Programmieren in C / C++ Grundlagen C 4

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1 Programmieren in C / C++ Grundlagen C 4 Hochschule Fulda FB AI Wintersemester 2016/17 Peter Klingebiel, HS Fulda, FB AI

2 Anweisungen Anweisung im allgemeinsten Sinn: Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 2

3 Ausdrücke 1 Ausdrücke (siehe auch früherer Abschnitt) Definitionen, Zuweisungen, arithmetische, logische, Operationen, Bei Zuweisungen zu beachten: gültiger l-value und r-value l-value (left, location) Variable mit Speicherplatz r-value (right, read) auswertbarer Ausdruck Beispiel: int i, j; i = 9 / 3; /* gültiger l-value */ 45 = j; /* ungültiger l-value */ Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 3

4 Ausdrücke 2 Sind die Zuweisungen korrekt? typedef struct _st { int a[5]; } stt; stt s1 = { 1, 2, 3, 4, 5 }, s2; int a1[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 }, a2[5]; int i, j;... i = 23; /*??? */ 32 = j; /*??? */ a2 = a1; /*??? */ s2 = s1; /*??? */ Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 4

5 Blöcke 1 Zusammenfassung mehrerer Anweisungen Geklammert mit { } v.a. bei Funktionen, Kontrollstrukturen, aber auch lokale Blöcke, Unterblöcke zur Definition z.b. von lokalen Variablen, insbesondere Hilfsvariablen legt Lebensdauer von Variablen fest legt Sichtbarkeit (Scope) von Variablen fest Bei Namensgleichheit ist Variable des innersten Blocks sichtbar Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 5

6 Blöcke 2 Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 6

7 Kontrollstrukturen Kontrolle des Programmablaufs abhängig von Ergebnis von Ausdrücken Selektionen / bedingte Anweisungen Einfache Alternative if else Mehrfache Alternative if else if else Fallunterscheidung switch Iterationen / Schleifen Abweisende Schleife while Annehmende Schleife do while Laufanweisung for Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 7

8 Selektionen 1 Bedingte Anweisung if Syntax: if (ausdruck) anweisung Struktogramm Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 8

9 Selektionen 2 Bedingte Anweisung if else if (ausdruck) anweisung else anweisung Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 9

10 Selektionen 3 Anweisung kann ein Block sein, bei mehreren Ausdrücken Verwendung von { } notwendig Beispiel: int c, i;... c = getchar(); if (c!= EOF) { if(i < 32) { putchar(c); i++ } } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 10

11 Selektionen 4 Beispiel: Zeichen groß klein und vice versa int c;... c = getchar(); if ( (c >= 'A' && c <= 'Z') (c >= 'a' && c <= 'z')) { if (c >= 'A' && c <= 'Z') c = c 'A' + 'a'; else c = c 'a' + 'A'; }... Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 11

12 Selektionen 5 Beispiel: ctoggle.c /* * ctoggle.c * Wandlung Gross- in Kleinbuchstaben un * klin, */ #include <stdio.h> int main(void) { int c; Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 12

13 Selektionen 6 Mehrfache Alternative if else if else if (ausdruck_1) anweisung_1 else if(ausdruck_2) anweisung_2 else if(ausdruck_3) anweisung_3 else if (ausdruck_n) anweisung_n else /* kann auch fehlen */ anweisung_else Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 13

14 Selektionen 7 Syntaxdiagramm Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 14

15 Selektionen 8 Mehrfache Alternative / Fallunterscheidung switch switch(ausdruck){ case k1: anweisung_1; break; case k2: anweisung_2; break;... default: anweisung_default; } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 15

16 Selektionen 9 Syntaxdiagramm Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 16

17 Selektionen 10 Beispiel enum color { red, green, blue }; enum color col = red; switch(col) { case red: printf("farbe: rot\n"); break; case green: printf("farbe: grün\n"); break; case blue: printf("farbe: blau\n"); break; default: printf("farbe: nicht definiert!\n"); } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 17

18 Selektionen 11 Beispiel: lettercount.c /* * lettercount.c * Ziffern und sonstige Zeichen zaehle * klin, */ #include <stdio.h> int main(void) { int c, n, nd, no; Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 18

19 Selektionen 12 Beispiel: mydraw3.c /* * mydraw3.c * Einfaches Zeichenprogramm * Kreise, Farben, + Linien, + Rechtec * Leinwandgroesse: 640 x 480 Pixel * Erzeugt SVG-Format * Version 3 - fest kodiert * klin, */ #include <stdio.h> Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 19

20 Iterationen 1 Abweisende Schleife while, manchmal auch kopfgesteuerte Schleife genannt Syntax while (ausdruck) anweisung Bedingung ausdruck wird vor Ausführung vom Schleifenkörper anweisung geprüft Schleifenkörper wird nur ausgeführt, wenn Bedingung ausdruck wahr ist Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 20

21 Iterationen 2 Struktogramm Beispiel: int c; while ((c = getchar())!= EOF){ putchar(c); } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 21

22 Iterationen 3 Annehmende Schleife do while, machmal auch fußgesteuerte Schleife genannt Syntax do anweisung while (ausdruck) Bedingung ausdruck wird erst am Ende des Schleifenkörperts geprüft Schleife wird mindestens einmal durchlaufen Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 22

23 Iterationen 4 Struktogramm Beispiel char *s1, *s2; do *s2++ = *s1++; while (*s1); Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 23

24 Iterationen 5 Beispiel: stringcopy() mit while -Schleife void stringcopy(char *s1, char *s2) { while(*s1) *s2++ = *s1++; *s2 = '\0'; } Beispiel: void stringcopy mit do-schleife void stringcopy(char *s1, char *s2) { do *s2++ = *s1++; while(*s1); } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 24

