C- Kurs 05 Funk-onen. Dipl.- Inf. Jörn Hoffmann leipzig.de. Universität Leipzig Ins-tut für Informa-k Technische Informa-k

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1 C- Kurs 05 Funk-onen Dipl.- Inf. Jörn Hoffmann leipzig.de Universität Leipzig Ins-tut für Informa-k Technische Informa-k

2 Wiederholung Institut für Informatik C-Programm Präprozessor Direktiven Globale Deklarationen Typ Funktion(...) { [lokale Deklarationen] [Anweisungsfolge] }... int main(...) { [lokale Deklarationen] [Anweisungsfolge] } Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 2

3 Überblick Funktionen Funktionen Bilden Unterprogramme Dienen der Strukturierung Erlauben Wiederverwendung von Codeteilen Inhalt 1. Vereinbarung int pow(); 2. Festlegung int pow(int a) {return a*a;} 3. Aufruf pow(2); 4. Unterprogrammtechnik pow( pow(2) ); 5. Rücksprung return a*a; Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 3

4 Funktionsvereinbarung (Funktionsdeklaration) Syntax Funktionstyp Funktionsname ([Parametertyp [Parametername],...]); Beschreibung Funktionstyp gibt Wert der Funktion an Rückgabetyp Parametertyp Falls Parameter, dann Typ angeben C-Funktionen benötigen stets eine Parameterliste Parametername Bei Deklaration optional Für Verständnis hilfreich Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 4

5 Funktionsvereinbarung (Funktionsdeklaration) Wo? Globalen Deklarationsteil Headerdatei (.h) Zusammenfassung mehrerer Deklarationen Wiederverwendung in unterschiedlichen Modulen (C-Dateien) Beispiele void halt(); int pow(int a); double _exp(double); long mul(int a, int b); Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 5

6 Funktionsfestlegung (Funktionsfefinition) Syntax Funktionstyp Funktionsname ([Parametertyp Parametername,...]) { Anweisungen } Hinweis Parameternamen müssen angegeben werden da Platzhalter für Argumente Semantik 1. Call-by-Value Werte werden als Kopie der Argumente übergeben Ursprünglichen Argument bleiben in Funktion unverändert 2. Ausführung der Funktion Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 6

7 Funktionsaufruf Institut für Informatik Syntax Funktionsname ([Argument,...]); Beschreibung Funktionsname ist symbolischer Bezeichner der Speicheradresse Argument Argumentliste wird für Aufruf benötigt: f() Ohne Liste wird Speicheradresse ermittelt: f Anzahl und Typen durch Deklaration festgelegt Beliebiger, in Argumenttyp konvertierbarer Ausdruck verwendbar Verschachtelte Funktionsaufrufe erlaubt Aufruf kann als Operand verwendet werden Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 7

8 Funktionsaufruf Institut für Informatik Semantik 1. Werte aus Argumenten berechnen, ggf. Typ konvertieren 2. Werte als Kopie (call-by-value) übergeben 3. Funktion ausführen 4. Aufrufstelle wird mit Funktionswert ersetzen 5. Programmausführung fortsetzen Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 8

9 Hauptfunktion Institut für Informatik int main() Muss existieren Darf manuell nicht aufgerufen werden Deklaration und Definition fällt zusammen Typ int return Wert muss angegeben werden Vereinbarung: Rückgabewert 0 = korrekter Programmablauf Beispiel! int main()! {!!return 0;! }! int main(int argc, char *argv[])! {! for(int i=0; i < argc; i++)! printf("argument %d: %s\n", i, argv[i]);!! return 0;! }! Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 9

10 Unterprogramme Institut für Informatik Reale Welt Modellierung Problem Teilproblem A Teilproblem B Teilproblem A Hauptprogramm Aufruf UP A Aufruf UP B Aufruf UP A Unterprogramm A Unterprogramm B Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 10

