Inhaltsverzeichnis. Grundbegriffe der C-Programmierung Für den HI-TECH C-Compiler

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1 Inhaltsverzeichnis Grundbegriffe der C-Programmierung 1. Grundsätzliches Darstellung von Werten Dezimale Zahlendarstellung Binäre Zahlendarstellung Hexadezimale Zahlendarstellung Darstellung von Wahrheitswerten Darstellung von Zeichen (= Text) Variablen Arrays Konstanten Funktionen Operatoren Arithmetische Operatoren: Vergleichsoperatoren: Logische Operatoren: Bit Operatoren: Kombinierte Operatoren: Bedingte Programmierung if Anweisung switch Anweisung (multiple if-anweisung) Schleifen for-schleifen while-schleifen do.. while-schleifen Preprocessor Anweisungen #include #define #ifdef.. #endif; #ifndef.. #endif... 14

2 1. Grundsätzliches - Schlüsselwöter (Keywords) sind so gekennzeichnet: Keyword - C unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung, d.h. Variable, Funktionen und Keywords müssen wie deklariert verwendet werden. - Anweisungen müssen mit einem ; abgeschlossen werden und können über mehrere Zeilen gehen - Eine Gruppe von Anweisungen steht zwischen { und } - Jedes C-Programm braucht ein Hauptprogramm void main( ){ } - Kommentare werden nicht in Programmcode umgesetzt und dienen der Lesbarkeit des Programms. Kennzeichnung durch // in einer Zeile oder /*... */ für einen Absatz 1.1 Darstellung von Werten C erlaubt die Darstellung von Zahlen in verschiedenen Formaten. Das kann in bestimmten Fällen sinnvoll sein. Prozessorintern werden alle Werte als Bitmuster im Binärformat dargestellt. Allgemein gilt: bei der Zahlendarstellung steht rechts immer die niederwertigere Stelle. Zahlen können in verschiedenen Zahlensystemen dargestellt werden. Wenn b die Basis des Zahlensystems und x n die Koeffizienten der Zahl sind, so lässt sich jede Zahl darstellen als: Z = x n * b n + x n-1 * b n x 1 * b 1 + x 0 * b 0 ; (x 0... x n) Є [0, b-1] (b 0 = 1!!!) Beispiel 10er-(Dezimal) System 123 = 1 * * * Dezimale Zahlendarstellung Wenn keine weiteren Zeichen vorhanden sind, wird eine Zahl als Dezimalzahl interpretiert. Var1 = 123; Der Variablen Var1 wird der Zahlenwert 123 zugewiesen

3 1.1.2 Binäre Zahlendarstellung Durch die Angabe des Präfix 0b wird eine Darstellung im binären (2er-) System (Zahlenbasis b = 2) vorausgesetzt. Danach dürfen nur die Zahlen 0 und 1 folgen. Wenn weniger Zeichen angegeben werden als für den Variablentyp erforderlich sind, werden die fehlenden Zeichen links durch 0 ersetzt. Var1 = 0b entspricht der Dezimalzahl 195 (1* *2 6 +1*2 1 +1*2 0 = ) Var1 = 0b11 entspricht der Dezimalzahl 3 ( 2 + 1) Hexadezimale Zahlendarstellung Durch die Angabe des Präfix 0x wird eine Darstellung im hexadezimalen System (Zahlenbasis b= 16) vorausgesetzt. Danach dürfen nur die Zahlen 0 und 9 und die Buchstaben A F (bzw. a f) folgen. A steht für die 10, B für die 11 etc. Wenn weniger Zeichen angegeben werden als für den Variablentyp erforderlich sind, werden die fehlenden Zeichen links durch 0 ersetzt. Var1 = 0xAE entspricht der Dezimalzahl 174 (10 * *16 0 ) Var1 = 0xb entspricht der Dezimalzahl Darstellung von Wahrheitswerten WAHR wird durch die 1 und FALSCH durch die 0 dargestellt Darstellung von Zeichen (= Text) Zeichen werden im sog. ASCII-Code dargestellt. Dabei gilt für : 48+Zahl a... z : A... Z : Beispiel: char Var1 = a wird intern als 97 abgespeichert.

4 2. Variablen Variable dienen als Platzhalter für Speicherzellen. In ihnen können Daten gespeichert werden, die im Programmablauf veränderbar sein müssen. Variable werden daher im Datenspeicher abgelegt. Variable haben einen Datentyp, der vor der erstmaligen Verwendung deklariert werden muss. Deklaration: Typ Name; Typ: Speicherbedarf Zahlenbereich - bit 1 Byte (= 8 Bit) unsigned char 1 Byte char 1 Byte unsigned int 2 Bytes int 2 Bytes Name muss ungleich einem KeyWord sein. Es gibt weiter Typen, die für unsere Zwecke aber nicht relevant sind. Es können mehrere Variable gleichen Type hintereinander deklariert werden: Deklaration: Typ Name1, Name2,..., NameN; Verwendung (Beispiele): - Var1 = 5; - Var2 = x - Var3 = Var1 + 5 * Var4 Variable können lokal definiert sein, wenn sie innerhalb einer Funktion deklariert werden, oder global, wenn sie außerhalb deklariert werden. Auf lokale Variable kann nur innerhalb der Funktion zugegriffen werden. Globale Variable sind überall gültig.

