Wprowadzenie do programowania w języku C Część pierwsza Autor Roman Simiński Kontakt siminski@us.edu.pl www.us.edu.pl/~siminski Niniejsze opracowanie zawiera skrót treści wykładu, lektura tych materiałów nie zastąpi uważnego w nim uczestnictwa. Opracowanie to jest chronione prawem autorskim. Wykorzystywanie jakiegokolwiek fragmentu w celach innych niż nauka własna jest nielegalne. Dystrybuowanie tego opracowania lub jakiejkolwiek jego części oraz wykorzystywanie zarobkowe bez zgody autora jest zabronione.
Jak powstawał język C? Ludzie Kenneth Thompson Urodzony w 1943 roku w Nowym Orleanie. Otrzymuje tytuł magistra Uniwersytetu Kalifornijskiego w 1966, jest entuzjastą elektroniki, jednak to informatyka staje się jego pasją. Zaraz po studiach dołącza do grupy z laboratorium firmy Bell, pracującej wspólnie z GE i MIT nad systemem Multics. W 1969 projektuje i opracowuje system Unix, wkrótce potem język B. W 1971 przenosi system Unix na komputer PDP-11, potem przepisuje jego kod w języku C. Rozwija system Unix (np. implementuje koncepcję potoków opracowaną przez D.McIlroy'a). W połowie lat 70-tych rozpoczyna również pracę dydaktyczną, na początku lat 80-tych stworzony przez niego komputer szachowy Belle zdobywa mistrzostwo świata w zawodach komputerów szachowych. Kontynuuje pracę dydaktyczną, otrzymuje wiele nagród. W roku 2000 odchodzi z Laboratorium firmy Bell. Copyright Roman Simiński Strona : 2
Jak powstawał język C? Ludzie Dennis M. Ritchie Urodzony w 1941 w Bronxville (N.Y.), w 1963 kończy Harvard z dyplomem fizyka, pięć lat później broni doktorat z matematyki. Zainteresowany teoretycznymi podstawami informatyki trafia, wzorem ojca, do laboratorium firmy Bell. W 1968 dołącza do zespołu pracującego nad systemem Multics. Tu spotyka się z K. Thompsonem. Po wycofaniu się firmy Bell z projektu Multics kontynuuje współpracę z K. Thompsonem, w 1972 roku tworzy język C w oparciu o opracowany przez Thompsona język B. Kieruje i bierze udział w wielu projektach związanych z rozwojem systemów operacyjnych. Wielokrotnie nagradzany, wybrany do U.S. National Academy of Engineering. Napisana wspólnie z Brianem Kernighan'em książka The C Programming Language staje się biblią entuzjastów języka C. Copyright Roman Simiński Strona : 3
Jak powstawał język C? Ludzie Brian Kernighan Urodzony w 1942 w Toronto (Ontario), w roku 1964 kończy Uniwersytet w Toronto i otrzymuje dyplom w zakresie fizyki inżynieryjnej, w roku 1969 broni doktorat z elektroniki na Uniwersytecie w Princeton. W 1969 rozpoczyna pracę w laboratorium badawczym firmy Bell. Opracowuje i współuczestniczy w opracowaniu wielu programów dla systemu Unix AWK, ditroff, opracowuje język AMPL. Jest, wspólnie z Dennisem Ritchie, współautorem książki The C Programming Language, która staje się biblią entuzjastów języka C. Jest autorem książki The UNIX Programming Environment. Aktualnie, jego zainteresowania koncentrują się na rozwoju języków programowania, metodykach programowania i budowaniu interfejsów użytkownika. Copyright Roman Simiński Strona : 4
Jak powstawał język C? Prehistoria Początki języka C są związane z wczesną fazą rozwoju systemu Unix. Prace nad protoplastą tego systemu zostały rozpoczęte pod koniec lat sześćdziesiątych w laboratoriach telekomunikacyjnej firmy Bell BTL wspólnie z General Electric Company oraz MIT. Powstać miał wielodostępny system operacyjny Multics Multiplexed Information and Computing Service. Mimo iż system działa, prace przerwano w 1969 roku, programiści z BTL szukają innych projektów. Ciągle chcą napisać uniwersalny system operacyjny. Jednak w BTL nie ma dla takiego projektu dobrej atmosfery. Jeden z członków zespołu Ken Thompson pisze grę Space Travel. Thompson pisze ją na komputerze GE Honeywell 635, następnie używa asemblera skrośnego i przenosi kod binarny na komputer PDP-7 używając taśmy papierowej. Komputer DEC PDP-7 ma w 1968 roku pamięć 8K 18-sto bitowych słów. Praca nad rozwojem gry Space Travel wymaga napisania systemu operacyjnego dla PDP-7, Ken Thompson wspólnie z Denisem Ritchie rozpoczynają pracę nad tym systemem. Powstaje pierwsza wersja systemu nazwanego Unix jego nazwa jest kalamburem nazwy Multics. Copyright Roman Simiński Strona : 5
