Praktikum 2: Erste C Programme, Kommandozeileneingabe

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1 Praktikum 2: Erste C Programme, Kommandozeileneingabe Ziele Ein weiteres Beispielprogramm testen und verstehen Entwicklungsumgebung für C auf dem Notebook Einführung Nach dem letzten Praktikum sollten Sie C-Programme erstellen und übersetzen können. In diesem Praktikum sollten Sie sich noch ein wenig mit der Kommandozeile auseinandersetzen. Zunächst soll in einem weiteren Programm der printf-befehl etwas genauer angesehen werden. Dann schreiben Sie ihr Fahrenheit Programm so um, dass es Eingaben von verschiedenen Quellen erlaubt. Tipps zum Praktikum Legen Sie sich für die verschiedenen Praktikumsaufgaben eine übersichtliche Ordnerstruktur an und dokumentieren Sie die Praktikumsergebnisse: In einer Text- oder Word-Datei notieren Sie die wichtigsten Erkenntnisse. In einer oder mehreren C-Source-Dateien sind die erstellten Programme abgelegt. Wenn Sie mit einer Entwicklungsumgebung arbeiten kopieren Sie am besten die C-Dateien aus den Projektverzeichnissen in den Ordner mit Ihren Praktikumsergebnissen. Aufgabe 1: Hello printf Zur Erinnerung hier noch einmal das erste Programm des letzten Praktikums: /* Programm hello.c */ #include <stdio.h> int main() { printf("hello INE1\n\n"); return 0; } Die Funktion printf aus der stdio-bibliothek dient zur Ausgabe von Texten auf der Konsole. Wie wir in Aufgabe 4 des letzten Praktikums gesehen haben, kann sie auch mehrere Argumente haben, die mit Kommas getrennt werden: printf(arg1, arg2, arg3,...); Gerrit Burkert, Karl Rege

2 Das erste Argument ist speziell: Es enthält die auszugebende Zeichenkette (als String bezeichnet). Die weiteren Argumente dienen dazu, an bestimmten Stellen in den String eingesetzt zu werden. Je nach Datentyp muss der String dazu bestimmte Kontrollsequenzen enthalten. Wie diese genau funktioniert, wird im Praktikum erklärt. %d int (oder %i): ganze Zahl (ohne Kommastellen) %f float (Zahl, die Nachkommastellen enthalten kann) %s Zeichenkette ausgeben %x int als Hexadezimalzahl ausgeben %% Prozentzeichen ausgeben Überlegen Sie, was mit den folgenden Ausdrücken ausgegeben wird. Probieren Sie aus, ob Ihre Überlegung stimmt: printf("%d\n", 17); printf("%d**%d%%\n", 17, 24); printf("%x\n", 21*2); printf("hallo %s, gratuliere zum %d. Geburtstag\n", "Max", 20); printf("%d\n", 3/4); printf("%f\n", 3/4); printf("%f\n", 3.0f/4.0f); float fvalue = 2/3.0f; double dvalue = 2/3.0; printf("%.15f\n", fvalue+1.0f/3.0f); printf("%.15f\n", 2/3.0f+1.0f/3.0f); printf("%.15f\n", dvalue+1.0/3.0); Falls Sie mehr zur Funktion printf erfahren möchten, können Sie die Funktion in einer Online- Dokumentation nachschlagen. Im Unterricht werden noch eine Reihe von geeigneten Informationsquellen vorgestellt. Hier ist eine Seite mit Informationen zu printf: Aufgabe 2: Fahrenheit zu Celsius und zurück Gegeben sei folgendes Programm /** * Nach Anforderung einer Temperatur in Fahrenheit wird die Temperatur * in Celcius berechnet und ausgegeben. Gerrit Burkert 17-jul-2012 */ #include <stdio.h> int main (void) { float celcius, fahrenheit; // Eingabe in Fahrenheit printf("temperatur in Fahrenheit eingeben: "); scanf("%f", &fahrenheit); // Ausgabe in Celcius Gerrit Burkert, Karl Rege