5 Variablen kann bereits bei der Deklaration ein Wert zugewiesen werden: char Var1 = 7; 3. Arrays Arrays sind Gruppierungen von Variablen gleichen Typs, auf die mittels eines Index zugegriffen werden kann. Deklaration: Typ Array1[n]; Der Index läuft von 0 bis n-1. Für Text-Arrays (= Strings) kann die Angabe des Index weggelassen werden, wenn sofort die Zuweisung erfolgt. Beispiele: char Text[] = Das ist ein Text //intern werden Strings 0-terminiert char Variable1[5]; Variable1[0] = 5; Variable1[1] = 7;... Var1 =Variable1[4]; Variable1[5] ist nicht zulässig, da der Index überschritten ist! Arrays können bei der Deklaration mit Werten belegt werden. char Variable1[5] = {5,7,..., 127}; Verwendung (Beispiele): - Var1 = Variable1[1] + 3 * Variable1[2]; 4. Konstanten

6 Die Deklaration ist analog zu den Variablen. Unterschied ist das Keyword const. const char Var1 = 7; Da Konstanten nicht mehr änderbar sind werden diese im Programmspeicher abgelegt. Konstanten benötigen zwar mehr absoluten Speicherplatz, da es meist aber mehr Program- als Datenspeicher gibt, ist es sinnvoll, Konstanten auch so zu deklarieren. Typ: Speicherbedarf Zahlenbereich - const bit 5 Byte const char 6 Byte const int 8 Bytes Funktionen Funktionen dienen der Abarbeitung klar umrissener Aufgaben. In anderen Programmen werden sie als Unterprogramme bezeichnet. Mit ihnen kann ein Programm übersichtlicher geschrieben und Programm-Code eingespart werden, wenn dieser Code mehr als einmal im Programm verwendet wird. Beim Aufruf der Funktion wird der normale Programmablauf unterbrochen, bis die Funktion abgearbeitet ist. Danach wird das aufrufende Programm weiter fortgesetzt. Funktionen müssen vor dem ersten Aufruf deklariert worden sein, entweder komplett mit dem Programm-Code (Code-Deklaration) oder mittels einer Vorab-Deklaration ( Prototyping ), wo nur der Funktionstyp und die zu übergebenden Parameter angegeben werden. An eine Funktion können Variable als Parameter übergeben werden, die zur Ausführung erforderlich sein können. Die Variablen können zwar innerhalb der Funktion verändert werden. Nach Beendigung der Funktion sind die Variablen im aufrufenden Programm aber so wie vor dem Aufruf. Werden in einer Funktion globale Variable verändert, so ist die Änderung auch nach Beendigung der Funktion wirksam.

7 Deklaration (Code-Deklaration): Typ Name (Typ1 Param1, Typ2 Param2,..., TypN ParamN) { Anweisungen } Deklaration (Vorab- Deklaration) : Typ Name(Typ1 Param1, Typ2 Param2,..., TypN ParamN); Typ1.. TypN:: Typ: siehe Variablen siehe Variablen Zusätzlich: Typ = void (= leer) - Bei Verwendung von Vorab-Definitionen müssen beide Deklarationen in der Schreibweise genau übereinstimmen. - Es müssen keine Parameter übergeben werden, die runde Klammer bleibt leer: Typ Funktionsname ( ) { } - Wenn eine Funktion vom Typ void ist, wird vom aufrufenden Programm kein Rückgabewert erwartet. Das Keyword return ist nicht erforderlich, kann aber verwendet werden. - Wenn eine Funktion nicht vom Typ void ist, wird vom aufrufenden Programm ein Rückgabewert erwartet. Die Funktion muss einen Ruckgabewert vom erwarteten Typ liefern. Das erfolgt mit dem Keyword return Beispiel: int Funktionsname (char Param1, int Param2, short Param3) { return 12345; } Wenn keine Parameter an die Funktion übergeben werden, bleibt die runde Klammer leer oder es wird void übergeben. int Funktionsname (){... } int Funktionsname (void){... }

