Programmierung mit C Funktionen

Transkript

1 Programmierung mit C Funktionen

2 Funktionen... sind Unterprogramme (Subroutinen), mit denen Sie Teilprobleme einer größeren Aufgabe lösen können.... fassen Anweisungen zu einem Block zusammen, der eine bestimmte Aufgabe löst. Jeder dieser Blöcke hat einen eindeutigen Namen. Mit Hilfe dieses Namens wird eine Funktion aufgerufen. Jede Funktion ist unabhängig. Sie kann nur Werte von anderen Funktionen übergeben bekommen und diese unabhängig weiterverarbeiten.... können einen Wert an das aufrufende Programm zurückgeben. Programmiersprache C Folie 2

3 Beispiel Eine Funktion ist für die Eingaben des Benutzers zuständig. Eine weitere Funktion berechnet aus den Eingaben einen bestimmten Wert. Eine Funktion ist für die Ausgabe des berechneten Wertes zuständig. Eine Funktion ist für die Fehlerbehandlung zuständig. Alle Funktionen werden über die Hauptfunktion aufgerufen. Programmiersprache C Folie 3

4 Vorteile bei der Verwendung von Funktionen Die Aufgabenstellung wird in kleinere unabhängige Module eingeteilt und somit auch strukturiert Der Quellcode lässt sich besser lesen. Der Code einer Funktion kann in anderen Programmen wiederverwendet werden. Wiederholende Aufgaben werden in einer eigenständigen Funktion eingeschlossen. Diese Funktion kann von verschiedenen Stellen im Programm aufgerufen werden. Fehler lassen sich schneller finden, weil der Code nur an einer Stelle bearbeitet werden muss. Veränderungen lassen sich einfacher vornehmen und testen, weil nur Codefragmente betroffen sind. Programmiersprache C Folie 4

5 Arbeitsweise einer Funktion In einer Funktion wird eine bestimmte Aufgabe gelöst. Der Nutzer der Funktion muss nicht wissen, wie die Aufgabe gelöst wird. Dem Nutzer genügt es zu wissen, wie die Funktion aufgerufen wird. Die Funktion ist eine Blackbox. Der Funktion können Werte übergeben werden. Dem Nutzer der Funktion muss die Art / Typ der Werte bekannt sein. Einige Funktionen besitzen keine Eingabeparameter. Die Lösung der Aufgabe kann an den Aufrufer zurückgegeben werden. Nicht jede Funktion besitzt Rückgabeparameter. 123 Funktion Eingabeparameter Rückgabeparameter 146 Programmiersprache C Folie 5

6 Beispiel #include <stdio.h> int mal; void eingabe (void) { printf("bitte geben Sie eine Zahl ein: "); scanf("%ld", &mal); void ausgabe (int wert) { printf("ergebnis: %Ld\n", wert); int main(void) { int zahl; eingabe(); zahl = mal * 10; ausgabe(zahl); return 0; Programmiersprache C Folie 6

7 Beispiel #include <stdio.h> int mal; void eingabe (void) { printf("bitte geben Sie eine Zahl ein: "); scanf("%ld", &mal); void ausgabe (int wert) { printf("ergebnis: %Ld\n", wert); int main(void) { int zahl; eingabe(); zahl = mal * 10; ausgabe(zahl); return 0; Hier wird eine Zahl von der Tastatur eingelesen. Die Funktion gibt keinen Wert zurück und bekommt keinen Wert übergeben. Programmiersprache C Folie 7

8 Beispiel #include <stdio.h> int mal; void eingabe (void) { printf("bitte geben Sie eine Zahl ein: "); scanf("%ld", &mal); void ausgabe (int wert) { printf("ergebnis: %Ld\n", wert); int main(void) { int zahl; eingabe(); zahl = mal * 10; ausgabe(zahl); return 0; Das Ergebnis der Berechnung wird auf dem Bildschirm ausgegeben. Die Funktion gibt keinen Wert zurück, bekommt aber einen Integer-Wert übergeben. Programmiersprache C Folie 8

