodu źródłowego może zostać wygenerowany kod w assemblerze, będący symboliczną reprezentacją kodu binarnego, uruchamialnego przez procesor (*.s) gcc -S prog_1.c

28 Generacja kodu maszynowego 28 Kod maszynowy (relokowalny) nie posiada potrzebnych nagłówków oraz może posiadać tzw. niezdefiniowane referencje (unsolved symbols ). Oznacza to, że jeśli np. załączyliśmy plik funkcje.h z samymi prototypami funkcji, assembler nie musi jeszcze wiedzieć gdzie ta funkcja jest, byle miał informację, że taka funkcja gdzieś jest, tak się nazywa i ma daną sygnaturę. Wynikiem tej fazy jest tzw. obiekt (rozszerzenie.o) Na tym etapie można wyliczyć adresy obiektów i kodu znajdujących się w tym module względem początku modułu. Adresy odnoszące się do obiektów i kodu w innych modułach mogą zostać związane dopiero na etapie konsolidacji. gcc -c prog_1.c as prog_1.s -o prog_1.o

29 Linkowanie (konsolidacja) 29 Polega na zebraniu wszystkich obiektów razem i złączeniu ich w wykonywalny program. Konsolidator wymaga skojarzenia symboli (nazw), musi wiedzieć gdzie znajduje się kod danej funkcji. Rozwiązań symboli (czy też: definicji referencji) może także szukać w bibliotekach dzielonych (.so, samego pliku nie dołączy, jedynie utworzy odnośnik) i statycznych (.a, ten plik już zostanie dołączony do aplikacji statycznie). Na tym etapie wśród linkowanych obiektów musi znaleźć się funkcja main. Aby dolinkować bibliotekę, trzeba dodać do argumentów wywołania nazwę biblioteki, która znajduje się w folderze domyślnym bibliotek dla kompilatora gcc v prog_1.o o prog_1

30 30 Linkowanie (konsolidacja)

31 Wszystko razem 31 Program gcc jest tylko interfejsem, sterownikiem. GCC (jako pakiet) składa się z wielu programów. Każda faza budowania ma przydzieloną osobną aplikację. Preprocesor: cpp (C PreProcessor), tworzy plik gotowy do kompilacji (-E) Kompilator: cc (lub cc1, C Compiler), kompiluje do assemblera (-S) Assembler: as, assembluje kod do kodu maszynowego platformy docelowej (-c) Konsolidator: ld tworzy końcowy program z utworzonych obiektów

32 Wszystko razem 32 Każdemu etapowi tworzenia obrazu procesu w pamięci towarzyszy odpowiednie przekształcanie adresów, począwszy od etykiet i innych symboli, a skończywszy na fizycznych adresach komórek pamięci. W modelu von Neumana adresy dotyczą rozkazów (instrukcji) oraz zmiennych (danych). Jeśli w programie źródłowym występują adresy, to mają one najczęściej postać symboliczną (etykiety w asemblerze) lub abstrakcyjną (wskaźniki w C). Adresy związane z lokalizacją pojawiają się na etapie translacji i są odpowiednio przekształcane aż do uzyskania adresów fizycznych.

33 Standardy i ostrzeżenia 33 -std= definicja standardu języka, zgodnie z którym chcemy skompilować nasz program standard c89 standard c99 float potega (float liczba, int wykladnik) { int i; float wynik; wynik = 1.0; for (i = 0; i < wykladnik; i++) wynik *= liczba; return wynik;} float potega (float liczba, int wykladnik) { float wynik; wynik = 1.0; for (int i = 0; i < wykladnik; i++) wynik *= liczba; return wynik;}

34 Standardy i ostrzeżenia 34 standard c99 domyślnym standardem jest c89 float potega (float liczba, int wykladnik) { float wynik; wynik = 1.0; for (int i = 0; i < wykladnik; i++) wynik *= liczba; return wynik;} gcc prog_1.c -o prog_1 gcc prog_1.c -o prog_1 std=c99

35 Standardy i ostrzeżenia 35 #include<stdio.h> Taka konstrukcja nie jest dopuszczona w standardzie C (ani C++), kompilator GCC przepuści na etapie optymalizacji będzie int main (void) wiedział co z tym zrobić { int i,n; scanf ("%d",&n); int tab[n]; for (i = 0; i < n; i++) { tab[i] = 2*i; printf("%d ", tab[i]); } printf(" \n"); return 0; } gcc prog_2.c -o prog_2

