Programmieren in C - lab4inf.fh-muenster.de · –CYGWIN GDB Debugger bestätigen. • Nach dem ersten Ausführen braucht die Debugger Umgebung nicht mehr bestätigt werden. Mit der

Prof. Dr. Nikolaus Wulff

Programmieren in CProgrammieren in C

Eine Einführung in die Programmiersprache C

© Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 2

Der Anfänger sollte nicht entmutigt sein,wenn er nicht die Voraussetzungen besitzt,um die Voraussetzungen zu verstehen ...


Entwicklungsumgebung

• Alle Übungen und Praktika lassen sich auch von zu Hause aus bearbeiten. Es werden nur OpenSource Werkzeuge verwandt.

• Als Entwicklungsumgebung dient die Eclipse IDE.– Einheitliche Umgebung für Java und C.

– Minimierter einmaliger Lernaufwand.

• Der OpenSource gcc Compiler kann auch unter Windows, nach der Installation von Cygwin oder MinGW, verwendet werden...

• Sourcen können per Git/CVS auch von zu Hause aus ein- und ausgechecked sowie bearbeitet werden.


Literatur

• B.W. Kernighan und D.M. Ritchie, Programmieren in C, 2.te Auflage ANSI C,

1978 &1988, ISBN 3-446-15497-3• C.L. Tondo und S. E. Gimpel,

Das C-Lösungsbuch zu K&R1989, ISBN 3-446-15946-0

• M. McGrath, C Programming in easy steps, 2.te Auflage, 2006, ISBN 1-84078-323-0

• H. Erlenkötter, Programmieren in C, 4.te Auflage 2001, ISBN 3-499-60074-9, in der ST Bibliothek von Studenten empfohlen „grünes Buch“...

• Sowie weitere Bücher der ST Bibliothek.


Agenda

• Elementare Einführung• C Programm Syntax• Datentypen, Variablen und Konstanten• Operatoren und Ausdrücke• Kontrollstrukturen• Funktionen und Programmstruktur• Zeiger und Felder• Strukturen• Ein- / Ausgabe• Bibliotheksfunktionen


Kurze Historie von C

• C wurde Anfang der siebziger Jahre von Kernighan und Ritchie für das UNIX Betriebssystem entwickelt.

• C ist eine sehr systemnahe Sprache, die es ermöglicht (fast) ohne Assembler auszukommen.

• ANSI C wurde 1988 standardisiert und existiert für nahezu alle Betriebssysteme.

• 1983 wurde die objektorientierte Erweiterung C++ von Bjarne Stroustrup in den Bell Laboratorien entwickelt.

• Viele Sprachen wie z.B. Java, C#, Perl, PHP, etc. besitzen eine C ähnliche Syntax und sind – bis auf die objektorien-tierten Konzepte – mit C Kenntnissen leicht zu erlernen.


ProgrammiersprachenAssembler

Fortran

Algol

Simula Pascal

C

C++

Smalltalk-72 CLU

Modula2Ada

Oberon

Turbo-Pascal

beta

Eiffel

Lisp

LispFlavors

LispCLOS

BCPL

Modula3

Smalltalk

Smalltalk-76

Java

PL/1

Cobol

C#

1950

1960

1980

1970

2000

1990

OO-Sprachen


C in der Nussschale

• Ein Programm besteht aus einer Menge von Anweisungen für den Computer.

• In den höheren Programmiersprachen sind diese Anweisungen in einer dem Menschen verständlichen, lesbaren Form notiert, dem sogenannten Quelltext ( Sourcecode).

• Dieser besteht aus einer Folge von Zeichen:– Den Buchstaben a-z, A-Z sowie dem Unterstrich _– Den Ziffern 0-9– Sonderzeichen und dem Leerzeichen

• Die Syntax der Sprache bestimmt die erlaubten Ausdrücke, die verwendet werden dürfen.


C in der Nussschale cont.

• C Quelltexte bestehen aus Anweisungen.

• Anweisungen können zu Blöcken zusammenge-fasst werden, die durch geschweifte Klammern {} eingeleitet und beendet werden.

int x;x = 2+3;

Eine Variable x wird definiertund mit dem Wert 2+3=5 belegt.

if(x>4) { y = 2;}

Nur wenn die Variable x einen Wert größer als 4 hat wird der Block ausgeführt...


C in der Nussschale cont.

• C kennt verschiedene Datentypen, wie z. B. Ganzzahlen (int), die reellen Zahlen (float) oder auch einzelne Zeichen (char) und Zeichenketten.

• Bevor eine Variable verwendet werden kann, muss diese entsprechend definiert werden.

• Einer definierten Variable wird zur Laufzeit ein entsprechender Speicherplatz zugewiesen.

int g;float r;char z;

Drei Variablen vom Typ Integer,Gleitkommazahl und Zeichen werdendefiniert. Die Namen/Bezeichner g, r und z sind willkürlich gewählt.

Typ Bezeichner


Anweisungen und Sätze

• Anweisungen werden zu Sätzen zusammengefasst.

• Ein Satz wird durch ein Semikolon beendet:

• Dieser Satz bedeutet: Multipliziere die Zahl 2 mit der Zahl 3.14 und weise das Ergebnis einer Variablen mit dem symbolischen Namen „zpi“ zu.

• Zuerst wird die rechte Seite des Satzes (Anweisung Multipliziere) anschließend die linke Seite des Satzes (Anweisung Wertzuweisung des Ergebnisses an „zpi“) ausgeführt.

zpi = 2 * 3.14;


Ein erstes Programm

• Wir erstellen das Programm „HelloWorld.exe“.

