Programmiersprachen Einführung in C

Transkript

1 Programmiersprachen Einführung in C 14 Vertiefung einiger Themen Prof. Dr. Gliederung Programmiersprachen 1. Von der Maschinensprache zu C 2. Die Struktur von C-Programmen 3. Variable und Datentypen in C 4. Bildschirm Ein-/Ausgabe 5. Kontrollstrukturen 6. Funktionen 7. Programmierstil, Programmierrichtlinien 8. Felder u. Zeichenketten Arbeiten mit Dateien 11. Strukturen, Aufzählungstypen 12. Zeiger 13. Speicherklassen 14. Vertiefung einiger Themen 15. Sicherheitsprobleme mit C 2 1

2 14 Vertiefung einzelner Themen dynamische Objekte/Speicheranforderung Bit-Manipulation Präprozessor Statische vs. dynamische Objekte Statische Objektdefinitionen char ch; unsigned char xx = 130; char *text = "Dies ist ein Text"; short sbuf[] = 1, 5, 10, 15; int j = 1; double *dp = &d; unsigned ui = ; long list[10] = 1, -2, -5, 10, 15 ; int feld[10][20];... sind über Namen aufrufbar... kommen im Programmablauf nur einmal vor... Jede Instanz bzw. die Anzahl der Instanzen (bei Feldern) muß zur Compile-Zeit bekannt sein 4 2

3 malloc malloc - C-Form der Speicheranforderung void *malloc(size_t size); char *buf = malloc(1000); // 1000 Bytes werden angefordert typedef struct adresse char strasse[30]; int hausnr; tadresse; tadresse *myadr = malloc(sizeof(tadresse)); // besser: tadresse *myadr; myadr = (tadresse *) malloc(sizeof(tadresse)); // Es wird Speicher für ein Adreßobjekt angefordert Freigabe mit void free( void *memblock ); free(myadr); Benötigte Header-Dateien: #include <stdlib.h> #include <malloc.h> 5 Verwaltung dynamischer Objekte durch eine lineare Liste #define new(t) (t *) malloc(sizeof(t)) typedef struct Adr // Definition der Adreßstruktur char Name[30], Tel[20]; struct Adr *next; tadr; tadr *Anf; // Aufbauen einer linearen Liste: tadr *Laufz, *aktuell; Anf = new(tadr); // Erzeugen eines ersten Objekts strcpy(anf->name, "Schwenk" ); aktuell = new(tadr);// Erzeugen des zweiten Objekts strcpy(aktuell->name, "Meier"); aktuell->next = NULL; Anf->next = aktuell;// Verbinden von 1. und 2. Element aktuell = new(tadr);// Erzeugen des 3. usw. Objekts aktuell->next = NULL; Laufz = Anf; // Suche nach dem letzten Element while (Laufz->next)// Solange es weitere Elemente gibt: Laufz = Laufz->next; // Geh' zum nächsten Element // Sonst: Letztes Element gefunden: Laufz->next = aktuell;// dieses mit dem aktuellen // Element verbinden

4 Löschen eines Objekts der linearen Liste Aufgabe: Löschen eines Elements (Name ist angegeben) aus der linearen Liste. Der Parameter 'Anf' zeigt auf den Anfang der Liste tadr *lösche(char *ElemName, tadr *Anf) tadr *Laufz = Anf; tadr *tmp; if (strcmp(anf->name, ElemName) == 0) Anf = Anf->next; // Ist das erste Element das gesuchte? free(laufz); return Anf; while (Laufz->next && // Nach benanntem Element suchen! strcmp(laufz->next->name, ElemName)!= 0) Laufz = Laufz->next;// Wichtig! Laufz muß eins vor dem if (Laufz->next) // gesuchten Element stehen bleiben! tmp = Laufz->next; Laufz->next = Laufz->next->next; // Element ausklinken free(tmp); return Anf; Bit-Operationen Boolesche Operationen auf der internen Bit-Repräsentation von Operanden Operationen auf den Bits eines Operanden Operationen zwischen Bits zweier Operanden Ausdruck Wert / Wirkung 1 x << y schiebe Inhalt von x um y Stellen links 1 x >> y schiebe Inhalt von x um y Stellen rechts 1 x & y bit-weise UND-Verknüpfung der Bits aus x und y 1 x y bit-weise ODER-Verknüpfung der Bits aus x und y 1 x ^ y bit-weises EXKLUSIV-ODER zwischen x u. y 1 x bit-weise Komplementbildung, Einerkompl. von x Vergleichs-Operatoren ==!= vor Bit-Operatoren Klammerung 8 4