36 Standardy i ostrzeżenia 36 #include<stdio.h> Taka konstrukcja nie jest dopuszczona w standardzie C (ani C++), kompilator GCC przepuści na etapie optymalizacji będzie int main (void) wiedział co z tym zrobić { int i,n; scanf ("%d",&n); int tab[n]; for (i = 0; i < n; i++) { tab[i] = 2*i; printf("%d ", tab[i]); } printf(" \n"); return 0; } gcc prog_2.c -o prog_2 pedantic

37 Standardy i ostrzeżenia 37 #include<stdio.h> int main (void) { int i,n, tab[4]; for (i = 0; i < 4; i++) { tab[i] = 2*i; printf("%d ", tab[i]); } printf(" \n"); return 0; } gcc prog_3.c -o prog_3 Wall

38 Standardy i ostrzeżenia 38 #include<stdio.h> int main (void) { int n; scanf( %d,n); if (n = 4){ { printf( Wpisales 4 "); } printf(" \n"); return 0; } gcc prog_4.c -o prog_4

39 Standardy i ostrzeżenia 39 #include<stdio.h> int main (void) { int n; scanf( %d,n); if (n = 4){ { printf( Wpisales 4 "); } printf(" \n"); return 0; } gcc prog_4.c -o prog_4 -Wall

40 Typy danych 40 W C89 zdefiniowanych jest 5 podstawowych typów danych: brak wartości void, znak char (You can pronounce the C keyword char in at least three ways: like the English words char, care, or car (or maybe even character); the choice is arbitrary.) liczba całkowita int, liczba zmiennoprzecinkowa float, liczba zmiennoprzecinkowa podwójnej precyzji double.

41 Typy danych 41 Typy podstawowe stanowią bazę do budowania typów złożonych i typów zmodyfikowanych. Rozmiar oraz zakres zmienia się w zależności od procesora oraz kompilatora. Nie można przyjmować ŻADNYCH założeń odnośnie rozmiaru typów, jeżeli chcemy zapewnić przenośność programu między środowiskami wykonania. W C zastrzeżenia dotyczą jedynie minimalnego zakresu, a nie rozmiaru w bajtach.

42 Typy danych 42 Typ void służy do deklarowania funkcji, które nie zwracają wartości oraz do tworzenia wskaźnika ogólnego przeznaczenia. Zmienna typu char zawsze zajmuje 1 bajt. Wartości char na ogół odpowiadają wartościom zdefiniowanym w zbiorze ASCII. Wartości z poza tego zbioru traktowane są różnie przez różne kompilatory. Zmienna typu int zazwyczaj rozmiar jest równy długości słowa w środowisku, w którym wykonuje się program, np: w środowiskach 32bitowych typ int zajmuje 32 bity.

43 Typy danych 43 Modyfikatory typów zmieniają znaczenie typu podstawowego, w celu lepszego dostosowania go do rozwiązywanego problemu. Modyfikatory typu int signed, unsigned, long, short. Modyfikatory typu char signed, unsigned. Modyfikator long stosujemy z typem double (oraz w standardzie C99 z typem long int co daje typ long long int ) Integer Type Limits: <limits.h> Float Type Limits: <float.h>

44 Typ Typowy rozmiar w bitach Minimalny zakres 44 char unsigned char signed char int unsigned int signed int short int unsigned short int signed short int long int long long int (C99) unsigned long int unsigned long long int (C99) limits.h makra określające granice dla typów ścisłych

45 45 Typ Typowy rozmiar w bitach Minimalna liczba cyfr znaczących Minimalna wartość wykładnika Maksymalna wartość wykładnika float double long double float.h makra określające właściwości typów zmiennoprzecinkowych

46 46

47 47 <limits.h>

48 48

49 49 <float.h>

50 Identyfikatory 50 Identyfikatory to nazwy zmiennych, funkcji, etykiet, itp. Identyfikator może zawierać jeden lub więcej znaków. Pierwszy znak musi być literą lub znakiem podkreślenia, pozostałe muszą być literami, cyframi lub znakami podkreślenia. W identyfikatorach rozróżniana jest wielkość znaków. Licz poprawne $Z[21 niepoprawne licz _var_11 nowa_zmienna 11_zmienna nowe ego nowa-zmienna

51 Identyfikatory 51 Identyfikatory zewnętrzne, używane w procesie konsolidacji, to nazwy funkcji oraz zmiennych globalnych współdzielonych przez pliki źródłowe. Identyfikatory wewnętrzne nieużywane w procesie konsolidacji, np. nazwy zmiennych lokalnych. W C89 znaczących jest co najmniej 6 (C99 31) pierwszych znaków identyfikatora zewnętrznego i 31 (C99 63) pierwszych znaków identyfikatora wewnętrznego. W C++ znaczące są co najmniej 1024 początkowe znaki. Identyfikator nie może być identyczny ze słowem kluczowym języka C/C++, ani z nazwą funkcji bibliotecznej.