Jak powstawał język C? Prehistoria, cd... Powstaje wersja systemu obejmującej proste jądro oraz podstawowe narzędzia (edytor, asembler, powłoka). Wszystko zostało zaimplementowane w języku symbolicznym, jednak rozpoczynają się próby wykorzystania języka programowania wywodzącego się z języka BCPL. Komputer PDP-7 jest przestarzały. Zespół podejmuje próbę zdobycia komputera PDP-11. Kosztuje on wtedy 65 000$. Ostatecznie zespół otrzymuje komputer w lecie 1970r., jednak prace nad przeniesieniem nań systemu Unix startują dopiero w grudniu, po doposażeniu go w dysk. Oficjalnie prace poświęcone są opracowaniu systemu dla wydziału patentowego BTL. Copyright Roman Simiński Strona : 6
Jak powstawał język C? Prehistoria, cd... Ken Thompson potrzebuje nowego języka programowania do tworzenia oprogramowania systemowego. Istnieje już jego własny język o nazwie B. Nazwa ta prawdopodobnie pochodzi od języka BCPL, alternatywna teoria mówi, iż nazwa pochodzi od języka Bon. Język Bon został stworzony przez Thompson'a wcześniej, a jego nazwa miała pochodzić ponoć od imienia jego żony Bonnie. Denis Ritchie i Ken Thompson przenoszą system Unix na PDP-11 za pośrednictwem terminalu telegraficznego. Język B miał sporo ograniczeń, co spowodowało rozpoczęcie przez Ritchie go w roku 1971 prac nad rozszerzeniem tego języka. Doprowadziło to do powstania dialektu NB (ang. new B). Copyright Roman Simiński Strona : 7
Jak powstawał język C? Czas na C Nazwa NB nie oddaje w pełni różnicy pomiędzy tym językiem a językiem B. Nowy język otrzymuje nazwę C, otwartą pozostaje kwestię jego pochodzenia czy C pochodzi od następnej litery w alfabecie po B czy też od drugiej litery z protoplasty języków B i C czyli języka BCPL. W roku 1973 powstaje specyfikacja języka C (zawierającego typ strukturalny) oraz odpowiednie narzędzia rozpoczynają się prace nad przepisanie jądra Unix a dla komputera PDP-11. Również w tym okresie następuje przeniesienia kompilatora języka C na inne platformy sprzętowe (np. Honeywell 635, IBM 360/370) oraz przygotowania bibliotek podprogramów np. podprogramów obsługi standardowego wejścia i wyjścia. W 1978 roku Dennis Ritchie i Brian Kernighan publikują książkę Język programowania C (oryginał ang. The C Programming Language). W latach siedemdziesiątych, w trakcie prac nad implementacją jądra Unix a, okazało się, że język jest na tyle elastyczny i efektywny, że rozpoczęto proces przepisywania narzędzi systemowych. Aby wspomóc programistów Steve Johnson tworzy narzędzie lint analizujące zawartość plików źródłowych i sygnalizujące niebezpieczne konstrukcje. Copyright Roman Simiński Strona : 8
Jak powstawał język C? Czas na standard języka C Na początku lat osiemdziesiątych stało się jasne, że język C wymaga standaryzacji. Stało się to konieczne między innymi ze względu na wzrost zainteresowania językiem C w projektach rządowych. Ostatecznie w lecie 1983 roku ANSI powołało komitet X3J11, którego celem było opracowanie standardu języka C. Komitet ten opracował raport (ANSI 89) w końcu roku 1989, standard ten został zaakceptowany przez ISO jako ISO/IEC 9899-1990. Standaryzacja przyczynia się do poprawy przenośności kodu źródłowego. Kompilatory języka C dostępne są na każdej, szanującej się platformie sprzętowej. Pośrednio ułatwia to przenoszenie systemu Unix i powstawanie jego dedykowanych wersji. Copyright Roman Simiński Strona : 9
