Einheit Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C Lexikalische Einheiten

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1 Einheit Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C Lexikalische Einheiten Kurs C/C++ Programmierung, WS 2008/2009 Dipl.Inform. R. Spurk Arbeitsgruppe Programmierung FR 6.2 Informatik R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 1 / 15

2 Lexikalische Einheiten und Programmtext lexikalisch: ein Wort (eine Zeichengruppe) betreffend, ohne den textuellen Kontext zu berücksichtigen, in der dieses Wort steht. Wörter u. Zeichengruppen, aus denen ein Programmtext aufgebaut ist, werden auch als lexikalische Einheiten bezeichnet: z.b. Namen für Funktionen, Schlüsselwörter,.... Im Folgenden: Die Festlegungen von C für lexikalische Einheiten (Wörter). R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 2 / 15

3 Lexikalische Einheiten (1) Überblick C Programme bestehen aus den folgenden Wörtern (lexikalische Einheiten): Schlüsselwörtern, (Objekt-) Namen, Konstanten, Zeichenketten (Strings), Operatoren, anderen Trenn- und Sonderzeichen; Trennzeichen sind BLANK, TAB und Zeilende, aber auch Kommentare dienen als Trennzeichen lexikalischer Einheiten. R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 3 / 15

4 Zeichenvorrat von C (Zeichensatz von C) Bildung lexikalischer Einheiten (Wörter) muss auf den Zeichenvorrat von C zurückgreifen; Der Zeichenvorrat beinhaltet folgende Zeichen: die Klein-und Großbuchstaben: a-z, A-Z die Ziffern: 0-9 die Sonderzeichen: + - * / \ =,. ;? " # % & _ ' < > ( ) [ ] { } ^ : Umlaute (ä, ö, ü, Ä, Ö und Ü) sowie das ß gehören nicht zu den erlaubten Zeichen; grundsätzlich wird zwischen Klein- und Großbuchstaben unterschieden. R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 4 / 15

5 Reservierte Wörter (Schlüsselwörter) von C (1) Die folgenden 37 Schlüsselwörter sind nach ANSI/ISO C99 Standard reserviert, die Bedeutung dieser Wörter ist festgelegt und kann nicht verändert werden. Schlüsselwörter müssen immer klein geschrieben werden! Hier ist die Liste der Schlüsselwörter nach C99: auto break case char const continue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while restrict inline _Bool _Complex _Imaginary Bold-markierte Schlüsselwörter: neu in C99 gegenüber C90! R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 5 / 15

6 Digraphen und Trigraphen Digraph (Trigraph):... Kombination aus 2 (3) Zeichen als Ersatz für ein einzelnes Zeichen, welches nicht im verwendeten Zeichencode verfügbar ist. C Programmiersprache: seit ANSI C: Trigraphen; Digraphen seit C99: auch noch Digraphen und Trigraphen werden mittels Präprozessor durch zugehöriges Einzelzeichen ersetzt; vor jeder anderen Bearbeitung! Trigraph Ersetzung Digraph??= #??' ^??- ~??! &??/ \??( [ <:??) ] :>??< { <%??> } %>??=include <stdio.h> int main(void)??( printf("*** Hello ***\n"); return 0;??) R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 6 / 15

7 Reservierte Wörter (Schlüsselwörter) von C (2) Aufteilung der C-Schlüsselwörter nach ihrer Verwendung Benennung der Typen von Datenobjekten: char Integer _Bool Integer (nur 1 (TRUE) oder 0 (FALSE) short Integer int Integer (default) long Integer float Gleitkomma double Gleitkomma _Complex komplexe Zahl (real Teil) _Imaginary komplexe Zahl (imaginär Teil) void leer/unbestimmt unsigned Integer ohne Vorzeichen signed Integer (explizit) mit Vorzeichen struct Beliebig zusammengesetzter Typ (Struktur) union Auswahltyp/Vereinigungstyp enum Aufzählungstyp (Enumeration; integer) typedef individuelle Typvereinbarung Speicherklassen von (Daten-)Objekten: auto default in Funktionen register Empfehlung an Compiler: ein Prozessor-Register verwenden static Name/Symbol wird nicht exportiert; statisch extern Objekt (public-kode/-daten), von außen hereingeholt R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 7 / 15

8 Reservierte Wörter (Schlüsselwörter) von C (3) Aufteilung der C-Schlüsselwörter nach ihrer Verwendung (Forts.) Byte-Anzahl von Daten-Objekten und -Typen: sizeof z.b.: sizeof(char), sizeof(i), sizeof(*array) Typqualifizierer von Daten-Objekten: const Nach Initialisierung read-only volatile Keine Optimierung/Stets Direktzugriff restrict nur bei Zeiger; Ref. auf nicht überlappenden Adress-Bereich Programmierung des Ablaufes: if Bedingte Verzweigung (falls ja) else Bedingte Verzweigung (falls nein) while Schleife for Schleife do Schleife switch Fallunterscheidung (case) case Fallunterscheidung (Fallzweig) default Fallunterscheidung (default-case) break Hinaussprung: Schleife/switch continue Fortsetzungssprung in Schleifen goto Unbedingter Sprung return Beenden einer Funktion R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 8 / 15