52 Identyfikatory 52 Umowne reguły pomagające zachować czytelność kodu nazwy zmiennych piszemy małymi literami: i, file nazwy stałych (zadeklarowanych przy pomocy #define) piszemy wielkimi literami: #define SIZE nazwy funkcji piszemy małymi literami: printf() wyrazy w nazwach oddzielamy znakiem podkreślenia: open_file, close_all_files

53 Zmienne 53 Zmienna to nazwa komórki w pamięci, używanej do przechowywania wartości, które program może modyfikować. Charakterystyka zmiennej: typ listazmiennych; typ określa jakiego rodzaju wartości dana zmienna może przechowywać. nazwa identyfikator. wartość modyfikowalna informacja określonego typu. Zmienna musi być zadeklarowana przed użyciem. W języku C nazwa zmiennej nie ma nic wspólnego z jej typem.

54 Zmienne 54 Ogólna postać deklaracji: typ listazmiennych; int i, j, k; double x; double x_1; float xyz; short int sil; static signed char zmc; void abc;

55 Zmienne 55 Deklaracje zmiennych umieszcza się w jednym z trzech podstawowych miejsc: wewnątrz funkcji zmienne lokalne, w definicji parametrów funkcji parametry formalne, poza wszelkimi funkcjami zmienne globalne. Zmienne lokalne czasami określane jako zmienne automatyczne. Słowo kluczowe auto deklaruje zmienne jako automatyczne praktycznie nie jest używane ponieważ wszystkie nieglobalne zmienne są domyślenie automatyczne.

56 Zmienne lokalne 56 Ze zmiennych lokalnych mogą korzystać tylko instrukcje znajdujące się w tym samym bloku{}, w którym znajduje się deklaracja zmiennej. Zmienne lokalne istnieją tylko w czasie wykonywania bloku kodu, w którym zostały zadeklarowane. Zmienna lokalna tworzona jest po przekazaniu sterowania do jej bloku i niszczona, gdy sterowanie go opuszcza. Zmienne utworzone w jednym bloku nie mają wpływu na zmienne o tej samej nazwie zadeklarowane w innym bloku kodu.

57 57 Zmienne lokalne

58 58 Zmienne lokalne

59 59 Zmienne lokalne

60 Zmienne lokalne 60 W C89 należy deklarować zmienne lokalne na początku bloku, w którym są definiowane, przed wszelkimi innymi instrukcjami.

61 Zmienne lokalne 61 Przy wywoływaniu funkcji powstają jej zmienne lokalne, a gdy funkcja kończy działanie, zmienne lokalne przestają istnieć. Zmienne lokalne nie zachowują swoich wartości pomiędzy kolejnymi wywołaniami funkcji, o ile nie zostały zadeklarowane jako zmienne statyczne, przy pomocy modyfikatora static. Parametry formalne funkcji zachowują się jak zmienne lokalne. Zmienne lokalne przechowywane są na stosie.

62 Zmienne globalne 62 Zmienne globalne są widzialne w całym programie i można z nich korzystać, modyfikować ich wartości, w dowolnym miejscu programu. Zachowują swoją wartość przez cały czas działania programu. Zmienne globalne tworzy się, deklarując je poza wszelkimi funkcjami. Zmienne globalne przechowywane są w stałych miejscach pamięci, zarezerwowanych dla nich przez kompilator.

63 Zmienne globalne 63 Zmienne globalne przydają się w programach, w których wiele funkcji intensywnie korzysta z tych samych danych. Należy unikać stosowania niepotrzebnych zmiennych globalnych. Zmienne globalne zajmują pamięć przez cały czas działania programu, a nie tylko wtedy gdy są potrzebne.

64 Zasięgi widoczności 64 Standard języka C definiuje 4 zasięgi widzialności identyfikatora: zasięg pliku zaczyna się na początku i kończy na końcu pliku odnosi się tylko do identyfikatorów zadeklarowanych poza wszelkimi funkcjami. Zmienne o zasięgu pliku to zmienne globalne. zasięg bloku zaczyna się {, a kończy }. Zasięg bloku funkcji rozciąga się na listę parametrów w definicji funkcji. Zmienne w zasięgu bloku są zmiennymi lokalnymi.