Jak powstawał język C? Co po C? Najbardziej znane rozwinięcia języka C: Concurrent C, Objective C, C*, C++. Z pnia języka C wyrosły również: Java oraz dialekt JavaScript, PHP, C#, i wiele innych. Po określeniu standardu języka C, jego specyfikacja przez dłuższy czas nie zmienia się. W tym samym czasie specyfikacja języka C++ ciągle ewoluuje. Rozwój języka C++ pośrednio wpływa na modyfikację standardu C. Powstaje standard C99, opublikowany przez ISO w 1999 r. Standard ten zostaje przyjęty przez ANSI w marcu 2000 r. Większość zmian standardu C99 zbliża język C do C++. Z tego powodu wielu producentów kompilatorów nie jest zainteresowanych implementacją C99, preferując zamiast niego programowania w C++ bez wykorzystania obiektów. Powstają specjalizowane i niszowe języki: C, D, P. Copyright Roman Simiński Strona : 10
Literatura setki książek na temat programowaniu w C Pewne i sprawdzone Brian W. Kernigham, Dennis M. Richie, Język ANSI C, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa, 2003. Clovis L. Tondo, Scott E. Gimpel, Język ANSI C, ćwiczenia i rozwiązania, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa, 2003. Adam Sapek, Wgłąb języka C, Helion, Gliwice, 1993. Copyright Roman Simiński Strona : 11
Zaczynamy pierwszy program w języku C Problem Zadaniem programu jest obliczanie, ile średnio litrów paliwa zużywa pojazd na trasie 100 km. Pierwsza przymiarka program który robi nic int main() return 0; ` Typ rezultatu Ciało funkcji Nazwa funkcji int main() return 0; Parametry Każdy program C/C++musi posiadać funkcję o nazwie main, stanowiącą tzw. punkt wejściowy programu. Od niej się rozpoczyna wykonanie programu napisanego w języku C/C++. Instrukcja powrotu z podprogramu Wartość przekazywna w miejscu wywołania Copyright Roman Simiński Strona : 12
Zaczynamy pierwszy program w języku C Kto wywołuje funkcję main? Typowy scenariusz uruchomienia programu wykonywalnego : Pamięć operacyjna Użytkownik przekazuje systemowi operacyjnemu zlecenie uruchomienia programu. System ładuje kod programu do pamięci, przygotowuje jego środowisko, przekazuje sterowanie do bloku kodu startowego programu (tzw. startup). Kod startowy wykonuje czynności inicjalizujące. Na zakończenie wywołuje funkcje main. Po zakończeniu działania funkcji main bieżący proces jest kończony i do systemu przekazywany jest kod wyjścia. kod startowy call main main kod powrotu reszta programu + dane kod programu test.exe System operacyjny Plik wykonywalny np. test.exe Copyright Roman Simiński Strona : 13
Zaczynamy pierwszy program w języku C Po co przekazywać kod zakończenia programu? Kod zakończenia programu może być wykorzystywany w skryptach systemu operacyjnego oraz jako środek komunikacji pomiędzy procesami. Przykłady Przykładowe skrypty (będący w istocie plikami wsadowymi systemu DOS) testujący kod wyjścia programu prog.exe: @echo off echo Testowanie kodu powrotu prog.exe if errorlevel 2 goto dwa if errorlevel 1 goto jeden if errorlevel 0 goto zero : zero echo Kod powrotu 0 goto koniec : jeden echo Kod powrotu 1 goto koniec : dwa echo Kod powrotu 2 goto koniec : koniec pause @echo off echo Testowanie kodu powrotu 1 : petla prog.exe if errorlevel 1 goto koniec if errorlevel 0 goto petla : koniec echo Koniec programu pause Copyright Roman Simiński Strona : 14
Pierwszy program w języku C wariacje na temat funkcji main Cztery formy deklaracji funkcji main która doba jest, którą wybrać? int main() return 0; Prawidłowa deklaracja funkcji main zalecana przez normę ANSI. To jest (prawie) najlepsza wersja. main() return 0; Prawidłowa deklaracja funkcji main. Przy braku typu rezultatu, kompilator domyślnie przyjmuje, że typem rezultatu jest int. Dozwolone, lecz lepsza jest postać nr 1. void main() Specyfikacja void oznacza brak wartości. Zatem ta funkcja nie udostępnia rezultatu brak instrukcji return. Dozwolone, lecz niezgodne ze standardem ANSI. int main() Brak instrukcji return nie jest błędem dla kompilatora. Programista otrzyma ostrzeżenie (ang. warning) o braku rezultatu. Mimo braku błędu kompilacji to jest konstrukcja błędna! Copyright Roman Simiński Strona : 15