9 Beispiel #include <stdio.h> int mal; void eingabe (void) { printf("bitte geben Sie eine Zahl ein: "); scanf("%ld", &mal); void ausgabe (int wert) { printf("ergebnis: %Ld\n", wert); int main(void) { int zahl; eingabe(); zahl = mal * 10; ausgabe(zahl); return 0; Die Funktion main muss in jedem C-Programm vorhanden sein. Diese Funktion wird immer als erstes aufgerufen. Über diese Funktion können andere Funktionen aufgerufen werden. Der Hauptfunktion main wird kein Wert (gekennzeichnet mit void) übergeben, aber sie gibt einen Integer-Wert an das Betriebssystem zurück. Programmiersprache C Folie 9

10 Darstellung als Flussdiagramm main eingabe eingabe scanf() zahl = eingabe * 10 ausgabe ausgabe printf("ergebnis ) Programmiersprache C Folie 10

11 Darstellung als Struktogramm int main(void) eingabe() zahl = eingabe * 10 ausgabe(zahl) void eingabe(void) scanf() void ausgabe(int) printf(zahl) Programmiersprache C Folie 11

12 Aufbau von Funktionen Funktionen selber bestehen aus... dem Funktionskopf, der die Schnittstelle zum Aufruf darstellt.... dem Funktionsrumpf, der die Variablen und Anweisungen enthält, die zur Funktion gehören. Funktionen selber dürfen nicht verschachtelt werden. Eine Funktion kommt nicht innerhalb einer anderen Funktion vor. Eine Funktion kann nur innerhalb einer Funktion aufgerufen werden. int main(void) { int zahl; eingabe(); zahl = mal * 10; ausgabe(zahl); return 0; Funktionskopf Funktionsrumpf Programmiersprache C Folie 12

13 Funktionskopf Funktionstyp FktName (Argument1, Argument2,..., ArgumentN) Funktionstyp legt den Datentyp des Rückgabewerts fest. Der Datentyp legt den Bauplan für den Wert fest, den die Funktion zurückgibt. Wenn die Funktion keinen Rückgabewert besitzt, wird void genutzt. Es kann jeder in C bekannter Datentyp für die Rückgabe genutzt werden. Fktname... ist eine eindeutige Bezeichnung.... wird für den Aufruf der Funktion benötigt. Argumente (Übergabewerte)... werden in runden Klammern zusammengefasst. Die einzelnen Argumente werden durch Kommata getrennt. Jedes Argument besteht aus dem Datentyp und einem Variablennamen. Beispiel: funktion(int zahl, float wert). Sie können eine beliebige Anzahl von Argumenten übergeben. Wird kein Argument übergeben, wird zwischen die Klammern void oder nichts geschrieben. Programmiersprache C Folie 13

14 Name einer Funktion Der Name einer Funktion besteht aus den Zeichen a... z, A... Z und den Ziffern Im Funktionsnamen kann der Unterstrich genutzt werden. Als erstes Zeichen muss ein Buchstabe oder der Unterstrich gewählt werden. Funktionsnamen beginnen häufig mit Großbuchstaben. Die Bezeichnungen Summe() und summe() sind unterschiedlich. Die Namen der Funktion sind case-sensitiv. Alle Namen sollten aus einem bestimmten Sprachraum kommen. Funktionsnamen, die in den Standardbibliotheken vorkommen, sollten nicht für benutzerdefinierte Funktion genutzt werden. Programmiersprache C Folie 14

15 Beispiele für Funktionsnamen Wenn das Ergebnis der Funktion beschrieben werden soll, werden häufig Substantive genutzt. Mittelwert(), Integral(), TuermeVonHanoi(). Falls logische Operationen beschrieben werden, nutzen Funktionsnamen als erstes Wort Adjektive. kleinsterwert(), groesstermesswert(). Falls Funktionen keinen Rückgabewert liefern und die Aktion der Funktion beschrieben werden soll, werden häufig Substantive genutzt. FehlerAusgeben(), setexponent(), Auswaehlen(). Programmiersprache C Folie 15

16 Funktionsrumpf Ein Funktionsrumpf beginnt mit der geöffneten geschweiften Klammer und endet mit der geschlossenen geschweiften Klammer. Die geschweiften Klammern begrenzen einen Block, in dem zusammengehörige Anweisungen stehen. Die Anweisungen in einem Funktionsrumpf werden für die Lösung einer bestimmten Aufgabe benötigt. Wenn die geschlossene, geschweifte Klammer erreicht ist, ist die Funktion beendet. Es wird zum übergeordneten Programmteil zurückgesprungen. Mit Hilfe der Anweisung return (Wert); kann eine Funktion einen Wert an den übergeordneten Programmteil zurückgeben. Programmiersprache C Folie 16

