Historien AB"C" Einführung in die Programmierung mit C/C++ Dipl. Ing. (FH) Hans-Peter Kiermaier. Dr. Bjarne Stroustrup Entwickler von C++

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1 Dipl. Ing. (FH) Hans-Peter Kiermaier Einführung in die Programmierung mit C/C++ Historien AB"C" CPL (1963) BCPL (1967) B (1969) C (1971) ANSI-C (1989) ISO-C (1990) C# (2000) ISO-C (1999) C with Classes (1979) C++ (1983) ISO-C++ (1998) Objective-C (1983) Dr. Bjarne Stroustrup Entwickler von C++ Dennis Ritchie, Erfinder von C 2

2 C - Was sonst? Quelle: 3 Was nimmt man wofür? Sprache Anwendung Aufwand Assembler C++ C, Turbo-C, Objectiv-C C#, Perl, Java Pascal VisualBasic VBA VBScript Schnelle Echtzeitanwendungen, Mikrocontrollerprogrammierung Windows-/Linuxanwendungen (OOP) Mikrocontrollerprogrammierung Schnelle Echtzeitanwendungen Mikrocontrollerprogrammierung Apps-Programmierung (Apple ipad etc.) Windows/Linuxanwendungen Skriptsprache für kleine, einfache Prog. Windows/Linuxanwendungen als Schul/Lernsprache geschaffen Windows/Officeanwendungen mit ansprechender Gestaltungsmöglichkeit Windowsanwendungen für schnellen, leichten Einsatz (kein Compiler nötig)

3 Eigenschaften von C/C++ Es ist eine relativ maschinennahe Sprache (Assembler-Anweisungen einfügbar: asm{ }) Man kann über Adressen direkt auf den Speicher zuzugreifen. Man kann mit Adressen rechnen (Zeigerarithmetik). Operationen sind auf der Bitebene möglich. C ist eine imperative Programmiersprache (Folge von Anweisungen um ein Ergebnis zu erzielen) C hat ein Typkonzept (das allerdings nicht sehr streng ist) Der Quellcode eines Programms kann aus mehreren Dateien bestehen (z.b. Funktionsbibliotheken, etc.). Der Übersetzungsvorgang ist mehrstufig (z.b. Präprozessor, Compiler, Linker). 5 Wie funktioniert C? Quellcode in "cpp"-textdatei #include <iostream> int main() { std::cout<<"hallo!"; return 0; } ext. Bibliothek bzw. Header // iostream standard header for Microsoft #pragma once #ifndef _IOSTREAM_ #define _IOSTREAM_ #ifndef RC_INVOKED #include <istream> #ifdef _MSC_VER #pragma pack(push,_crt_packing) #pragma warning(push,3) #endif /* _MSC_VER */ Präprozessor (externe Bibliotheken hinzufügen Textersetzungen, etc.) BA Mov DX,textadr B4 09 Mov AH,09 CD 21 Int 21 B8 01 4C Mov AH,4C01 CD 21 Int 21 Compiler (Übersetzer) C db "Hal" 6C 6F 00 db "lo" Übersetzte "Obj"-Datei (Prozessorspezifisch) Ausführbare "Exe"-Datei (Betriebssystemspezifisch) CS:0100 BA 0C 01 CS:0103 B4 09 CS:0105 CD 21 CS:0107 B8 01 4C CS:010A CD 21 CS:010C C 6C 6F 00 Linker (Adress-Binder) verbindet Obj-Dateien verschiedener Herkunft 6

4 IDEs (Entwicklungswerkzeuge) Code::Blocks (OpenSource) Gnu Compiler Collection (MinGW, OpenSource) C++ Builder bzw. C++ Compiler Microsoft Visual Studio Express Edition C Visual Studio Express Nach dem Start der IDE beginnt man ein neues Projekt Für die ersten Anwendungen reicht es, eine Win32-Konsolenanwendung zu wählen. Unter Konsole ist dabei die Eingabeaufforderung ('DOS-Fenster') zu verstehen. Win32-Projekt erzeugt echte Windows- Programme mit Fenstern. In den Anwendungseinstellungen wählt man ein leeres Projekt und fügt dann im Projektmappen-Explorer eine leere Quelldatei für unser Programm dazu. Compiler und Ausführung starten Nachteil: Es werden jedesmal eine Menge Dateien in einem Ordner erzeugt. Das fördert nicht gerade die Übersichtlichkeit. 8

5 Visual Studio Express Komfortabler Ersatz für eine IDE: Notepad++ Es kann nahezu alle Programmiersprachen bearbeiten und mit Syntax-Highlighting farbig darstellen. Achtung: VisualStudio ist zum Kompilieren trotzdem erforderlich! Hilfreich wie eine IDE: Ausführen-Befehlszeile (hier für Notepad++ unter Windows7) cmd /K "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\Common7\Tools\vsvars32.bat" && cl /EHsc $(FULL_CURRENT_PATH) 9 Wie sieht ein C-Programm aus? Kommentare Definitionen globale Deklarationen Hauptfunktion lokale Deklarationen Initialisierung Anweisungen 10