65 Zasięgi widoczności 65 zasięg prototypu funkcji identyfikatory zadeklarowane w prototypie funkcji, widoczne wewnątrz prototypu funkcji zasięg funkcji zaczyna się {, a kończy }.Zasięg funkcji dotyczy jedynie etykiet. Etykieta służy jako obiekt docelowy instrukcji goto i musi znajdować się w tej samej funkcji co ta instrukcja

66 Kwalifikatory typu 66 Kwalifikator typu steruje sposobem dostępu do zmiennej i modyfikowania jej. Kwalifikator musi poprzedzać nazwę typu, którego dotyczy. W standardzie C89 zdefiniowane zostały dwa kwalifikatory typu, charakteryzujące stałość (const) oraz ulotność (volatile) zmiennej.

67 Kwalifikatory typu - const 67 Zmiennych typu const program nie może zmodyfikować. Zmiennym typu const można nadać wartość początkową. const int a = 10; Kwalifikator const może odnosić się również do wskaźnika, bądź też do wskazywanej przezeń wartości

68 Kwalifikatory typu - const 68 Kwalifikator const może odnosić się również do wskaźnika, bądź też do wskazywanej przezeń wartości const int *ptr; // ptr wskazuje na stałą wartość typu int int * const pts=&a; // pts jest stałym wskaźnikiem const int * const ptt; // ptt jest stałym wskaźnikiem na stałą wartość

69 Kwalifikatory typu - const 69 const int *ptr; // ptr wskazuje na stałą wartość typu int wartość zmiennej wskaźnikowej ptr może ulec zmianie. wartość zmiennej *ptr musi pozostać stała int * const pts=&a; // pts jest stałym wskaźnikiem wartość zmiennej wskaźnikowej pts jest stała. wartość zmiennej *pts może ulec zmianie. const int * const ptt; // ptt jest stałym wskaźnikiem na stałą wartość wartość zmiennej wskaźnikowej ptt jest stała. wartość zmiennej *ptt musi pozostać stała.

70 Kwalifikatory typu - const 70 Kwalifikator const jest często wykorzystywany do deklarowania wskaźników będących formalnymi parametram funkcji: void fun(const int * tab); Dane wskazywane przez parametr tab nie mogą ulec zmianie (przy użyciu zmiennej tab). Dobry sposób na ochronę danych przed przypadkową zmianą wartości. Kwalifikator const jest używany często w funkcjach z biblioteki standardowej C. char *strcat(char*, const char *);

71 Kwalifikatory typu - volatile 71 Modyfikator volatile informuje kompilator, że wartość zmiennej może się zmienić w sposób niezależny od programu. Wartość zmiennej modyfikowana jest bez jakiegokolwiek przypisania jej wartości w programie. Zwykle jest on wykorzystywany w odniesieniu do adresów sprzętowych lub danych współdzielonych z innymi, działającymi równolegle programami.

72 72 Kwalifikatory typu const i volatile Kwalifikatory const i volatile nie wykluczają się nawzajem. Zegar sprzętowy komputera nie powinien być modyfikowany przez program (const), ale równocześnie jest modyfikowany przez czynniki inne niż program (volatile). const volatile char * port = (const volatile char *) 0x30; port wskazuje na wartość, która nie może być zmieniana przez program (const), ale może być modyfikowana przez czynniki zewnętrzne (volatile).

73 Specyfikatory klasy pamięci 73 W języku C występują 4 modyfikatory określające klasę przechowywania: extern static register auto Modyfikatory informują kompilator jak przechowywać wartości. klasa_przechowywania typ nazwa_zmiennej; Standardy C89 oraz C99, ze względu na wygodę składniową, określają, że typedef to specyfikator klasy. W powszechnym rozumieniu tego pojęcia typedef nie jest specyfikatorem klasy

74 Specyfikatory klasy pamięci 74 Z punktu widzenia procesu konsolidacji istnieją 3 kategorie nazw : zewnętrzne nazwy funkcji i zmiennych globalnych dostępne dla wszystkich plików, z których składa się program, wewnętrzne obiekty o zasięgu pliku zdeklarowane jako static znane jedynie w pliku, w którym znajduje się ich deklaracja żadne zmienne lokalne znane jedynie we własnym bloku.

75 Deklaracja a definicja 75 Deklaracja deklaruje nazwę i typ obiektu. Definicja przydziela miejsce w pamięci obiektowi. Ten sam obiekt może mieć kilka deklaracji i tylko jedną definicję. Często deklaracje są jednocześnie definicjami.