3 } celcius = 5.0f * (fahrenheit f) / 9.0f; printf("temperatur in Celcius: %f\n", celcius); return 0; Aufgaben 1. Übersetzen Sie das obige Programm und führen Sie es aus; Hinweis: in den Projekt Properties (mittels Rechtsklick auf das Projekt oder File Project Properties erreichbar) muss unter Run Console Type ein Externes Terminal angegeben werden. 2. Schreiben Sie das Fahrenheit Programm um, so dass der Datentyp von float zu double ausgewechselt wird. Hinweis: bei scanf muss als Muster "%lf" angegeben werden. 3. Schreiben Sie ein weiteres Programm, das Celsius in Fahrenheit zurück rechnet - lösen Sie dafür einfach die Formel im Beispielprogramm nach Fahrenheit auf. Gerrit Burkert, Karl Rege

4 Aufgabe 3: Kommandozeile - Umleitung der Ein-/Ausgabe (optional) Die Kommondozeileneingabe ist ein mächtiges Werkzeug auch unter Windows. Ein sehr flexibles Konzept dabei ist die Möglichkeit, die Daten Ein-/Ausgabe in Dateien umzuleiten. So wird z.b. mit dir > t.txt die Ausgabe des dir-programms in die Datei t.txt umgeleitet bzw. gespeichert. Das ">" gibt an, dass die Ausgabe umgeleitet werden soll. Man kann auch die Ausgabe eines Programms an ein nächstes weiterreichen (sog. Pipes) und diesem somit die weitere Verarbeitung übertragen. Z.B. kann man mit dir more die dir-ausgabe dem more-program übergeben, das jeweils nach ca. 20 Zeilen die Ausgabe unterbricht. Das " " Zeichen soll an eine Röhre (Pipe) erinnern. Weitere Information finden Sie unter: Die Kommandos gängiger Betriebssysteme sind meist nichts anderes als kleine C Programme. Damit obiges Konzept funktioniert, muss die Programmeingabe folgendermassen angepasst werden; gezeigt an einem kleinen Programm, das den Eingabewert verdoppelt: /** * Berechnung eines doppelten Wertes */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, char* argv[]) { double value; if (argc < 2) { scanf ("%lf",&value); } else { value = atof(argv[1]); } printf("%f\n",2*value); return 0; } Der main-funktion werden die Werte, die dem Programmaufruf auf der Kommandozeile folgen, in argv als Zeichenkette (String) übergeben (z.b. c:> double 4); mittels atof wird diese Zeichenkette in einen double Wert umgewandelt. Die weiteren Details werden später in der Vorlesung besprochen. Wenn Sie die Eingabe wie oben gestalten, kann die Zahl sowohl direkt beim Programmaufruf mitgegeben als auch nachträglich eingelesen werden. Die Ausgabe ist dann in diesem Beispiel einfach der verdoppelte Wert. Hinweis: bei scanf für einen double-wert muss "%lf" stehen Dieses kleine Programm kann man nun folgendermassen verwenden double 2 // Ausgabe 4 double 2 > t.txt // Ausgabe 4 wird in Datei t.txt geschrieben double 2 double // Ausgabe 8 Gerrit Burkert, Karl Rege

5 Aufgabe 4: Andere Entwicklungsumgebungen (optional) Eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE Integrated Development Environment) ist ein Programmpaket, das Hilfsmittel für die verschiedenen beim Entwickeln von Software nötigen Schritte enthält: Verwalten verschiedenen Projekte, Bearbeiten der Quelltexte, Aufruf des Compilers, Fehlersuche u.a. Eine solche Entwicklungsumgebung bietet also mehr Komfort beim Schreiben von Programmen, benötigt aber eine gewisse Einarbeitungszeit. Auch wenn für die Programme, die wir in INE1 schreiben, eine solche Entwicklungsumgebung nicht unbedingt erforderlich wäre, ist es sinnvoll, eine solche verfügbar zu haben und einsetzen zu können. Im folgenden wird die Installation und der Einsatz weiterer Entwicklungsumgebung für Windows und für den Mac beschrieben. I Windows IDE: Visual C++ Community Edition Diese Entwicklungsumgebung können Sie auf der Website von Microsoft herunterladen. Nachteil dieser Entwicklungsumgebung ist, dass sie innerhalb von 30 Tagen bei Microsoft registriert werden muss (Windows Live ID). Aktuell ist Visual Studio Die folgende Anleitung bezieht sich noch auf Visual C Express, die Unterschiede sollten allerdings nicht zu gross sein. Wenn Sie eine ältere Version schon installiert haben, legen Sie ein neues Projekt an mit dem Anwendungstyp Win32-Konsoleanwendung und einem geeigneten Namen. Sie können für die Projektmappe auch einen anderen Namen wählen, wenn Sie mehrere Projekte in der Projektmappe ablegen möchten (s. Bilder auf den folgenden Seiten). Auf der zweiten Seite des Einrichtungsassistenten befinden sich die Anwendungseinstellungen. Achten Sie darauf, dass hier die Checkbox Leeres Projekt aktiviert ist. Im neuen Projekt angenommen es heisst hello_world öffnen Sie das Kontextmenü von Quelldateien und fügen ein neues Element hinzu. Im anschliessenden Dialog wählen Sie C++- Datei und geben der Datei einen Namen mit der Erweiterung.c, also zum Beispiel hello.c. Gerrit Burkert, Karl Rege