11 Unterprogramme HP: UP1: UP2: UP3: ADR_1: UP1-Aufruf ADR_2: UP2-Aufruf ADR_3: UP3-Aufruf Rücksprung Rücksprung Rücksprung Rücksprung push(adr_1+1) push(adr_2+1) push(adr_3+1) pop ADR_1 + 1 pop ADR_1 ADR_2 + 1 pop ADR_3 ADR_2 + 1 ADR_1 + 1 Stapelspeicher Stapelspeicher Stapelspeicher Stapelspeicher Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 11

12 Funktionsrücksprung Institut für Informatik Rücksprung Implizit: Nach Abarbeitung der letzten Anweisung Zufälliger Rückgabewert Explizit (return) An beliebiger Stelle in Funktion Definierter Wert Syntax return [ Ausdruck ]; Semantik 1. Ausdruckswert in Funktionstyp konvertieren 2. Wert als Funktionswert zurückgeben 3. Programm an Aufrufstelle fortsetzen 4. I.d.R Auswertung des Rückgabewerts Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 12

13 I. Editieren: Bibliotheken Übersicht Quelldatei modul.c II. Übersetzen: Präprozessor Compiler Assembler Objektdatei modul.o Bibliothek III. Binden: ausführbares Programm a.out Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 13

14 Bibliotheken Deklarationen Header (.h) Zusammenfassung der Funktionsdeklarationen einer Bibliothek Einbindung mit #include <stdio.h> (Systemvz. /usr/include) #include name.h (Aktuelles Verzeichnis) Übersicht über die wichtigsten Header der Standardbibliothek <assert.h> Testhilfen <ctype.h> Zeichenverarbeitung isdigit,... <errno.h> Fehlernummern <float.h> Interne Datenformate (Gleitkommatypen) FLT_MAX,... <limits.h> Interne Datenformate (Ganzzahlige Typen) INT_MAX,... <local.h> Länderspezifische Darstellung von Zahlen <math.h> Mathematische Funktionen sin, cos,... <setjmp.h> Sprünge zwischen Funktionen <signal.h> Behandlung von Signalen <stdarg.h> Behandlung von Funktionen mit variabler Parameterzahl <stddef.h> Elementare Typen size_t, NULL,... <stdio.h> Ein-/ Ausgabe printf, scanf,... <stdlib.h> Diverse Hilfsroutinen malloc,... <string.h> Stringverarbeitung strcpy, strcat,... <time.h> Termine und Zeiten time

15 Bibliotheken Definitionen Bibliotheksarchive (.a,.so) Bereits übersetzte Definitionen Bibliothek kann unterschiedliche Header haben Namensgebung Statische Bibliothek : libname.a Dynamische Bibliothek : libname.so* Standartverzeichnisse /lib, /usr/lib Beispiel : C-Bibliothek Header: stdio.h, stdlib.h, string.h,... Archiv : libc.a Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 15

16 Bibliotheken Anzeigen Beispiele Bibliotheksfunktionen anzeigen (nm Bibliotheksname)!!!$cd /lib!!!!$nm libm.so less! Erläuterungen anzeigen (man C-Funktionsname) Blättern: u, d Beenden: q!!!$man sin!!!!$man printf!!!!! Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 16

17 Bibliotheken Erstellen Bibliothek Erstellen Objektdatei erzeugen : gcc -c bool.c Objektarchiv erzeugen : ar crs libbool.a bool.o Index erzeugen : ranlib libbool.a I. Editieren: Quelldatei modul.c II. Übersetzen: Präprozessor Compiler Assembler Objektdatei modul.o Bibliothek III. Binden: ausführbares Programm a.out Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 17

18 Bibliotheken Binder Binder engl. Linker Erzeugt ausführbares Programm Laden von Objektcode aus Objektdateien u. Archiven Automatisch bei libc.a Manuell über Compileroption Binderhinweis l Name Suchverzeichnis L Pfad Beispiel : Bibliothek libm in /usr/lib gcc wurzel.c lm o wurzel Beispiel : Bibliothek libbool in /home/prop01/lib gcc impl.c L/home/prop01/lib lbool o impl Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 18