• HelloWorld ist sehr einfach und gibt nur den Text „Hello, World“ auf der Konsole aus...

• Jedes C Programm besitzt eine main Funktion, die vom Betriebssystem beim Start gerufen wird.

• Die main Funktion gibt nach der Abarbeitung an das Betriebssystem einen Rückgabewert zurück, der signalisiert, ob der Aufruf erfolgreich war (return 0) oder ein Fehler passierte, z.B. (return -1).


/**

* Der C Klassiker

*/

#include <stdio.h> /* Standard I/O Bibliothek einbinden */

/* main-Funktion ist der C Einstiegspunkt */

int main() {

/* Hello World per Funktion printf ausgeben */

printf("Hello, World");

/* Das Programm mit return Wert 0 beenden */

return 0;

}

Hello World in C

• Die main-Funktion gibt die Zeichenkette „Hello, World“ mit der Bibliotheksfunktion printf aus.

• Die Funktion printf wird in der Datei stdio.h deklariert und per include Anweisung bekannt gemacht.

• Mit /* ... */ werden Kommentare in den (Quell)Text eingebunden.

1

2

0

3


Vom Quelltext zum Programm

• Die „Hello World“ Anweisungen werden in einer Textdatei Hello.c abgespeichert.

• Damit daraus ein ablauffähiges Programm wird muss der Quelltext in Maschinencode übersetzt werden.

• Je nach Betriebssystem und verwendeten Compiler geschieht dies in mehreren Schritten:– Der Compiler erzeugt eine Objekt Datei

– Der Linker bindet diese mit Betriebssystemroutinen zum ausführbaren Programm


Compile & Link Schritte

• Erstellen des Quelltext.

• Übersetzen

• Binden/Linken mit den Bibliotheksfunktionen des Betriebsystems.

• Test und Ausführung der Anwendung.

• Die einzelnen Schritte können manuell per Hand als auch automatisiert durchgeführt werden.

Hello.c

Hello.obj

Hello.exe

Compiler

Linker

stdio.h

Bibliotheks-funktionen


Der Entwicklungszyklus

• Programmierung ist ein zyklischer Prozess:– Quellcode erstellen

– Quellcode übersetzen

– Programm testen

• Durch Testen kann man die Anwesenheit von Fehlern zeigen, niemals aber deren Abwesenheit!

Testen(Debugging) Compilieren

Editieren


Programmieren mit Notepad


HelloWorld in Aktion

Compile:

Aufruf:


Entwickung mit der Eclipse IDE

Ausgaben von gcc

Quelltext Hello.c

Projekt Struktur


Edit, Compile und Execute

• In der IDE wird der Quelltext editiert,

• anschließend (automatisch) compiliert

• und direkt ausgeführt– Hierzu die ausführbare Datei HelloWorld.exe selektieren

– das Kontextmenu mit der rechten Maus öffnen

– und „run as lokal C/C++ Application“ auswählen

– CYGWIN GDB Debugger bestätigen.

• Nach dem ersten Ausführen braucht die Debugger Umgebung nicht mehr bestätigt werden. Mit der grünen Pfeiltaste lässt sich das Programm direkt starten oder per „Wanzensymbol“ debuggen.


Programmstart in der IDE

Konsolenausgaben von HelloWorld.exe

Debugger

Prog. Start


Textausgabe per printf

• Die Funktion printf ist kein Bestandteil der C Sprache sondern gehört zur C Bibliothek.

• printf gestattet eine formatierte Ausgabe:

• Die Formatzeichenkette ist zwingend, weitere Argumente 1, ..., N sind optional.

• Die Formatanweisung bestimmt wie die Argumente ausgegeben werden sollen und gestattet vielerlei Formatierungen...

printf(<Format>,<arg1>,...,<argN>);


• Zu jedem C Datentypen gehört eine entsprechende Formatanweisung, die mit dem %-Zeichen markiert wird:

• Zusätzlich erfolgt mit %o und %x eine oktale und hexadezimale Ausgabe von Ganzzahlen.

Textformatierung

BedeutungTyp%...

Einzelnes Zeichencharc

E oder F Darstellungfloat, doubleg, G

Reelle Zahl (m.ddddE±xx)float, doublee, E

Zeichenkettechar*s

Reelle Zahl (m.dddddd)float, doublef

Ganzzahl (Integer)int, longd, i


Formatierte Ausgabe

• Die Formatanweisung enthält normalen Text sowie mit % eingeleitete Platzhalter für die auszugebenden Argumente.

• Die Anzahl an Stellen kann explizit gemacht werden.

• Zusätzlich können „Escape Sequenzen“ angegeben werden:– \n neue Zeile, \t horz. Tabulator, \v vert. Tabulator, \a Signalton

• Bei Gleitkommazahlen lassen sich die Stellen vor und nach dem Komma sowie die Mantisse angeben.

// Ausgabe mit printfdouble pi = 3.1415926;float eps = 1.E-12;printf("%c \n",'a');printf("%f \t %d \n", pi, 4711);printf("%s","Zeichenkette");printf("%E \n", eps);

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Programmieren in C - lab4inf.fh-muenster.de · –CYGWIN GDB Debugger bestätigen. • Nach dem ersten Ausführen braucht die Debugger Umgebung nicht mehr bestätigt werden. Mit der