25 Iterationen 6 Laufanweisung oder abweisenden Schleife mit for Syntax for(ausdruck1; ausdruck2; ausdruck3) anweisung Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 25

26 Iterationen 7 Beispiel: Summenbildung von int x, i; x = 0; for (i = 1; i <= 100; i++) x = x + i; eine Alternative int x, i; for (x = 0, i = 1; i <= 100; i++) x += i; Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 26

27 Iterationen 8 for-schleife ist eigentlich eine while-schleife ausdruck1 while(ausdruck2){ anweisung ausdruck3 } Beispiel: stringcopy() mit for void stringcopy(char *s1, char *s2) { for ( ; *s1; s1++, s2++) *s2 = *s1; *s2 = '\0'; } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 27

28 Iterationen 9 Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 28

29 Iterationen 10 Schleifensteuerung break bricht die Ausführung der Schleife bzw. switch- Anweisung ab und verlässt diese continue bricht den aktuellen Schleifendurchlauf ab setzt mit Ausführung des Schleifenkopfes fort Endlosschleife while(1)... for(;;)... Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 29

30 Iterationen 11 Beispiel: eingabegesteuertes Programm int c; while(1) { c = getchar(); if(c = 'Q') break; switch(c) { case 'A': funca(); break; case 'B': funcb(); break;... } } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 30

31 Funktionen 1 Funktionen sind Programmteile (Blöcke) mit Namen, ggfs. Parametern und ggfs. einem Rückgabewert elementare Bausteine für Programme gliedern umfangreiche Aufgaben in kleinere Komponenten reduzieren Komplexität Wiederverwendung von Komponenten verbergen Details der Implementierung vor anderen Programmteilen (black box) Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 31

32 Funktionen 2 dienen der Abstraktion Name und Parameter abstrahieren vom tatsächlichen Programmstück von Darstellung und Verwendung der Daten Verwendung mehrfach benötigte Programmstücke werden einmal erstellt und können durch Angabe des Funktionsnamens aufgerufen werden schrittweise Abstraktion möglich Entwurf top-down oder bottom-up Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 32

33 Funktionen 3 Beispiel: Summenbildung int summe(int a, int b) { int sum = 0, i; for(i = a; i <= b; i++) sum += i; return(sum); } Beliebig immer wieder verwendbar: s1 = summe(20, 50); s2 = summe(2, 120); Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 33

34 Funktionen 4 Beispiel Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 34

35 Funktionen 5 vor Programmstart Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 35

36 Funktionen 6 Programmstart: Speicherreservierung Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 36

37 Funktionen 7 Kopieren des aktuellen Parameters a Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 37

38 Funktionen 8 Aufruf der Funktion quadrat() Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 38

39 Funktionen 9 In Funktion quadrat(): berechnen Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 39

40 Funktionen 10 Returnwert liefern in a kopieren Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 40

41 Funktionen 11 Rückkehr aus quadrat() nach main() Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 41

42 Funktionen 12 Nach Rückkehr Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 42

43 Funktionen 13 Funktionsdefinition Schnittstelle (Typ, Name, Parameterliste) Typ Datentyp, der von Funktion zurückgeliefert wird Kann beliebiger Typ sein void kein Rückgabewert (Prozedur) Name Bezeichner kann beliebig gewählt sein keine Schlüsselworte Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 43

44 Funktionen 14 Syntaxdiagramm Beispiel int add(int a, int b) { r = a + b; return(r); } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 44

45 Funktionen 15 Formale Parameter beliebiger Typ, beliebiger Bezeichner formale Parameter Platzhalter für aktuelle an Funktion übergebene Parameter in Funktion wie vorbelegte lokale Variable Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 45

46 Funktionen 16 Beliebiger Block mit {} geklammert Zusätzliche Anweisung return(ausdruck) Rückkehr aus der Funktion Bei void-funktion: nur return Nach Rückkehr aus Funktion Programm wird nach Funktionsaufruf fortgesetzt Typ von Ausdruck und Funktion müssen übereinstimmen Klammern bei return können entfallen Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 46

47 Funktionen 17 Aufruf einer Funktion jeder Funktionsaufruf ist ein Ausdruck void-funktionen können keine Teilausdrücke sein wie Prozedur in anderen Sprachen Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 47

48 Funktionen 18 Die Ausdrücke in der Parameterliste werden vor dem Sprung in die Funktion ausgewertet aktuelle Parameter Anzahl und Typen der Ausdrücke der aktuellen Parameter müssen mit denen der formalen Parameter in der Definition der Funktion übereinstimmen Die Auswertungsreihenfolge der Parameterausdrücke ist nicht festgelegt Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 48

49 Funktionen 19 Regeln für Funktionen Funktionen werden global definiert, damit keine lokalen Funktionen möglich main() ist normale Funktion, die aber beim Programmstart automatisch aufgerufen wird Rekursion ist problemlos möglich: int fak(int n) { if(n == 1) return(1); else return(n * fak(n-1)); } Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 49

50 Funktionen 20 Funktionen müssen deklariert sein, bevor sie aufgerufen werden können Name, Rückgabetyp und Parametertypen müssen dem Compiler bekannt sein Funktionsdefinition Funktion ist automatisch deklariert und bekannt sonst Prototype, z.b. in Headerdatei typ name ( liste der parametertypen ); Beispiele: double sin(double); double cos(double x); Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 50

51 Funktionen 21 Wdh: Parameterübergabe an Funktionen call by value aktuelle Parameter werden in Speicherbereich der Funktion kopiert in Funktion: Änderungen nur lokal in Funktion call by reference In C nur über Zeiger realisierbar Adresse der Parameter werden in Funktion kopiert Änderungen an Parametern Änderungen an den originalen Variablen Programmieren in C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI 51