17 Beispiel double CalcProduct(int wert, float zahl) { double ergebnis; ergebnis = wert * zahl; return ergebnis; Der Name CalcProduct ist die Bezeichnung der Funktion. Mit Hilfe diesen Namens wird die Funktion aufgerufen. double ist der Funktionstyp der Funktion CalcProduct. Die Funktion gibt Werte von diesem Datentyp an den Aufrufer zurück. Im Funktionsrumpf werden zwei Werte multipliziert. Das Ergebnis der Multiplikation wird mit Hilfe von return an den Aufrufer zurückgegeben. Programmiersprache C Folie 17

18 return-anweisung... gibt das Ergebnis, welches in der Funktion berechnet wurde, an den Aufrufer zurück.... beendet die Funktion und es wird an die Position des Aufrufs zurückgesprungen.... kann an jeder beliebiger Stelle in einer Funktion auftreten. Häufig steht sie am Ende einer Funktion.... kann zum Beispiel in Abhängigkeit einer Bedingung mehrfach vorkommen. Programmiersprache C Folie 18

19 Aufruf einer Funktion Rückgabewert = Funktionsname ( Arg1, Arg2,..., ArgN) Mit Hilfe des Funktionsnamens wird eine Funktion aufgerufen. Eine Funktion muss vor dem Aufruf definiert werden. In den runden Klammern werden die zu übergebenen Parameter aufgeführt. Die Parameter in der Argumentliste des Aufrufs müssen denselben Datentyp wie die Argumente im Funktionskopf besitzen. Beide Argumentlisten müssen dieselbe Anzahl von Parametern besitzen. Wenn keine Parameter übergeben werden, bleiben die runden Klammern leer. Der Rückgabewert einer Funktion kann mit Hilfe eines Gleichheitszeichen einer Variablen zugewiesen werden. Die Variable hat den gleichen Datentyp wie der Rückgabewert. Der Typ des Rückgabewertes wird durch den Funktionstyp angegeben. Programmiersprache C Folie 19

20 Beispiel double CalcProduct (int wert, float zahl) { double ergebnis; ergebnis = wert * zahl; return ergebnis; int main(void) { const int zahl = 3; const float wert = 4.5; int uebergabe; uebergabe = CalcProduct(zahl, wert); return 0; Programmiersprache C Folie 20

21 Funktionsprototypen Funktionsprototypen werden dazu genutzt, Funktionen vor dem Aufruf und vor ihrer Definition zu deklarieren. Prototypen bestehen aus dem Funktionskopf, der mit einem Semikolon abgeschlossen wird. In der Argumentliste wird nur der Datentyp der übergebenen Variablen angegeben. Der Name der Übergabevariablen wird nicht benötigt. Prototypen stehen häufig am Anfang eines C-Programms, um eine doppelte Vergabe von Funktionsnamen zu vermeiden. Mit Hilfe des Prototypen... wird dem Compiler mitgeteilt, dass eine Funktion mit dem angegebenen Namen existiert.... werden die Eigenschaften der Funktion festgelegt. Für die main()-funktion wird kein Prototyp benötigt. Die Hauptfunktion ist dem Compiler im Aufbau bekannt. Programmiersprache C Folie 21

22 Beispiel #include <stdio.h> int mal; void eingabe(void); void ausgabe(int); Prototypen int main(void) {... return 0; void eingabe (void) {... void ausgabe (int wert) {... Funktionen Programmiersprache C Folie 22

23 Beispiel double myrechnung(int, float); int main(void) { const int zahl = 3; const float wert = 4.5; int uebergabe; uebergabe = myrechnung(zahl, wert); return 0; Prototyp für die unten aufgeführte Funktion double myrechnung (int wert, float zahl) { double ergebnis; ergebnis = wert * zahl; return ergebnis; Programmiersprache C Folie 23

24 Variablen... können... innerhalb eines Blocks definiert werden. Diese Variablen werden als lokal bezeichnet. Sie sind nur innerhalb dieses Blocks gültig und bekannt.... am Anfang des Programms definiert werden. Diese Variablen werden als global bezeichnet. Diese Variablen sind im gesamten Programm bekannt.... als statische Variablen definiert werden. Diese Variablen behalten auch nach dem Verlassen des Blocks ihren Wert.... sollten so lokal wie möglich und so global wie nötig angelegt werden. Programmiersprache C Folie 24