9 Bezeichner in der Programmiersprache C (1) Allgemeine Eigenschaften eines Bezeichners in C Bezeichner in C benennen die folgenden Spracheinheiten, z.b: Variablen, aber auch Funktionen, Typnamen (sogen. typedef-namen), sowie Sprungmarken, Komponenten von Strukturen, Makronamen u. Makroparameter,..., In C muss für einen Bezeichner, somit für den Namen einer Variablen, unterschieden werden: interner Name : nur innerhalb einer Datei verwendet, z.b. Makronamen; C-Regel: Bezeichner mit interner Bindung existiert nur innerhalb seiner Datei (Übersetzungseinheit) eindeutig. externer Name : besitzen externe Bindungen, z.b. die Bezeichner von externen Variablen und Funktionen, die über mehrere Übersetzungseinheiten (Dateien) hinweg gültig sind. C-Regel: Bezeichner mit externer Bindung existiert eindeutig im gesamten Programm (über alle Übersetzungseinheiten hinweg). R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 9 / 15

10 Bezeichner in der Programmiersprache C (2) Lexikalische Form eines Bezeichner in C besteht aus einer Folge von Buchstaben (A... Za... z), Ziffern (0... 9) und Unterstrich (_); darf allerdings nicht mit einer Ziffer beginnen (aber mit Unterstrichen); insbes. Umlaute (ä,ö,ü oder ß), internationale Zeichen nicht erlaubt; insbes. die Schlüsselwörter von C nicht als Bezeichner erlaubt; im Prinzip beliebig lang (in der Praxis durch Compiler beschränkt); aber lt. ISO-Standard: interne Bezeichner müssen sich auf den ersten 31/63 Zeichen unterscheiden (C90/C99); externe Bezeichner müssen sich auf den ersten 6/31 Zeichen unterscheiden (C90/C99) ( Beschränkung für die Linker-Ebene!) Beispiele: meinefunktion1 und meinefunktion2 als externe Namen aus Linker-Sicht: identisch, weil in ersten 6 Zeichen übereinstimmend (bei C90!) meinmodul1meinefunktion1meinevariable1 und meinmodul1meinefunktion1meinevariable2 als interne Namen aus Compiler-Sicht: identisch, weil in ersten 31 Zeichen übereinstimmend C90!). R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 10 / 15

11 Bezeichner in der Programmiersprache C (5) Konventionen für die Wahl von Bezeichner in C verwende keinen Bezeichner, der mit einem oder zwei Unterstrichen _ beginnt; solche Bezeichner werden bei Implementierung von Bibliotheken verwendet ( potentieller Konflikte!) Bis auf die Bezeichner von symbolischen Konstanten werden per Konvention Bezeichner/Namen in C klein geschrieben! Per Konvention werden Bezeichner von symbolischen Konstanten (komplett) groß geschrieben! R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 11 / 15

12 Kommentare in C (1) Kommentar (im Quellprogramm): Zeichenfolge, welche vom C-Compiler (insbes. auch C-Präprozessor) überlesen/ignoriert wird Programm-Annotationen z.b. für Dokumentation,... /*.. Ich bin ein (Klammer-) Kommentar... */ (Klammer-) Kommentar kann/darf überall anstelle eines Trennzeichens stehen: anstatt Leerzeichen, Tabulatorzeichen Zeilentrenner,... : int main /*.. als Kommentar zulaessig..*/ (void) {...} (Klammer-) Kommentar: durch Zeichenkombination /* eingeleitet und durch Zeichenfolge */ beendet: Alles zwischen /* und */ wird ignoriert, auch Zeilenvorschübe!... darf sich über mehrere Zeilen erstrecken: /*... Kommentar über 2 Zeilen...*/ R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 12 / 15

13 Kommentare in C (2) (Klammer-) Kommentar (Forts.)... dürfen nicht verschachtelt werden; /*... /* Kommentar geschachtelt funktioniert nicht */...*/ trifft Compiler auf Zeichenfolge /*, so sucht er nach */... können nicht innerhalb von Zeichenkonstanten oder konstanten Zeichenketten stehen: "Als /* Kommentar */ nicht erkannt" Z/* Kommentar verboten*/ Sei C99: Zeilen-Kommentar //: ignoriert alles bis zum Zeilenende (aber ausschließlich Zeilenvorschub!). (aus C++ übernommen; gcc schon vor C99 einsetzbar) // Dies ist ein Zeilenkommentar R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 13 / 15

14 Kommentare in C (3) Fallstricke: Div-Operator / und Zeilen-Kommentar (-Zeichen) //: betrachte: a= b + c - d / 70 ; Programmierer: auf die Schnelle: Test eines alternativen Wertes: a= b + c - d //*70*/ 80 ; Compiler-Sicht: Div-Operator im arith. Ausdruck verschwunden statt alternativer Wert die Semantik des arith. Ausdrucks verändert! R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 14 / 15

15 Präprozessor-Direktiven C-Präprozessor ist die 1te Komponente (Programm) eines C-Compilers, das die zu übersetzende C-Datei bearbeitet; Zeilen, die # als erstes Zeichen enthalten, konsumiert Präprozessor! z.b. das Einfügen von (Header-) Dateien mittels: /* Suche beginnt im Standard-include-Verzeichnissen: */ #include <stdio.h> /* Suche beginnt im aktuellen Arbeitsbereichnis: */ #include "specialio.h>" Beim Einfügen einer Datei, hier z.b: specialio.h: Zeile mit Präprozessor-Direktive wird den Text der Datei specialio.h ersetzt; enthält die eingelesene Datei wiederum Präprozessor-Direktive, z.b. wiederum #include-anweisungen, so werden auch diese durch Präprozessor ausgeführt. Präprozessor Aktionen finden auf temporären Kopien der Quelldateien statt die ursprüngliche Dateien bleiben erhalten. R. Spurk (Informatik) Lexikalische Grundlagen der Programmiersprache C WS08/09 15 / 15