Programmieren in C Grundlagen C 4 Hochschule Fulda – FB AI Sommersemester 2014 Peter Klingebiel,...

Programmieren in C

Grundlagen C 4

Hochschule Fulda – FB AI

Sommersemester 2014

http://c-ai.rz.hs-fulda.de

Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ

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Anweisungen

• Anweisung im allgemeinsten Sinn:

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Ausdrücke 1

• Ausdrücke (siehe auch früherer Abschnitt)– Definitionen, Zuweisungen, …– arithmetische, logische, … Operationen, …

• Bei Zuweisungen zu beachten: gültiger l-value und r-value– l-value (left, location) Variable mit Speicherplatz– r-value (right, read) auswertbarer Ausdruck

• Beispiel:int i, j;i = 9 / 3; /* gültiger l-value */45 = j; /* ungültiger l-value */

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Ausdrücke 2

• Sind die Zuweisungen korrekt?

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Blöcke 1

• Zusammenfassung mehrerer Anweisungen• Geklammert mit { }• v.a. bei Funktionen, Kontrollstrukturen, aber

auch lokale Blöcke, Unterblöcke• zur Definition z.B. von lokalen Variablen,

insbesondere Hilfsvariablen• legt Lebensdauer von Variablen fest• legt Sichtbarkeit (Scope) von Variablen fest• Bei Namensgleichheit ist Variable des

innersten Blocks sichtbar

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Blöcke 2

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Kontrollstrukturen

• Kontrolle des Programmablaufs abhängig von Ergebnis von Ausdrücken

• Selektionen / bedingte Anweisungen– Einfache Alternative if … else– Mehrfache Alternative if … else if … else– Fallunterscheidung switch

• Iterationen / Schleifen– Abweisende Schleife while– Annehmende Schleife do … while– Laufanweisung for

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Selektionen 1

• Bedingte Anweisung if• Syntax:if (ausdruck) anweisung

• Struktogramm

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Selektionen 2

• Bedingte Anweisung if … else if (ausdruck) anweisungelse anweisung

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Selektionen 3

• Anweisung kann ein Block sein, bei mehreren Ausdrücken Verwendung von { } notwendig

• Beispiel:int c, i;...c = getchar();

if (c != EOF) { if(i < 32) { putchar(c); i++ }}

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Selektionen 4

• Beispiel: Zeichen groß klein und vice versaint c;...c = getchar();if ( (c >= 'A' && c <= 'Z') || (c >= 'a' && c <= 'z')){ if (c >= 'A' && c <= 'Z') c = c – 'A' + 'a'; else c = c – 'a' + 'A';}...

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Selektionen 5

• Beispiel: ctoggle.c

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Selektionen 6

• Mehrfache Alternative if…else if…else if (ausdruck_1) anweisung_1else if(ausdruck_2) anweisung_2else if(ausdruck_3) anweisung_3else if (ausdruck_n) anweisung_n... ...else /* kann auch fehlen */ anweisung_else

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Selektionen 7

• Syntaxdiagramm

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Selektionen 8

• Mehrfache Alternative / Fallunterscheidungswitchswitch(ausdruck){ case k1: anweisung_1;

break; case k2: anweisung_2; break; . . . default: anweisung_default;}

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Selektionen 9

• Syntaxdiagramm

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Selektionen 10

• Beispielenum color { red, green, blue };enum color col = red;switch(col) { case red: printf("Farbe: rot\n"); break; case green: printf("Farbe: grün\n"); break; case blue: printf("Farbe: blau\n"); break; default: printf("Farbe: nicht definiert!\n");}

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Selektionen 11

• Beispiel: lettercount.c

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Selektionen 12

• Beispiel: mydraw3.c

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Iterationen 1

• Abweisende Schleife while, manchmal auch kopfgesteuerte Schleife genannt

• Syntaxwhile (ausdruck) anweisung

• Bedingung ausdruck wird vor Ausführung vom Schleifenkörper anweisung geprüft

• Schleifenkörper wird nur ausgeführt, wenn Bedingung ausdruck wahr ist

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Iterationen 2

• Struktogramm

• Beispiel:int c;while ((c = getchar()) != EOF){ putchar(c);}

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Iterationen 3

• Nicht-annehmende Schleife do while, machmal auch: fußgesteuerte Schleife

• Syntaxdo anweisungwhile (ausdruck)

• Bedingung ausdruck wird erst am Ende des Schleifenkörperts geprüft

Schleife wird mindestens einmal durchlaufen

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Iterationen 4

• Struktogramm

• Beispielchar *s1, *s2;do *s2++ = *s1++;while (*s1);

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Iterationen 5

• Beispiel: stringcopy() mit while -Schleifevoid stringcopy(char *s1, char *s2){ while(*s1) *s2++ = *s1++; *s2 = '\0';}

• Beispiel: void stringcopy mit do-Schleifevoid stringcopy(char *s1, char *s2){ do *s2++ = *s1++; while(*s1);}

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Iterationen 6

• Laufanweisung oder abweisenden Schleife mit for

• Syntaxfor(ausdruck1; ausdruck2; ausdruck3) anweisung

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Iterationen 7

• Beispiel: Summenbildung von 1 … 100int x, i;

x = 0;for (i = 1; i <= 100; i++) x = x + i;

• eine Alternativeint x, i;

for (x = 0, i = 1; i <= 100; i++) x += i;

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Iterationen 8

• for-Schleife ist eigentlich eine while-Schleifeausdruck1while(ausdruck2){ anweisung ausdruck3}

• Beispiel: stringcopy() mit forvoid stringcopy(char *s1, char *s2){ for ( ; *s1; s1++, s2++) *s2 = *s1; *s2 = '\0';}

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Iterationen 9

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Iterationen 10

• Schleifensteuerung• break

– bricht die Ausführung der Schleife bzw. switch-Anweisung ab und verlässt diese

• continue– bricht den aktuellen Schleifendurchlauf ab– setzt mit Ausführung des Schleifenkopfes fort

• Endlosschleifewhile(1) ...for(;;) ...