76 Specyfikator extern 76 extern używamy aby zadeklarować zmienną zdefiniowaną w innej części programu, np. w innym pliku, w dalszej części programu

77 Specyfikator extern 77 Modyfikator extern informuje kompilator, że zmienne o podanych typach i nazwach mają swoje definicje gdzie indziej i nie trzeba dla nich tworzyć miejsca w pamięci. Podczas konsolidacji linker rozwiązuje odwołania do zmiennych typu extern.

78 Specyfikator static 78 Zmienne statyczne (static) to trwałe zmienne znajdujące się wewnątrz pliku bądź funkcji. Wartości zmiennych statycznych nie znikają pomiędzy wywołaniami funkcji. Modyfikator static ma różny wpływ na zmienne lokalne i globalne.

79 Specyfikator static 79 Statyczne zmienne lokalne. Gdy zmiennej lokalnej zostanie przypisany modyfikator static to kompilator utworzy dla niej stałe miejsce w pamięci, analogicznie jak dla zmiennej globalnej. Lokalna zmienna statyczna widoczna jest tylko w tym bloku gdzie została zdefiniowana. Lokalna zmienna statyczna to zmienna lokalna, która zachowuje swoją wartość pomiędzy wywołaniami funkcji.

80 80 Specyfikator static

81 Specyfikator static 81 Statyczne zmienne globalne. Przypisanie zmiennej globalnej modyfikatora static informuje kompilator, że należy utworzyć zmienną globalną znaną jedynie w pliku, w którym znajduje się jej deklaracja. Procedury z innych plików nie będą miały do niej dostępu.

82 82 Specyfikator static

83 83 Specyfikator static

84 Specyfikator register 84 Modyfikator register początkowo odnosił się jedynie do zmiennych typu int, char oraz do wskaźników. Obecnie można go stosować do zmiennych dowolnego typu. Stosuje się go do zmiennych lokalnych i parametrów formalnych. Standardy C89 i C99 określają, że zmienna rejestrowa ma zapewnić najszybszy możliwy dostęp do jej wartości. W praktyce zmienne typu int oraz char są umieszczane w rejestrach procesora.

85 Specyfikator register 85 Zmienne rejestrowe są optymalizowane pod kątem szybkości działania i stosowane są tam gdzie ma miejsce wiele odwołań do tej samej zmiennej, np. pętle. W pojedynczym bloku dopuszczalna liczba zmiennych rejestrowych optymalizowanych pod kątem szybkości działania wynika z cech środowiska, jak i szczegółów implementacji języka C.

86 Inicjowanie zmiennych 86 Deklarując zmienną można nadać jej wartość początkową w następujący sposób: typ nazwa_zmiennej = wartość; char ch = 'a'; char znak_jeden = '1'; int zm = 12; float flo = 12e-7; Zmienne globalne oraz zmienne statyczne inicjujemy tylko raz w momencie deklaracji. Niestatyczne zmienne lokalne inicjowane są za każdym razem, gdy sterowanie przechodzi do bloku, w którym znajduje się ich deklaracja.

87 Inicjowanie zmiennych 87 Niezainicjowane zmienne lokalne mają nieokreśloną wartość. Niezainicjowane zmienne statyczne mają zerową wartość. Niezainicjowane zmienne globalne mają zerową wartość.

88 Stałe 88 Stałe to ustalone wartości, których program nie może zmienić; Mogą należeć do jednego z podstawowych typów. Sposób reprezentacji stałej zależy od jej typu. Stałe nazywane też są wartościami natychmiastowymi lub literałami Stałe znakowe: 'a', '%'. Stałe całkowite: 123, 3242 Stałe zmiennoprzecinkowe: , e11.

89 Stałe 89 int 1, 123, -123 long int 35000L, -34L unsigned int 10000U, 987u float F, 4.34e2f double , long double L

90 Stałe 90 W C można używać liczb zapisanych w systemach ósemkowym lub szesnastkowym. int hex = 0x80 //8016 = int oct = 012 //128 = 1010 Stała tekstowa to zbiór znaków otoczonych znakami cudzysłowu '' zbiór znaków i cyfra 2 otoczonych '' Uwaga: a zmienna, 'a' znak, '' a '' stała tekstowa, tablica znaków zakończona znakiem końca łańcucha

91 Stałe 91 Sekwencje specjalne to znaki sterujące, których nie można wpisywać bezpośrednio z klawiatury \b - backspace \f - nowa strona \n - nowy wiersz \r - powrót karetki \t - poziomy tabulator \" - znak cudzysłowu \ - apostrof \\ - lewy ukośnik \v - pionowy tabulator \a - dzwonek \? - znak zapytania \N - stała ósemkowa (N oznacza stała zapisana ósemkowo) \xn - stała szesnastkowa