Pierwszy program w języku C wariacje na temat funkcji main Po co przekazywać kod zakończenia programu? Zamiast rezultatu w postaci bezwzględnych wartości można wykorzystać symbole: EXIT_SUCCESS oznacza bezbłędne zakończenie programu. EXIT_FAILURE zakończenie z informacją o błędzie. Jednak aby z nich skorzystać, należy uzupełnić program o linię: #include <stdlib.h> Ta dyrektywa informuje, że program będzie korzystał ze standardowej biblioteki języka C, w niej właśnie zdefiniowane są symbole EXIT_SUCCES oraz EXIT_FAILURE. Najlepsza wersja programu z punktu widzenia przenośności kodu #include <stdlib.h> int main() return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 16
Pierwszy program w języku C komunikacja z użytkownikiem Wyprowadzamy komunikat do strumienia wyjściowego programu #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() printf( "Obliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km" ); return EXIT_SUCCESS; Obsługa standardowych strumieni programu #include <stdlib.h> Ta dyrektywa informuje, że program będzie korzystał ze standardowych strumieni: standardowego strumienia wejściowego, wyjściowego, oraz strumienia błędów. Wykorzystanie funkcji printf printf to nazwa funkcji wyprowadzającej dane do strumienia wyjściowego. Dane mogą być przez funkcję odpowiednio formatowane. Obliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km to stała łańcuchowa, literał w postaci napisu. Copyright Roman Simiński Strona : 17
Pierwszy program w języku C komunikacja z użytkownikiem Standardowe strumienie programu standardowy strumień wejściowy programu (ang. stdin), który jest zwykle skojarzony z klawiaturą; standardowy strumień wyjściowy programu (ang. stdout), który jest zwykle skojarzony z ekranem monitora; standardowy strumień wyjściowy błędów programu (ang. stderr), który jest zwykle skojarzony również z ekranem monitora. Strumienie stdin, stdout reprezentują normalny kanał komunikacji programu z użytkownikiem. Strumień stderr zarezerwowany jest do wyświetlania komunikatów diagnostycznych programu. Redyrekcja strumieni C:\>test.exe > wyjscie.txt C:\>test.exe < wejscie.txt C:\>test.exe < wejscie.txt > wyjscie.txt stdout stderr stdin Pamięć operacyjna Program jako proces Copyright Roman Simiński Strona : 18
Pierwszy program w języku C komunikacja z użytkownikiem Kosmetyka programu komunikat zawsze od początku nowego wiersza #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); return EXIT_SUCCESS; Znaki sterujące w napisach Znak sterujący Symbol Znaczenie \a BELL Sygnał dźwiękowy \b BS (backspace) Spacja wsteczna \n LF (newline, linefeed) Nowa linia \r CR (Carriage return) Powrót karetki \t TAB Tabulacja Copyright Roman Simiński Strona : 19
Pierwszy program w języku C deklarujemy zmienne Wprowadzamy zmienne, symulujemy obliczenia #include <stdlib.h> #include <stdio.h> Zmienne mogą być deklarowane na początku każdego bloku określonego nawiasami. int main() float dystans, paliwo, spalanie; printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); /* Dane wpisane na prób ę */ dystans = 500; paliwo = 37.45; spalanie = ( paliwo * 100 ) / dystans; Wyrażenia wykorzystujące operator przypisania = return EXIT_SUCCESS; Tekst zapisany w /* */ jest komentarzem, zawartość komentarza nie podlega kompilacji. float to typ zmiennopozycyjny, służący do reprezentowania liczb rzeczywistych pojedynczej precyzji. Copyright Roman Simiński Strona : 20