25 Lokale Variablen Alle lokalen Variablen in dem neben stehenden Beispiel sind mit kursiver blauer Schrift geschrieben. Lokale Variablen werden innerhalb eines Blocks definiert. Ein Block ist immer durch die geschweiften Klammern begrenzt. Sobald ein Block betreten wird, wird die Variable immer wieder neu angelegt. Wird der Anweisungsblock verlassen, wird die Variable aus dem Speicher gelöscht. Das heißt, eine Variable lebt nur so lange wie der Block abgearbeitet wird. Die Variable ist nur innerhalb eines Blocks bekannt. int main(void) { int zahl; int mal; return 0; void berechne() { int zahl; int mal; Programmiersprache C Folie 25

26 Identische Namen In jedem Block kommt ein Variablenname exakt einmal vor. Jeder Variablenname ist ein Stellvertreter für eine Speicherzelle im Arbeitsspeicher. Die Speicherzelle wird freigegeben, sobald der Block verlassen wird. Aus diesen Grund können in verschiedenen Blöcken identische Namen genutzt werden. Zur besseren Lesbarkeit und Verständlichkeit können unterschiedliche Namen verwendet werden. Beispiel: mainfaktor in dem Hauptprogramm und potenzierenfaktor in der Funktion ptoenzieren. preisbrutto und preisnetto für die Kennzeichnung von Beträgen mit und ohne Steuern. int main(void) { int zahl; int mal; for(...){ int zahl; return 0; berechne() { int zahl; int mal; Programmiersprache C Folie 26

27 Globale Variablen... werden außerhalb einer Funktion definiert. Meist werden Sie am Anfang eines Programms definiert.... gelten für das gesamte Programm.... können von allen Funktionen in einem Programm genutzt werden. Eine lokale Variable, die den selben Namen wie eine globale Variable hat, hat Vorrang vor der globalen Variablen. Überlegen Sie sich genau, welche Variablen global gehalten werden sollten. Variablen, die selten oder nur in bestimmten Funktionen benötigt werden, sollten lokal gehalten werden. Bei der objektorientierten Programmierung wird auf globale Variablen verzichtet. Daher sollte man schon in C von deren Verwendung absehen. int globvar; int main(void){ int zahl; int mal; return 0; berechne() { int zahl; int mal; Programmiersprache C Folie 27

28 Beispiel int ergebnis; int potenzieren(int, int); ergebnis (global) undefiniert 1 int main(void){ int faktor; int potenz; faktor = 3; potenz = 3; ergebnis = 1; faktor (lokal) undefiniert 3 potenz(lokal) 3 ergebnis = potenzieren(faktor, potenz); return 0; faktor (lokal) int potenzieren(int faktor, int potenz) { int ergebnis; int count; for(count = 1; count <= potenz; count++){ ergebnis = ergebnis * faktor; return ergebnis; Programmiersprache C Folie 28 3 count (lokal) potenz(lokal) 21 3 ergebnis (lokal) ergebnis undefiniert * faktor

29 Existenz und Sichtbarkeit Bei einem Aufruf einer Funktion werden für alle lokalen Variablen neue Speicherzellen reserviert. Nach dem Ende der Funktion wird der Speicher wieder freigegeben. Die lokale Variable ist innerhalb der Funktion existent und sichtbar. Globale Variablen werden am Anfang eines Programms deklariert. Für globale Variablen wird am Anfang eines Programms Speicher bereitgestellt und am Ende des Programms freigegeben. Sie sind während der Laufzeit des Programms für alle Funktionen existent. Wenn eine lokale Variable in einem Block und eine globale Variable identische Namen besitzen, überdeckt die lokale Variable die globale Variable in diesem Block. Die globale Variable ist in diesem Block nicht sichtbar. Programmiersprache C Folie 29

30 Statische Variablen... bezeichnen immer dieselbe Speicherzelle, egal wie oft eine Funktion aufgerufen wird.... sind nur innerhalb der Funktion sichtbar, in der sie deklariert werden.... behalten auch nach dem Verlassen der Funktion den zugewiesenen Wert.... können global oder lokal sein.... müssen wie Konstanten schon bei ihrer Deklaration initialisiert werden. int main(void) { return 0; int berechne(int faktor) { int ergebnis; static int zahl = 1; ergebnis = faktor * 3; zahl++; return ergebnis; Programmiersprache C Folie 30