6 Neues Projekt anlegen: Projekteinstellungen: Gerrit Burkert, Karl Rege

7 Datei hinzufügen: Typ und Dateiname: Die neue Quelldatei erscheint im Projektverzeichnis Quelldateien und kann durch Doppelkick geöffnet und bearbeitet werden. Gerrit Burkert, Karl Rege

8 Wenn Sie das Programm fertig erstellt haben, muss es übersetzt werden. Dazu wählen Sie im Menü Debuggen den Befehl Projektmappe erstellen. Alternativen: Funktionstaste F7 Im Projektmappen-Explorer auf der linken Seite können Sie das Projekt wählen und im Kontextmenü Erstellen aufrufen. Wenn keine Fehler aufgetreten sind, können Sie das Programm mit einem Klick auf den grünen Pfeil (oder die Funktionstaste F5) starten. Das Programm wird nun ausgeführt. Es wird das Windows-Konsolenfenster (Eingabeaufforderung) geöffnet und die Ausgaben des Programms in dieses Fenster geschrieben. Anschliessend wird das Konsolenfenster wieder geschlossen. Nachteil: Das Fenster wird so schnell geschlossen, dann man die Ausgaben des Programms gar nicht lesen kann. Abhilfe: Programm ohne Debuggen starten (CTRL-F5) Im Debugger einen Haltepunkt vor dem Programmende setzen Vor der return-anweisung einen Pause-Befehl einfügen: system("pause"); Dazu muss aber zusätzlich die Bibliothek <stdlib.h> eingefügt werden: Das Programm ist dann aber nicht mehr portabel (unter Unix gibt es den Pause-Befehl nicht, es funktioniert so nur unter Windows). Gerrit Burkert, Karl Rege

9 Sie können auch mehrere Projekte in einer Projektmappe unterbringen. Vergessen Sie dann aber nicht, das jeweils aktuelle Projekt mit Hilfe des Kontextmenüs als aktives Projekt zu setzen, damit sich die Befehle zum Erstellen und Ausführen des Programms auf das richtige Projekt beziehen. Mac: XCode XCode haben Sie vermutlich bereits wegen der Command Line Tools installiert. Falls nicht, installieren Sie XCode über den App Store (mehrere GB Downloads!). Nachdem XCode installiert ist, haben Sie eine Entwicklungsumgebung zur Verfügung, die sich auch für das Entwickeln von C-Programmen eignet. Zunächst erstellen Sie mit New Project ein neues Projekt und wählen Command Line Tool als Projekttyp: Im nächsten Fenster geben Sie den gewünschten Projektnamen an und wählen im Type-Menü die Programmiersprache C aus. Im nächsten Schritt erscheint ein Datei-Dialog, in dem Sie das Verzeichnis wählen können, in dem das Projekt angelegt werden soll. Ebenfalls in diesem Datei- Dialog befindet sich noch eine Checkbox Create local git repository for this project. Wenn Sie nicht wissen, wie das Versionsverwaltungssystem git funktioniert, ist es am besten, diese Checkbox nicht zu aktivieren. Wenn das Projekt erstellt ist, sehen Sie im Projektnavigator auf der linken Seite, dass bereits eine Datei main.c angelegt ist. Öffnen Sie die Datei und erstellen Sie das Programm im Editor. Ein Klick auf den Run-Button links oben übersetzt und startet das Programm: Gerrit Burkert, Karl Rege

10 Damit die Ausgabe übersichtlich bleibt, ändern Sie am besten die Ausgabe rechts unten von All Output nach Target Output. Syntaxfehler werden teilweise bereits bei der Eingabe angezeigt: Weitere Hinweise zur Bedienung von XCode finden Sie in der Hilfe in der Rubrik XCode Basics. Gerrit Burkert, Karl Rege