Programmieren in C

Grundlagen C 5

Hochschule Fulda – FB AI

Sommersemester 2014

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

Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ

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Speichersegmentierung 1

• Programmcode und Programmdaten eines Programms werden von Betriebssystem in unterschiedliche Speichersegmente geladen

• Programmcode Textsegment• globale / statische Daten Datensegmente

– Konstanten– initialisierte Daten– nicht initialisierte Daten

• automatische Daten Stacksegment– Daten werden erst bei Eintritt in Block erzeugt

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Speichersegmentierung 2

• Beispiel (Sun Solaris)

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Speichersegmentierung 3

• Diskussion– Warum? Welche Vorteile hat das?

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Speichersegmentierung 4

• Beispiel: segment.c

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Speicherklassen 1

• Funktionen können nur global, d.h. ausserhalb von Blöcken definiert werden– Sichtbarkeit global– static Sichtbarkeit im Quelldateikontext

• Variablen können ausserhalb von Blöcken, d.h. global definiert werden– Sichtbarkeit global– static Sichtbarkeit im Quelldateikontext

• Variablen können innerhalb von Blöcken, d.h. lokal oder automatisch definiert werden

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Speicherklassen 2

• auto– nur innerhalb eines Blocks, Standardklasse

– Variable existiert / ist sichtbar nur im Block

• static– in Block: Variable erhält ihren Wert

– sonst: Variable/Funktion nur in C-Quelle sichtbar

• extern– Variable ist in anderer C-Quelle definiert

• register– Variable CPU-Register, hat keine Adresse!

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Lebensdauer 1

• Lebensdauer einer Variablen ist die Zeit,in der diese Variable Speicherplatz belegt

• lokale / automatische Variable– „lebt“, d.h. hat einen Speicherort vom Anfang bis

zum Ende des Blocks, in dem sie definiert ist– Speicherplatz wird bei Verlassen des Blocks

wieder freigegeben Variable ist ungültig!– Zugriff darauf ist dann undefiniert

• Globale oder statische Variable– „lebt“ vom Anfang bis zum Ende des Programms

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Lebensdauer 2

• Beispiel: lifetime.c

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Lebensdauer 3

• Diskussion– Welche Ausgaben erzeugt lifetime?

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Sichtbarkeit 1

• Der Sichtbarkeitsbereich (Scope) einer Variablen Programmabschnitt, in dem die Variable sichtbar/nutzbar/gültig ist

• Der Scope wird durch den Ort der Definition bzw. Deklaration der Variablen festgelegt– innerhalb eines Blocks sichtbar von der Stelle der

Definition bis zum Blockende– ausserhalb sichtbar von Stelle der Definition bzw.

Deklaration bis zum Ende der Quelldatei– mit static definierte Variablen sind nur im Modul

sichtbar

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Sichtbarkeit 2

• Globale Variable müssen ausserhalb von Blöcken definiert sein

• Variablen aus anderen Modulen (globale Variable) müssen explizit als extern deklariert werden

• Scope einer Funktion: Bereich auf Ebene des Programms, in der die Funktion nutzbar ist– global– sollte dann vor Nutzung bekannt sein (Prototype)– lokal nur im Modul bei Definition als static

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Sichtbarkeit 3

• Beispiel: 2 Module / Quelldateien

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Sichtbarkeit 4

• Beispiel: scope.c

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Sichtbarkeit 5

• Diskussion– Welche Ausgaben erzeugt scope?

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C-Preprozessor 1

• C-Preprozessor bearbeitet C-Quelltexte vor dem eigentlichen Compilerlauf

• reiner textueller Eingriff in den Quelltext• CPP hat eigene Syntax• # leitet CPP-Anweisungen ein• CPP-Anweisungen nicht mit ; terminiert!• Wichtige Funktionen von CPP:

– #include – Dateien einfügen – #define – Makros definieren– #if / #ifdef – Bedingte Compilierung

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C-Preprozessor 2

• #include – fügt den Inhalt anderer Dateien (sog. Headerfiles) in den Quelltext ein

• Includedateien enthalten i.w.– Deklarationen von Funktionen (prototypes)– Deklarationen von Datentypen– Deklarationen von externen/globalen Variablen– Definitionen von Konstanten (const)– Definitionen von Konstanten als CPP-Makro– Definitionen von CPP-Makros– Bedingte Compilierung

• CPP kann auch autonom verwendet werden

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C-Preprozessor 3

• Syntax:#include <filename.h>#include "filename.h"

• <filename.h> - fügt Headerdatei aus Standardinclude- und Systemverzeichnissen ein, z.B. /usr/include, die i.d.R. mit dem Compiler oder dem System mitgeliefert werden

• "filename.h" – fügt Headerdatei aus Benutzer-/Projektverzeichnissen ein, z.B. aus dem aktuellen Verzeichnis

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C-Preprozessor 4

• Beispiel: myincl.hputs("hallo");

• mydemo.cint main(void){#include "myincl.h" }

• nach CPP-Lauf:int main(void){puts("hallo");}

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C-Preprozessor 5

• #define – definiert ein Makro Textersatz#define makroname#define makroname ersatztext#undef makroname

• Beispiele: – #define UNIX - Makroname UNIX kann z.B.

bei bedingter Compilierung verwendet werden – #define EOF (-1) - Makroname EOF wird

durch Ersatztext (-1) ersetzt wie Konstante

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C-Preprozessor 6

• Beispiel: mydefs.h#define PI 3.141

• myprog.c#include "mydefs.h"int main(void){ double p = PI;}

• nach CPP-Lauf: int main(void){ double p = 3.141;}

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C-Preprozessor 7

• Parametrisierte Makros• Makroparameter werden in Ersatztext ersetzt • Beispiel:#define min(a, b) (a < b ? a : b)

• Quelltextint i = 2, j = 3, m;m = min(i, j);

• Nach CPP-Lauf:int i = 2, j = 3, m;m = (i < j ? i : j);

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C-Preprozessor 8

• Bedingte Compilierung Verändern des Quelltextes abhängig von CPP-Makros

• Syntax#if (expr1)#elif (expr2)#else#endif

• und#ifdef (symbol)#ifndef (symbol)

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C-Preprozessor 9

• Beispiel:proc1();#ifdef DEBUGputs("nach proc1");#endifproc2();

• Nach Aufruf von cpp:proc1();proc2();

• Nach Aufruf von cpp –DDEBUG:proc1();puts("nach proc1");proc2();

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C-Preprozessor 10

• Beispiel: cppdemo.h

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C-Preprozessor 11

• Beispiel: cppdemo.c

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C-Preprozessor 12

• Beispiel: Nach CPP-Lauf Sun Solaris

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C-Preprozessor 13

• Beispiel: Nach CPP-Lauf Windows

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C-Preprozessor 14

• Diskussion– Sinnvolle Verwendung von CPP?– Verbesserungen?

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C-Preprozessor 15

• Beispiel: cpptrap.c

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C-Preprozessor 16

• Beispiel: Nach CPP-Lauf Nebeneffekte!!

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C-Preprozessor 17

• Beispiel: Nutzung von CPP als reiner Text- bzw. Makroprozessor

• Geht, doch CPP ist dafür nicht vorgesehen, Alternativen sind z.B. m4 u.a.

• Includefile draw.inc

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C-Preprozessor 18

• Grafikdatei draw.txt

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C-Preprozessor 19

• Grafikausgabe draw.svgnach Aufruf von cpp –P draw.txt draw.svg