31 Speicherklassen Speicherklasse auto static extern register Beschreibung Diese Speicherklasse ist der Vorgabewert jeder Variablen. Ist keine Speicherklasse vereinbart, so gilt auto. Die Variablen sind nur innerhalb des vereinbarten Blocks { gültig. Nach dem Verlassen des Blocks wird die Variable gelöscht. Ablage: Stack. Die Variable wird über die Laufzeit der Funktion erhalten und steht beim nächsten Funktionsaufruf wieder zur Verfügung. Ablage: Datensegment Die Variable ist schon an anderer Stelle definiert und angelegt worden. Falls Programme aus mehreren Modulen zusammengesetzt werden, wird diese Speicherklasse benötigt. auto-variable, die nach Möglichkeit im Register der CPU abgelegt wird. Moderne Compiler optimieren oft selber die Zuordnung von CPU-Registern zu Variablen Programmiersprache C Folie 31

32 Funktionen und Module #include <stdio.h> int frage (int); int zahl; void main (void) { int wert = 2; int result; wert = 2; result = frage (wert); result = frage (zahl); Funktion Modul Programmiersprache C Folie 32

33 Variablen in Funktionen und Module #include <stdio.h> int frage (int); int zahl; void main (void) { Diese Variable gilt für das gesamte Modul. Die Variable kann in jeder Funktion in dem Modul genutzt werden. Die Variable ist global für das Modul. int wert = 2; int result; wert = 2; result = frage(wert); result = frage(zahl); Diese Variablen sind innerhalb der Funktion main() definiert. Diese Variablen gelten nur für diese Funktion. Sie sind lokal. In anderen Funktionen können diese Variablen nicht genutzt werden. Programmiersprache C Folie 33

34 Variablen in Funktionen #include <stdio.h> int frage (int eingabe) { int rueckgabe; Diese Variable ist innerhalb der Funktion definiert. Diese Variablen gelten nur für diese Funktion. Sie sind lokal. In anderen Funktionen können diese Variablen nicht genutzt werden. printf ("\n\nes wurde der Wert %d uebergeben",eingabe); printf ("\nbitte einen Integerwert, z.b. 2 : "); scanf ("%d",&rueckgabe); if(rueckgabe > 10){ int result; result = -1; Diese Variable ist nur printf ("\n...ist groesser als 10? innerhalb %d \n\n", des Blocks result); bekannt. Der Block beginnt und endet mit den geschweiften return rueckgabe; Klammern. Diese Variable ist nur lokal in diesem Block gültig. Programmiersprache C Folie 34

35 Lokale, globale und statische Variablen Programmiersprache C Folie 35

36 Parameter übergeben Wertparameter ("call by value"): Der Wert einer Variablen wird an eine Funktion übergeben. Es wird eine Kopie der Variablen erzeugt, die übergeben werden soll. Die Funktion hat nur Zugriff auf die Kopie, aber nicht auf das Original. Es ist nur eine Übergabe von Werten möglich. Die Argumentliste einer Funktion besteht aus Wertparameter, die mit Hilfe von Kommata getrennt werden. Referenzparameter ("call by reference"): Die Adresse einer Variablen wird übergeben. Als Referenz wird die Speicheradresse einer Variablen bezeichnet. Die Funktion greift direkt auf das Original zu. Über eine Referenz können Werte übergeben und zurückgegeben werden. In C ist diese Art der Übergabe mit Hilfe von Zeigern implementiert. (Wird später behandelt). Programmiersprache C Folie 36

37 "call by value" #include <stdio.h> void MyFunction(int wert); int main(void){ int zahl; zahl = 3; MyFunction(zahl); undefiniert 3 zahl return 0; void MyFunction(int wert){ wert = wert * 10; 30 3 wert Programmiersprache C Folie 37

38 "call by reference" #include <stdio.h> void MyFunction(int wert); int main(void){ int zahl; int *wert; zahl = 3; wert = &zahl; *wert = *wert * 10; undefiniert 30 3 Adresse undefiniert von zahl zahl wert return 0; Programmiersprache C Folie 38