Pierwszy program w języku C deklarujemy zmienne Zmiana stanu pamięci, czyli wartości zmiennych się zmieniają Pamięć operacyjna Pamięć operacyjna Po deklaracji... Przypisanie... paliwo dystans?? spalanie?... paliwo dystans spalanie?... 37.45 500 paliwo = 37.45 ; dystans = 500 ; Pamięć operacyjna Przypisanie... paliwo dystans 37.45 500 spalanie = ( paliwo * 100 ) / dystans ; spalanie 7.49... Copyright Roman Simiński Strona : 21
Pierwszy program w języku C wyprowadzamy wyniki obliczeń Wyprowadzenie wyniku do strumienia wyjściowego programu #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() float dystans, paliwo, spalanie; printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); /* Dane wpisane na prób ę */ dystans = 500; paliwo = 37.45; spalanie = ( paliwo * 100 ) / dystans; printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", spalanie ); return EXIT_SUCCESS; Przyjrzyjmy się temu dokładniej... Copyright Roman Simiński Strona : 22
Pierwszy program w języku C wyprowadzamy wyniki obliczeń Koncepcja funkcji formatowanego wyjścia Funkcja printf wyprowadzane sformatowane dane do stdout. Pierwszy parametr funkcji, będący łańcuchem znaków, może zawierać specyfikacje przekształceń. printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", spalanie ); spalanie: 7.49 Sekwencje rozpoczynające się od znaku % stanowią specyfikacje przekształceń kolejnych parametrów funkcji printf: %d wyprowadza liczbę całkowitą dziesiętną, %f wyprowadza liczbę rzeczywistą, %c wyprowadza znak, %s wyprowadza napis. Liczba parametrów musi odpowiadać liczbie sekwencji formatujących. Ewentualna niezgodność nie będzie wykryta przez kompilator. Copyright Roman Simiński Strona : 23
Pierwszy program w języku C drobna optymalizacja Eliminujemy niepotrzebną zmienną #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() float dystans, paliwo, spalanie; printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); /* Dane wpisane na prób ę */ dystans = 500; paliwo = 37.45; spalanie = ( paliwo * 100 ) / dystans; printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", spalanie ); return EXIT_SUCCESS; printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); Copyright Roman Simiński Strona : 24
Pierwszy program w języku C wczytujemy dane Wczytujemy dane ze strumienia wejściowego #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() char linia[ 20 ]; float dystans, paliwo; Deklaracja 20-sto znakowej tablicy przeznaczonej do przechowywania napisów printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); printf( "Dystans : " ); gets( linia ); dystans = atof( linia ); printf( "Paliwo : " ); gets( linia ); paliwo = atof( linia ); Wyświetlenie zachęty, wczytanie napisu, konwersja do liczby rzeczywistej. printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); return EXIT_SUCCESS; Przyjrzyjmy się temu dokładniej... Copyright Roman Simiński Strona : 25
Pierwszy program w języku C wczytujemy dane Funkcje gets i atof Funkcja wczytuje łańcuch znaków ze strumienia wejściowego programu i zapisuje go w tablicy będącej parametrem wywołania. Na końcu łańcucha zapisywany jest znacznik końca napisu -- znak '\0'. gets( linia ) 500 + znak Enter Pamięć operacyjna linia 5 0 O 1 O 2 \O 3 4 17 18 19 Funkcja atof przekształca napis zawarty w tablicy będącej parametrem wywołania na odpowiadającą mu liczbę rzeczywistą. dystans paliwo 500.0 dystans = atof( linia ) Copyright Roman Simiński Strona : 26
Pierwszy program w języku C wczytujemy dane Funkcja gets jest niebezpieczna problem przepełnienia bufora To jest napis zbyt długi aby się zmieścić w 20-sto znakowym buforze + znak Enter Pamięć operacyjna linia gets( linia ) T 0 o 1 2 3 4 dystans paliwo j e s t n a p i s... 17 18 19 Nadmiarowe znaki wczytanego napisu niszczą zawartość komórek pamięci operacyjnej obok zmiennej linia. Copyright Roman Simiński Strona : 27