8 Der Compiler beinhaltet bereits gewisse (Bibliotheks-)Funktionen, die nicht deklariert werden müssen. 6. Operatoren 6.1 Arithmetische Operatoren: - Zuweisungsoperator = : weist Variablen (linke Seite) einen Wert zu: Var1 = 15; Var2 = 14; - Additionsoperator + : weist der linken Seite die Summe aus zwei Werten zu: Var1 = Var2 + 31; (Ergebnis: 45) - Subtraktionsoperator - : weist der linken Seite die Differenz aus zwei Werten zu: Var1 = Var2-12; (Ergebnis: 2) - Multiplikationsoperator * : weist der linken Seite das Produkt aus zwei Werten zu: Var1 = Var2 * 3; (Ergebnis: 42) - Divisionsoperator / : weist der linken Seite den Quotienten aus zwei Werten zu: Var1 = Var2 / 2; (Ergebnis: 7) ACHTUNG: Falls die Zahken nicht vollständig teilbar sind,wird die nächst niedrigere Zahl im Wertebereich der Variablen genommen: 7/3 = 2 - Modulooperator % : weist der linken Seite den Rest der Division aus zwei Werten zu: Var1 = Var2 % 5; (Ergebnis: 4) ACHTUNG: Modulo-Operationen brauchen viel Programmspeicherplatz ACHTUNG: Wenn der Wertebereich des Ergebnisses den Wertebereich der Variable überschreitet, wird das Ergebnis abgeschnitten und nur die Bits des Wertebereichs verwendet. Beispiel: unsigned char Var1 = 13; unsigned char Var2 = 20; unsigned char Var 3; Var 3 = Var1 * Var2; (Var1 * Var2 = 260; da Var3 nur Zahlen bis 255 speichern kann, ist das Ergebnis 4)

9 ACHTUNG: negative Zahlen existieren defacto nicht. Besipiel: 5 6 (= -1) wird als 255 dargestellt. 6.2 Vergleichsoperatoren: - Gleichheitsoperator == (2x Zeichen =): 1, falls auf beiden Seiten des Operators der gleiche Wert steht. 5 == 3+2 ist 1 - Unleichheitsoperator!= : 1, falls auf beiden Seiten des Operators der nicht der gleiche Wert steht. 5!= 3+2 ist 0 - Größer-Operator > : 1, falls links ein größerer Wert als rechts steht. 5 > 4 ist 1. ACHTUNG: die Aussage (5 6) > 100 ist auch 1, da (5-6) = 255 ist. - GrößerGleich-Operator >= : 1, falls links ein größerer oder gleicher Wert als rechts steht. 5 >= 4+1 ist 1 - Kleiner-Operator < : 1, falls links ein kleinerer Wert als rechts steht. 5 < 4 ist 0 - KleinerGleich-Operator <= : 1, falls links ein kleinerer oder gleicher Wert als rechts steht. 5 <= 4+1 ist 1 Vergleichsoperator stehen eigentlich immer nur nach if, oder while-anweisungen. 6.3 Logische Operatoren: - UND-Operator &&. 1, falls beide Argumente 1 sind, sonst 0: (5 == 3+2) && (7 == 4+3) ist 1 - ODER-Operator. 1, falls eines der beiden Argumente 1 sind, sonst 0: (5 == 3+2) (7 == 13) ist 1 - NICHT-Operator!. 1, falls das Argumente 0 ist sonst 1,:!(5 == 3+2) ist Bit Operatoren: Die Argumente werden bit-weise behandelt. Wenn ein Bit aus dem gültigen Wertebereich der Variable herauswandert, ist es verloren. Beispiel: char Var1 = 0b ; (Dezimal 243) char Var2 = 0b ; (Dezimal 59)

10 - UND-Operator &. : Var1 & Var2 = 0b (Dezimal 99) - ODER-Operator. Var1 Var2 = 0b (Dezimal 251) - EXCLUSIVEODER-Operator ^. Var1 ^ Var2 = 0b (1, falls genau ein Argument/Bit 1 ist, sonst 0) - NICHT-Operator ~ ~Var1 = 0b (Dezimal 12) - SCHIEBELINKS-Operator: verschiebt das Bitmuster um n Stellen nach links und füllt rechts mit 0 auf. Das entspricht einer Multiplikation mit 2 n; Var1<<2 ( = 0b , (Dezimal 204) - SCHIEBERECHTS-Operator: verschiebt das Bitmuster um n Stellen nach rechts und füllt links mit 0 auf. Das entspricht einer Division durch 2 n; Var1>>1 (= 0b , (Dezimal 121) - Erhöhungsoperator ++ : Erhöht das Argument um 1; Var1++ ist gleichbedeutend mit Var1 = Var1 + 1 (= 244); (255++ = 0!!!) - Erniedrigungsoperator -- : Erniedrigt das Argument um 1; Var1-- ist gleichbedeutend mit Var1 = Var1-1 (= 242); (0-- = 255!!!) 6.5 Kombinierte Operatoren: Die oben genannten Operatoren können mit dem Zeichen = kombiniert werden. Das bedeutet, dass die Ergebnisvariable zunächst als Argument betrachtet wird. Beispiel a += 5 ist gleichbedeutend mit a = a + 5 a = b ist gleichbedeutend mit a = a b 7. Bedingte Programmierung Wenn in Abhängigkeit von Bedingungen unterschiedlicher Programm-Code ausgeführt werden soll, braucht man Verzweigungsmöglichkeiten.