39 Hauptfunktion main(void) Genau eine Funktion in einem Programm muss den Namen main() tragen. Diese Funktion wird beim Programmstart als erstes ausgeführt. Nach dem C89-Standard kann die Hauptfunktion den Funktionstyp void besitzen. Nach C99-Standard gibt die Hauptfunktion int zurück. Mit Hilfe der Anweisung return 0; teilt die Hauptfunktion dem Betriebssystem mit, dass das Programm ordnungsgemäß beendet wurde. Fehlermeldungen haben eine Nummer, die die Meldung eindeutig identifiziert. Die Fehlernummern sind größer oder kleiner als 0. Aus diesen Grund wird eine Null bei einer fehlerfreien Ausführung des Programms zurückgegeben. Programmiersprache C Folie 39

40 Programmausführung Aus dem Betriebssystems heraus wird das Programm eines Anwenders aufgerufen. Für das Betriebssystem ist die Anwendung ein Unterprogramm, das nach der Beendigung an die aufrufende Stelle des Betriebssystems zurückkehrt. Programmiersprache C Folie 40

41 Programmausführung Das Hauptprogramm kann weitere Unterprogramme aufrufen, die nach der Beendigung zu dem übergeordneten Programm zurückkehren. Ein Sprung in ein Unterprogramm kann von beliebiger Stelle beliebig oft erfolgen. Programmiersprache C Folie 41

42 Stacks und Queues Ein Stack ist ein Speicherbereich, bei dem die zuletzt eingetragenen Daten zuerst wieder ausgelesen werden. Man verwendet hier auch den Begriff LIFO-Speicher (Last in, first out). Eine Queue ist ein Speicherbereich bei dem die zuerst geschriebenen Daten zuerst wieder ausgelesen werden. In diesem Fall spricht man von einem FIFO-Speicher (First in, First out). Programmiersprache C Folie 42

43 Stacks und Queues Information ein aus Information ein Stackpointer aus Stack Queue Programmiersprache C Folie 43

44 Unterprogramme Häufig benutzte Softwareroutinen können in Form von Unterprogrammen realisiert werden. Der Prozessor verwendet hierzu den Call-Befehl. Dieser Befehl sorgt dafür, dass die Adresse des Befehls nach dem Call- Befehl auf den Stack geschrieben wird. Nach Abarbeitung der Routine wird mit dem RET-Befehl (Return from Subroutine) die Rücksprungadresse vom Stack geholt und die Programmabarbeitung fortgesetzt. Programmiersprache C Folie 44

45 Unterprogrammaufruf Hauptprogramm Unterprogramm $100 $102 $104 $106 $108 $10A $10C Befehl 1; Befehl 2; CALL UP1 Befehl 4; Befehl 5; Befehl 6; Befehl 7;... Stackp. während UP-Aufr Stackp. vor UP-Aufr $200 $202 $204 $ UP1:Befehl1 Befehl2 Befehl3 RET Programmiersprache C Folie 45

46 Ablauf Unterprogrammaufruf Es wird das Programm ab Adresse 100 abgearbeitet Auf Adresse 104 steht der Unterprogrammaufruf CALL UP1, welcher das Unterprogramm UP1 aufruft Der Prozessor schreibt die Adresse des Befehls, die nach dem Unterprogrammaufruf steht (Befehl 4 auf Adresse $106) auf den Stack. Der Stackpointer wird auf die nächste freie Speicherstelle im Stack gesetzt. Der Programmzähler wird mit der Adresse des Unterprogramms geladen ($200) und die Abarbeitung fortgesetzt. Am Ende des Unterprogramms steht der Befehl RET (Return from Subroutine). Dieser Befehl bewirkt, dass der Stackpointer um ein Datenwort erhöht wird und die Adresse vom Stack als neuer PC geladen wird. Programmiersprache C Folie 46

47 Geschachtelter Unterprogrammaufruf Hauptprogramm Unterprogramm 1 Unterprogramm 2 $100 $102 $104 $106 $108 $10A $10C Befehl 1; Befehl 2; CALL UP1 Befehl 4; Befehl 5; Befehl 6; Befehl 7;... $200 $202 $204 $206 $208 Währ UP2-Aufr. Währ UP1-Aufr. UP1:Bef1 Befehl2 CALL UP2 Befehl3 RET $210 $212 $214 $ vor UP-Aufr. 106 Stack UP2:Bef1 Befehl2 Befehl3 Befehl4 RET Programmiersprache C Folie 47