Pierwszy program w języku C wczytujemy dane Funkcja fgets jest bezpieczniejsza char linia[ 20 ]; printf( "Dystans : " ); fgets( linia, 20, stdin ); Funkcja fgets : Pierwszy parametr określa bufor, do którego mają być zapisane wczytywane dane. Drugi parametr określa N maksymalną pojemność bufora, uwzględniającą miejsce na znacznik końca napisu. Trzeci parametr określa strumień (plik), z którego funkcja ma odczytywać dane, może to być również standardowy strumień wejściowy stdin. Działąnie funkcji kończy się gdy funkcja odczyta N 1 znaków lub wcześniej zostanie odczytany znak nowego wiersza (Enter). Znacznik końca napisu dopisywany jest na jego końcu. Copyright Roman Simiński Strona : 28
Pierwszy program w języku C wczytujemy dane Mimo użycia bezpieczniejszej funkcji też można popełnić błąd char linia[ 20 ]; printf( "Dystans : " ); fgets( linia, 80, stdin ); Również w tym przypadku bufor może się przepełnić. Aby tego uniknąć stosuje się stałe symboliczne. Taka stała to identyfikator, reprezentujący pewną wartość. #define MAKS_DL 20 char linia[ MAKS_DL ]; printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); Copyright Roman Simiński Strona : 29
Pierwszy program w języku C wczytujemy dane Program po modyfikacjach #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #define MAKS_DL 20 int main() char linia[ MAKS_DL ]; float dystans, paliwo; printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); dystans = atof( linia ); printf( "Paliwo : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); paliwo = atof( linia ); printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 30
Pierwszy program w języku C dane nie muszą być poprawne Zabezpieczenie przed cwaniaczkami co wpiszą ujemne wartości ;-) #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <math.h> #define MAKS_DL 20 int main() char linia[ MAKS_DL ]; float dystans, paliwo; printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); dystans = fabs( atof( linia ) ); printf( "Paliwo : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); paliwo = fabs( atof( linia ) ); Wyznaczenie modułu liczby będącej rezultatem funkcji atof. printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 31
Pierwszy program w języku C dane nie muszą być poprawne Zabezpieczenie przed dzieleniem przez zero #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <math.h> int main() printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); dystans = fabs( atof( linia ) ); printf( "Paliwo : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); paliwo = fabs( atof( linia ) ); Instrukcja alternatywy if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); else printf( "Nie dokonam obliczen dla takiego dystansu." ); return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 32
Pierwszy program w języku C dane nie muszą być poprawne Instrukcja warunkowa if( wyrażenie ) instrukcja Instrukcja alternatywy if( wyrażenie ) instrukcja_1 else instrukcja_2 wyrażenie prawda prawda wyrażenie fałsz fałsz instrukcja instrukcja_1 instrukcja_1 Instrukcja warunkowa czy alternatywy? Operator!= oznacza różne, nierówne if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); else printf( "Nie dokonam obliczen dla takiego dystansu." ); Średnik! Copyright Roman Simiński Strona : 33
Pierwszy program w języku C wersja prawie ostateczna Program po modyfikacjach czego tu brakuje? #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <math.h> #define MAKS_DL 20 int main() char linia[ MAKS_DL ]; float dystans, paliwo; printf( "\nobliczam ile Twoj pojazd spala paliwa na 100 km\n" ); printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); dystans = fabs( atof( linia ) ); printf( "Paliwo : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); paliwo = fabs( atof( linia ) ); if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); else printf( "Nie dokonam obliczen dla takiego dystansu." ); return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 34