11 7.1 if Anweisung Grundbegriffe der C-Programmierung Syntax : if (Bedingung == 1(wahr)) { Anweisungen1 }else{ Anweisungen2 } Falls die Bedingung 1 ist, werden die Anweisungen1 ausgeführt. Der else-block ist optional switch Anweisung (multiple if-anweisung) Syntax: switch (Wert ){ case Konstante1: Anweisung1a; Anweisung1b; break; case Konstante2: Anweisung2a; Anweisung2b;. break;. //falls Wert = Konstante1 //springe zum Ende des switch-blocks //falls Wert = Konstante2 case KonstanteN: AnweisungNa; AnweisungNb;. break;.

12 } default: AnweisungXa; AnweisungXb; //für alle anderen Werte Die switch-anweisung wertet die Bedingung aus. Fall sie gleich der Kontante1 ist werden die Anweisungen dieses Blocks (Anweisung1a, Anweisung1b.. ) ausgeführt. Fall sie gleich der KontanteN ist werden die Anweisungen dieses Blocks (AnweisungNa, AnweisungNb.. ) ausgeführt. Falls keine Übereinstimmung gefunden wird, werden die Anweisungen des default Blocks ausgeführt.. Der default Block kann entfallen. 8. Schleifen Schleifen werden benötigt, um eine Gruppe von Anweisungen eine gewisse Anzahl von Malen auszuführen, bzw. auszuführen, solange eine Bedingung erfüllt bzw. nicht erfüllt ist for-schleifen Syntax for (Initialisierung; Bedingung (=1); Veränderung der Schleifenvariablen){Anweisungen;} Beispiel: char i; for (i = 0; i < 10; i++){blinke_led();} Die Variable i wird zunächst mit 0 initialisiert. Solange i kleiner als 10 ist, wird die Funktion Blinke_LED() aufgerufen und i wird um 1 erhöht. Die LED blinkt also 10 mal. 8.2 while-schleifen Syntax while ( Bedingung==1){Anweisungen;}

13 Solange die Bedingung 1 ist wird der Anweisungsblock ausgeführt. Die Anweisungen werden keinmal ausgeführt, wenn die Bedingung zu Beginn 0 ist. 8.3 do.. while-schleifen Syntax do{anweisungen;} while ( Bedingung==1); Da die Bedingung erst nach dem Anweisungsblock abgefragt wird, werden die Anweisungen mindestens einmal ausgeführt. 9. Preprocessor Anweisungen Preprocessor Anweisungen gehören nicht zum Programm-Code, sondern veranlassen den Compiler vor Programmerstellung gewisse Dinge zu tun. Preprocessor Anweisungen beginnen immer mit einet #.Preprocessor Anweisungen werden nicht von einen ; abgeschlossen, da sie keinen Code darstellen. 9.1 #include Mit der #include-anweisung kann Programm-Code, der in einer anderen Datei gespeichert ist, eingebunden werden. Syntax 1 #include <Headerfilename.h> (Headerfilename.h muss im konfigurierten Verzeichnis stehen Syntax 2 #include Pfad\Headerfilename.h (Headerfilename.h muss im Verzeichnis Pfad stehen. Pfad kann auch die DOS-spezifischen Pfadagaben..\ enthalten 9.2 #define Syntax: #define NAME ERSETZUNG

14 Mit der #define Anweisung wird bei der Compilierung der Begriff NAME jedes Mal durch ERSETZUNG ersetzt. NAME ist in diesem Fall keine Variable und verbraucht keinen Speicherplatz. NAME wir auch Macro genannt. ERSETZUNG kann auch Programm-Code sein. Die #define-anweisung kann durch die #undef beendet und ggf. durch eine andere Definition überschrieben werden. Beispiel: #define Var1 23 //die Definition Var1=23 kostet Datenspeicher #define Codefragment delay(10); SetOutput(6); c=4;... I = Var1 + 6; Codefragment; //wird im Programmcode durch die Definition ersetzt J = Var2 * 2; 9.3 #ifdef.. #endif; #ifndef.. #endif Syntax: #ifdef NAME Anweisungen; #endif Die #ifdef/#ifndef -Anweisung dient der bedingten Compilierung in Abhängigkeit ob ein bestimmtes Macro definiert ist (#ifdef )oder nicht (#ifndef).