6 Der C-Grundrahmen Es bestehen einige kleinere Unterschiede zwischen einem C und einem C++-Quellcode. Präprozessor-Anweisung: Einbinden der Standardbibliothek für Ein- und Ausgaben. Hauptfunktion main( ): Rahmen/Block mit { beginnen und mit } schließen. Anweisung: Ausgabe eines Textes an die Standardausgabe (Mit Strichpunkt beenden!) 11 Der C++-Grundrahmen Im Notepad schreiben Sie die "rahmen.cpp" Präprozessor-Anweisung: Einbinden der C++ Standardbibliothek für Ein- und Ausgaben. Hauptfunktion main( ): Rahmen/Block mit { beginnen und mit } schließen. Anweisung: Ausgabe eines Textes an die Standardausgabe Mit "cl /EHsc rahmen.cpp" compilieren. Anweisung: Rückkehr zu Windows mit dem Rückgabewert 0 12

7 Genauere Betrachtung Kommentare Zeilenweiser Kommentar endet mit der Zeile: // Hier steht ein Kommentar // Die nächste Zeile braucht auch einen Doppelslash Blockkommentar beginnt mit /* und endet mit */: /* Hier steht ein Kommentar der bis in die nächste Zeile reicht */ verboten: /* Hier ein Kommentar /* und hier noch einer */ und hier erwartet der Compiler Code! */ Blockkommentar kann überall stehen: int main ( /*hier könnte ein Parameter stehen */ ) 13 Genauere Betrachtung Direktiven bzw. Header mit der Direktive #include werden über die Basissprache hinausgehende, zusätzliche Funktionen in den Quellcode eingebunden. Zum Beispiel: #include <iostream> #include <stdio.h> #include <fstream> #include <cmath> #include <math.h> Standard Ein/Ausgabefunktionen (Klassen) cout-objekt für Ausgabe, cin-objekt für Eingabe dasselbe für klassisches "C" Datei-Ein/Ausgabefunktionen in C++ Mathematische Funktionen für C++ dasselbe für klassisches "C" #include <windows.h> Funktionen für Windowsfenster #include "mybib" Eigene Funktionen im gleichen Ordner 14

8 Genauere Betrachtung Die Hauptfunktion main int main ( ) C++-Hauptfunktion { Blockbeginn (Rahmenbeginn) Anweisungen; return (0); ganzzahliger Rückgabewert 0 (ordentlich beendet) } Blockende (Rahmenende) main ( ) C-Hauptfunktion { Blockbeginn Anweisungen; { Unterblockbeginn Anweisungen; } Unterblockende } Blockende int WINAPI WinMain ( ) { Anweisungen; return 0; } C++-Windows-Hauptfunktion (kein Konsolenprogramm) Rückgabewert auch ohne Klammer möglich 15 Genauere Betrachtung Anweisungen Anweisungen führen die eigentlichen Aufgaben aus. Sie werden mit einem Semikolon abgeschlossen! Ausgabeoperator std::cout << "Hallo!" << std::endl; Operand (Ergebnis) Operand (Manipulator) std::cout << "Hallo!" << " Ich bin's." << std::endl; 16

9 Standard-Namespace Die Vereinbarung using namespace std erspart die Wiederholung des Gültigkeitsbereichs in den Anweisungen. 17 Alternative Ausgabe mit C C-Quelltexte enthalten zur Ausgabe auf das Standardgerät oft die formatierte Print-Anweisung printf. Präprozessor-Anweisung: Einbinden der C-Standardbibliothek für Ein- und Ausgaben. Anweisung: Ausgabe eines Textes an die Standardausgabe. Das geht natürlich auch in C++ (ist ja nur eine Erweiterung zu C)! 18

10 Alternative Ausgabe mit C Formatangaben für Printf Syntax: Printf ( "Kontrollstring", Variablenliste); Der Kontrollstring ist optional und kann Formatangaben enthalten, die dann bei der Ausgabe durch die Variablen ersetzt werden: %d, %i Ganzzahl, dezimal %u Ganzzahl, dezimal (ohne Vorzeichen) %o Ganzzahl, oktal %x, %X Ganzzahl, hexadezimal %0ni Ganzzahl, n-stellig mit führenden Nullen (z.b. %03i) %f Fließkommazahl %n.mf Anzeige von n-stellen vorm Komma und m-stellen hinterm Komma %e, %E Fließkommazahl, exponentiell %g, %G Fließkommazahl, exponentiell oder normal %s Zeichenkette, beendet mit 0 %n Anzahl bereits geschriebener Zeichen %% Prozentzeichen Beispiel: printf ("Hallo %s", "Welt!"); printf ("Ergebnis %i + %i = %d", 1, 2, 1+2); Ausgabe: Hallo Welt! Ausgabe: Ergebnis = 3 19 Einfache Ein- und Ausgabe Dieses Beispiel fragt Sie nach Ihrem Namen und begrüßt Sie dann. 20

11 Alternative Ein/Ausgabe in C In C-Skripten wird vom Standardgerät oft über die formatierte Anweisung scanf eingelesen. 21 Alternative Eingabe mit C Formatangaben für Scanf Syntax: scanf ("Kontrollstring", Variablenliste) Das Prinzip ist ähnlich wie bei Printf: %d, %i Ganzzahl einlesen %u, %o, %x Ganzzahl einlesen (Vorzeichenlos, Oktal oder hexadezimal) %c ein Zeichen einlesen %f Fließkommazahl einlesen %e, %E Fließkommazahl einlesen, exponentiell %g, %G Fließkommazahl einlesen, normal oder exponentiell %s Zeichenkette einlesen, Whitespace beendet %[ ] Zeichenkette einlesen, bis Zeichen das nicht in [..] steht %[^ ] Zeichenkette einlesen, bis Zeichen das in [..] steht Beispiel: scanf ("%i%i", &zahl1, &zahl2) scanf ("%[^.]", textzeile) //Einlesen bis Punkt 22