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Iterationen 11

• Beispiel: eingabegesteuertes Programmint c;while(1) { c = getchar(); if(c = 'Q') break; switch(c) { case 'A': funca(); break; case 'B': funcb(); break; ... }}

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Funktionen 1

• Funktionen sind Programmteile (Blöcke) mit Namen, ggfs. Parametern und ggfs. einem Rückgabewert

• elementare Bausteine für Programme– gliedern umfangreiche Aufgaben in kleinere

Komponenten– reduzieren Komplexität– Wiederverwendung von Komponenten– verbergen Details der Implementierung vor

anderen Programmteilen (black box)

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Funktionen 2

• dienen der Abstraktion• Name und Parameter abstrahieren

– vom tatsächlichen Programmstück– von Darstellung und Verwendung der Daten

• Verwendung– mehrfach benötigte Programmstücke werden

einmal erstellt und können durch Angabe des Funktionsnamens aufgerufen werden

– schrittweise Abstraktion möglichEntwurf top-down oder bottom-up

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Funktionen 3

• Beispiel: Summenbildungint summe(int a, int b){ int sum = 0, i; for(i = a; i <= b; i++) sum += i; return(sum);}

• Beliebig immer wieder verwendbar:s1 = summe(20, 50);s2 = summe(2, 120);

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Funktionen 4

• Beispiel

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Funktionen 5

• vor Programmstart

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Funktionen 6

• Programmstart: Speicherreservierung

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Funktionen 7

• Kopieren des aktuellen Parameters a

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Funktionen 8

• Aufruf der Funktion quadrat()

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Funktionen 9

• In Funktion quadrat(): berechnen

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Funktionen 10

• Returnwert liefern in a kopieren

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Funktionen 11

• Rückkehr aus quadrat() nach main()

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Funktionen 12

• Nach Rückkehr

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Funktionen 13

• Funktionsdefinition• Schnittstelle (Typ, Name, Parameterliste)• Typ

– Datentyp, der von Funktion zurückgeliefert wird– Kann beliebiger Typ sein– void kein Rückgabewert (Prozedur)

• Name – Bezeichner kann beliebig gewählt sein– keine Schlüsselworte

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Funktionen 14

• Syntaxdiagramm

• Beispielint add(int a, int b){ r = a + b; return(r);}

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Funktionen 15

• Formale Parameter

• beliebiger Typ, beliebiger Bezeichner• formale Parameter Platzhalter für aktuelle

an Funktion übergebene Parameter• in Funktion wie vorbelegte lokale Variable

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Funktionen 16

• Beliebiger Block mit {} geklammert• Zusätzliche Anweisung return(ausdruck)

Rückkehr aus der Funktion• Bei void-Funktion: nur return• Nach Rückkehr aus Funktion Programm

wird nach Funktionsaufruf fortgesetzt• Typ von Ausdruck und Funktion müssen

übereinstimmen• Klammern bei return können entfallen

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Funktionen 17

• Aufruf einer Funktion

– jeder Funktionsaufruf ist ein Ausdruck– void-Funktionen können keine Teilausdrücke sein

wie Prozedur in anderen Sprachen

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Funktionen 18

• Die Ausdrücke in der Parameterliste werden vor dem Sprung in die Funktion ausgewertet aktuelle Parameter

• Anzahl und Typen der Ausdrücke der aktuellen Parameter müssen mit denen der formalen Parameter in der Definition der Funktion übereinstimmen

• Die Auswertungsreihenfolge der Parameter-ausdrücke ist nicht festgelegt

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Funktionen 19

• Regeln für Funktionen• Funktionen werden global definiert, damit

keine lokalen Funktionen möglich• main() ist normale Funktion, die aber beim

Programmstart automatisch aufgerufen wird• Rekursion ist problemlos möglich:int fak(int n){ if(n == 1) return(1); else return(n * fak(n-1));}

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Funktionen 20

• Funktionen müssen deklariert sein, bevor sie aufgerufen werden können

• Name, Rückgabetyp und Parametertypen müssen dem Compiler bekannt sein

• Funktionsdefinition Funktion ist automatisch deklariert und bekannt

• sonst Prototype, z.B. in Headerdateityp name ( liste der parametertypen );

• Beispiele:double sin(double);double cos(double x);

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Funktionen 21

• Wdh: Parameterübergabe an Funktionen• call by value

– aktuelle Parameter werden in Speicherbereich der Funktion kopiert

– in Funktion: Änderungen nur lokal in Funktion

• call by reference– In C nur über Zeiger realisierbar– Adresse der Parameter werden in Funktion kopiert– Änderungen an Parametern Änderungen an den

originalen Variablen