Pierwszy program w języku C wersja prawie ostateczna Program po modyfikacjach daj szansę użytkownikowi, niech zdąży przeczytać! #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <math.h> #define MAKS_DL 20 int main() if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); else printf( "Nie dokonam obliczen dla takiego dystansu." ); printf( "\nnacisnij Enter by zakonczyc program..." ); getchar(); return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 35
Pierwszy program w języku C zignorowane rezultaty funkcji Dlaczego wywołując funkcje gets, fgets i getchar ignorujemy ich rezultat? Jeżeli rezultatem gets i fgets jest wartość NULL, to oznacza, że odczytany został znacznik końca strumienia lub wystąpił błąd. W przeciwnym wypadku jest OK. Testowanie rezultatu funkcji fgets (gets) printf( "Dystans : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) dystans = fabs( atof( linia ) ); else printf( "\nblad odczytu dystansu." ); Rezultatem funkcji getchar jest znak... char c; c = getchar();... ale ten znak nie jest przecież nikomu potrzebny! Tak napisze większość programistów... getchar(); Tak napisze programista-esteta... ( void )getchar(); Copyright Roman Simiński Strona : 36
Pierwszy program w języku C wykorzystanie rezultatu funkcji fgets Testowanie rezultatu funkcji fgets rozwiązanie naiwne int main() printf( "Dystans : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) dystans = fabs( atof( linia ) ); else printf( "\nblad odczytu dystansu." ); printf( "Paliwo : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) paliwo = fabs( atof( linia ) ); else printf( "\nblad odczytu paliwa." ); if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); else printf( "Nie dokonam obliczen dla takiego dystansu." ); printf( "\nnacisnij Enter by zakonczyc program..." ); getchar(); return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 37
Pierwszy program w języku C wykorzystanie rezultatu funkcji fgets Testowanie rezultatu funkcji fgets nadużycie instrukcji return int main() printf( "Dystans : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) dystans = fabs( atof( linia ) ); else printf( "\nblad odczytu dystansu." ); return EXIT_FAILURE; printf( "Paliwo : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) paliwo = fabs( atof( linia ) ); else printf( "\nblad odczytu paliwa." ); return EXIT_FAILURE; return EXIT_SUCCESS; Copyright Roman Simiński Strona : 38
Pierwszy program w języku C wykorzystanie rezultatu funkcji fgets Testowanie rezultatu funkcji fgets filtrowanie błędów int main() printf( "Dystans : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) dystans = fabs( atof( linia ) ); printf( "Paliwo : " ); if( fgets( linia, MAKS_DL, stdin )!= NULL ) paliwo = fabs( atof( linia ) ); if( dystans!= 0 ) printf( "Spalanie %4.2f l na 100 km", ( paliwo * 100 ) / dystans ); else printf( "Nie dokonam obliczen dla takiego dystansu." ); else printf( "\nblad odczytu paliwa." ); else printf( "\nblad odczytu dystansu." ); printf( "\nnacisnij Enter by zakonczyc program..." ); Copyright Roman Simiński Strona : 39
Pierwszy program w języku C defensywne podejście do wczytywania dystansu Nie pozwalamy na wprowadzenie 0-ego dystansu do printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); dystans = atof( linia ); if( dystans <= 0 ) printf( "Prosze wprowadzic prawidlowy dystans\n" ); while( dystans <= 0 ); Technika programowania defensywnego Instrukcja iteracyjna do-while do instrukcja while( wyrażenie ); lub Copyright Roman Simiński Strona : 40 do ciąg instrukcji while( wyrażenie ); Instrukcja do-while wykonuje się dopóty, dopóki wyrażenie jest prawdziwe. W języku C wyrażenie jest fałszywe jeżeli ma wartość zero, każda wartość niezerowa traktowana jest jako prawda.