48 Geschachtelte Unterprogramme In Unterprogrammen können wiederum Unterprogramme aufgerufen werden. Es läuft wiederum der gleiche Vorgang ab: Die Rücksprungadresse wird auf den Stack geschrieben. Es wird in das zweite Unterprogramm verzweigt. Am Ende des Unterprogramm wird in das aufrufende Programm zurückgekehrt. Durch die LIFO-Struktur des Stacks kehrt das Programm jeweils an die aufrufende Stelle zurück. Bei entsprechend großem Stack-Speicherbereich lassen sich somit beliebig viele geschachtelte Unterprogrammaufrufe tätigen. Programmiersprache C Folie 48

49 Ablage auf dem Stack Der Stack ist dynamisch. Der Stack wächst automatisch zu der kleineren Speicheradresse hin und schrumpft wieder, falls die abgelegten Daten nicht mehr benötigt werden. Der Stack arbeitet nach dem LIFO (Last in - First out) - Prinzip. Was zuerst auf dem Stack abgelegt wird, wird als erstes herausgegeben. Für jede Funktion wird ein Datenblock auf dem Stack erstellt. Dieser Datenblock wird als Stack-Frame (Rahmen) bezeichnet. In einem Stack- Frame werden die folgende Daten gespeichert: Alle Argumente einer Funktion,... alle lokalen, nicht-statischen Variablen,... die Rücksprungadresse,... Inhalte, die gesichert werden müssen,... Rückgabewerte, falls vorhanden, und... kurzfristig Zwischenergebnisse. Programmiersprache C Folie 49

50 Bibliotheksfunktionen... werden häufig als Systemfunktionen oder Runtime-Library bezeichnet.... werden teilweise vom C-Standard definiert. Jeder Compiler kann aber eigene Funktionen für die Maussteuerung etc. anbieten.... werden einzeln gespeichert und sind fertig compiliert.... sind fertig compiliert und liegen meist als Objektdateien vor.... werden in Bibliotheken implementiert. Bibliotheksdateien haben die Dateiendung ".lib" und sind im Verzeichnis C:\Pfad_zum_Compiler\Lib abgelegt. Die Bibliotheken werden meist zusammen mit dem Compiler oder Entwicklungsumgebung vertrieben. Der Linker sucht nach eingebundenen Bibliotheksfunktionen und fügt den Code in das Programm ein. Programmiersprache C Folie 50

51 Bibliotheksfunktionen deklarieren Die Deklaration einer Bibliotheksfunktion... steht in einer so genannten Header-Dateien. Der Prototyp einer Standard-Bibliotheksfunktionen ist normiert. Die Funktion wird mit ihren Namen aufgerufen, bekommt manchmal Parameter übergeben und gibt teilweise einen Wert an den Aufruf zurück. Programmiersprache C Folie 51

52 Header-Dateien... fassen Funktionen zu einem bestimmten Thema zusammen.... die Funktionen enthalten, die häufig benötigt werden, sind vordefiniert und werden mit dem Compiler oder der Entwicklungsumgebung ausgeliefert. Sie befinden sich unter Windows meist im Verzeichnis C:\Pfad_zum_Compiler\Include und können mit Hilfe eines Texteditors oder IDE angesehen werden. Mitgelieferte Header-Dateien können über #include<name_der _Header-Datei> in das eigene Programm eingebunden werden. Beispiele für vordefinierte Header-Dateien: math.h enthält mathematische Funktionen. time.h enthält Funktionen zur Datums- und Zeiterfassung. stdio.h enthält Funktionen zur Ein- und Ausgabe von Daten. Programmiersprache C Folie 52

53 Rekursive Funktionen... sind Funktionen, die sich selber aufrufen. Jede Rekursion benötigt eine Abbruchbedingung. Andernfalls kommt es zu einer Endlosschleife verbunden mit einem Stacküberlauf. int Division (int wert, int zahl) { if ( wert >= zahl) { return(1 + Division(wert - zahl, zahl)); if ( wert!= 0) { printf("rest %d\n", wert); return 0; int main(void) { int ergebnis; ergebnis = Division (7,2 ); printf ("Ergebnis =%d\n", ergebnis); return 0; Programmiersprache C Folie 53