Einführung in die Programmiersprache C

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1 Einführung in die Programmiersprache C 3 Typen und Speicherverwaltung Alexander Sczyrba Robert Homann Georg Sauthoff Universität Bielefeld, Technische Fakultät

2 Literatur (2) Kernighan and Ritchie, The C Programming Language, 2nd Edition. Prentice-Hall, ANSI/ISO C99 Standard ( ISO/IEC 9899:1999(E) ) Harbison and Steele, C: A Reference Manual. Prentice-Hall, van der Linden, Expert C programming. Prentice-Hall, 1994.

3 Wiederholung s2int() lehrreiche Übung, sonst Verwendung schon existierender Bibliotheksfunktionen (hier: atoi()) while (ptr++) vs. while (*ptr++)

4 Operatorprioritäten Operator Assoziativität [] (). -> links ! Vorzeichen & (Ref) * (Deref) rechts type cast rechts * / % links + - links << >> links < > <= >= links ==!= links & links ˆ links links && links links? : rechts = += *=... rechts, links

5 Nachtrag: Bild mit Pointern int i; int j; int *p; char str[]="hello!"; char *sptr, *s2; p = &j; *p = 5; sptr = str; ++sptr; s2 = "something"; (IP16) Stack 0x07d0 i 0x07d j 0x07d4 0 7 d 2 p 0x07d6 h e str 0x07d8 l l 0x07da o! 0x07dc \0 0x07de 0 7 d 7 sptr 0x07e0 8 f 0 0 s2

6 Arrays in Prototypen Beispiel 1 / zwei a e q u i v a l e n t e D e k l a r a t i o n e n : / 2 void fun ( short a r r a y [ ] ) ; 3 void fun ( short a r r a y ) ; 4 5 / nochmal zwei a e q u i v a l e n t e 6 D e k l a r a t i o n e n : / 7 i n t main ( i n t argc, char argv [ ] ) ; 8 i n t main ( i n t argc, char argv ) ; 9 10 // geht nicht: 11 void f ( void ) 12 { 13 char broken [ ] ; / G r o e s s e unbekannt / 14 }

7 Arrays vs. Pointer Äquivalenz in Ausdrücken Beispiel 1 a [ i ] = 3 + b [ x ] ; 2 ( a + i ) = 3 + ( b + x ) ; in einer Parameterdefinition einer Funktion Beispiel 1 fn ( char s t r ) ; 2 f n ( char s t r [ ] ) ;

8 Arrays vs. Pointer Nicht-Äquivalenz in einer Definition Beispiel 1 char a [ 1 0 ] = " foo " ; 2 char b = " foo " ; 3 a = b ; / F e h l e r! / 4 b = &a ; / & u e b e r f l u e s s i g / in einer extern Deklaration (kommt später) es wird unterschiedlicher Code erzeugt

9 Typdeklarationen Bisher: Deklaration von Pointer auf Daten einfache Deklarationen wie long i; unsigned char c; Auch möglich: komplexere Deklarationen mit Arrays/Pointern Deklaration von Pointer auf Funktionen

10 Funktionspointer int fun(void) { /*... */ } int main(void) { int i; int (*funptr)(void); } i = fun(); funptr = fun; i = funptr(); return 0; 0x1230 0x1232 Code Stack b 0 i funptr

11 Funktionspointer Beispiel 1 #i n c l u de < s t d i o. h> 2 3 s t a t i c long add ( long a, long b ) { return a + b ; } 4 5 s t a t i c long mul ( long a, long b ) { return a b ; } 6 7 s t a t i c long p r o c e s s ( long a, long b, 8 long ( fun )( long, long ) ) 9 { 10 return fun ( a, b ) ; 11 } i n t main ( void ) { 14 p r i n t f ( "%l d % l d \n", 15 p r o c e s s ( 2 3, 4 2, add ), p r o c e s s ( 2 3, 4 2, mul ) ) ; 16 return 0 ; 17 }

12 Lesen/Schreiben von Typdeklarationen right-left rule 1 Finde den Bezeichner. 2 Lies nach rechts bis ) oder Ende der Deklaration. Auf dem Weg dorthin: [/*... */] Array von... (/*... */) Funktion... mit Rückgabetyp... 3 Lies nach links bis ( oder Anfang der Deklaration. Auf dem Weg dorthin: * Pointer auf... 4 Falls in Klammer: Klammer verlassen, goto 2.

13 Right-left rule Beispiel char (*(*Autsch[3])(void))[5] Autsch ist ein Array von 3 Pointern auf Funktionen ohne Argumente, die Pointer zurückgeben auf Arrays von 5 chars. Auf englisch etwas leichter...

14 Definition zusammengesetzter Typen Definition struct name { type1 komponente_1; };. typen komponente_n; Typen der Komponenten können auch zusammengesetzte Typen sein struct ist Teil des Typnamens

15 Definition zusammengesetzter Typen Beispiel 1 s t r u c t p a i r { i n t a ; i n t b ; } ; 2 s t r u c t bar { s t r u c t p a i r p ; i n t i ; } ; 3 4 void foo ( void ) 5 { 6 s t r u c t p a i r o, p = { 0, 1 } ; 7 s t r u c t p a i r q = &p ; 8 o = p ; 9 p. a = 2 3; 10 q >b = 42 ; 11 ( q ). b = 4 2; 12 (&p) >a = 7 ; s t r u c t bar a ; 15 a. p. a = 666; 16 a. p = o ; 17 }

16 Typedef Mit typedef werden Typsynonyme definiert. Allgemein: typedef type synonym; Beispiel 1 typedef unsigned int my_size ; 2 3 typedef struct { int a; int b;} p a i r ; 4 / s c h o e n e r h i n g e s c h r i e b e n : / 5 typedef struct 6 { 7 int a; 8 int b; 9 } p a i r ; typedef struct pair { int a; int b;} p a i r ; 12 typedef long (*fun)(long, long) ;

17 Dynamische Speicherverwaltung (Heap) malloc(), calloc(), realloc(), free() API in den manpages, also z.b. $ man malloc bzw. $ man -s 3C malloc Größe eines von einem Pointer referenzierten Speicherblocks ist nicht am Pointer selbst ablesbar Größenangabe muß mitgeführt werden alternativ: Datenblock enthält speziellen Wert, der das Ende des Blocks anzeigt (Sentinel)

18 Übung Implementiere einen Datentyp stack und dazugehörige Funktionen int stack_init(stack *s, size_t n); Initialisiert Stack s für n Integer, n 0. int stack_push(stack *s, int value); Stack soll automatisch vergrößert werden, wenn nötig. int stack_pop(stack *s, int *value); Underflow soll durch Rückgabewert angezeigt werden. void stack_delete(stack *s); Verwendeter Speicher wird freigegeben. Die Rückgabewerte sollen Fehlerzustände anzeigen: 0 kein Fehler!= 0 Fehler