Pierwszy program w języku C na zakończenie Pozostaje jeszcze jeden nierozwiązany problem printf( "Dystans : " ); fgets( linia, MAKS_DL, stdin ); dystans = fabs( atof( linia ) ); Co się stanie, gdy użytkownik nie wpisze prawidłowej liczby? Należy sprawdzić, czy wczytany napis zawiera prawidłową liczbę. Ale tym zajmiemy się później.... Copyright Roman Simiński Strona : 41
Podsumowanie programu przykładowego Należy pamiętać, że: Każdy program w języku C/C++ musi posiadać funkcję main. Od niej rozpoczyna się wykonanie programu. Funkcja main według standardu ANSI C powinna zwracać wartość całkowitą, stanowiącą kod zakończenia programu przekazywany systemowi operacyjnemu lub procesowi rodzicowi. Każda funkcja posiada swoje ciało ujęte w nawiasy klamrowe. Zakończenie wykonania funkcji następuje wraz z osiągnięciem klamry zamykającej ciało funkcji lub po napotkaniu instrukcji powrotu z podprogramu instrukcji return. Wartość umieszczona po tej instrukcji stanowi rezultat funkcji. Instrukcja return może wystąpić w ciele funkcji wielokrotnie, w miejscach dozwolonych syntaktyką języka. Zmienne wewnątrz funkcji wolno deklarować na początku każdego bloku. Na etapie deklaracji zmienne mogą być inicjowane. Copyright Roman Simiński Strona : 42
Podsumowanie programu przykładowego Należy pamiętać, że: W języku C nie ma funkcji standardowych. Wszystkie funkcje pochodzą z bibliotek lub są napisane przez programistę. Aby kompilator mógł sprawdzić poprawność wywołania funkcji bibliotecznych wykorzystuje się pliki nagłówkowe. Zawierają one informacje o typie rezultatu funkcji, parametrach i są włączane do kodu źródłowego programu dyrektywą #include. Wywołanie funkcji bez włączenia odpowiedniego pliku nagłówkowego nie spowoduje błędu kompilacji (ang. error) a jedynie ostrzeżenie (ang. warning), a kod wynikowy zostanie wygenerowany. Jednak, być może, wywołanie funkcji jest nieprawidłowe, zatem i działanie programu może być niepoprawne. W instrukcji if-else, przed słowem kluczowym else występuje średnik. W języku C średnik nie rozdziela instrukcji, a kończy je. Instrukcja iteracyjna do-while pozornie odpowiada pascalowej instrukcji repeatuntil. Różnica polega na interpretacji warunku w do-while iteracja jest przerywana gdy warunek przestanie być prawdziwy, w repeat-until iteracja przerywana jest, gdy warunek zacznie być prawdziwy. Copyright Roman Simiński Strona : 43