5 Anwendung von Bit-Operationen Kodierung von mehreren Zuständen (Flags), die unabhängig vonein-ander auftreten können, in einer Variablen (Beispiel: Maustasten) const int LMButtonBitMap = 1; // Wichtig: Kodierung durch 2er Potenzen const int RMButtonBitMap = 2; const int... = 4; int MButton = 0; void OnLButtonDown() // Routine wird bei Drücken der linken Maustaste // aufgerufen, rechte Taste entsprechend... MButton = LMButtonBitMap; void OnLButtonUp() // Routine wird bei Loslassen der linken Maustaste // aufgerufen MButton &= ~LMButtonBitMap; int LButtonDown() // Test, ob die linke Maustaste gedrückt wurde return MButton & LMButtonBitMap; 9 Bit- Beispiel: Client-/Server Schnittstelle 1 #define POSITION (1<<0) 1 #define ENDPOSITION (1<<1) 1 #define ROTATE_FAIL (1<<2) 1 #define MOVE_FAIL (1<<3) 1 #define ALIGN_FAIL (1<<4) 1 #define EMERGENCY_STOP (1<<5) 1 #define OBSTACLE_DISTANCE (1<<6) 1 #define OBSTACLE_POS (1<<7) 1 #define SONAR_READINGS (1<<8) 1 #define JOY_STATUS (1<<9) 1 #define EOC (1<<10) 1 #define Z_POSITION (1<<11) 1 #define Z_END_POSITION (1<<12) 1 #define Z_FORCE (1<<13) 1 #define Z_EOC (1<<14) 1 #define Z_COLLISION (1<<15) 1 CSetEvents(GlPlanClient, RobServer, POSITION ENDPOSITION SONAR_READINGS EOC); 10 5

6 Beispiel: Auswahl beim Verteilen von Informationen an mehrere Empfänger /* CSendEvent dient dazu, von einem Server aus an alle interessierten Clients Nachrichten (Events) zu versenden. Hierzu wird abgefragt, ob in der jeweiligen EventRequests-Bitmaske das für diesen Event relevante Bit gesetzt ist */ void CSendEvent(EventType *Event) int Client; for (Client=FIRST_CLIENT; Client<LAST_CLIENT; Client++) if (EventRequests[Client] & Event->Type) // Event über Sockets versenden 11 Präprozessor: #include und #define Prä - vor ; Prozessor - Verarbeitungsphase 1 Bearbeitung des Quelltextes vor der eigentlichen Übersetzung und Codeerzeugung 1 Präprozessoranweisungen beginnen mit '#' und gelten ab dieser Zeile #include <datei.h>einbinden von datei.h aus dem include - Verzeichnis #include datei.h Einbinden von datei.h aus dem aktuellen Verzeichnis #define konstnam wert 1 Konstantendefinition: #define MAXWERT Achtung! Kein abschließendes Semikolon! 'Wert' von MAXWERT ist der Rest der aktuellen Zeile; ein Semikolon würde daher mit zum Wert dazugehören 1 Achtung! Nur textuelle Definition der Konstante; Hier erfolgt weder Syntax- noch Typprüfung. Hier gemachte Fehler werden erst später an den verwendeten Stellen erkannt Verwendung: if (ergebnis < MAXWERT) wird ersetzt zu... if (ergebnis < 100) (nur textuelle Ersetzung) Durch Typisierung u. Syntaxprüfung in unbedingt const bevorzugen! 12 6

7 Parametrisierte #define-makros #define-makros können auch parametrisiert werden 1 #define max(a,b) (((a)<(b))? (b) : (a)) // a und b sind textuell verwendete Parameter Starke Klammerung sehr empfehlenswert, z.t. unbedingt notwendig! 1 #define sq(a) a*a // sq soll das Quadrat einer übergebenen Zahl bestimmen 1 #define incr(x) x+1 // incr soll die um 1 erhöhte Zahl liefern 1 : 1 x = sq(d); // noch problemlos 1 x = sq(d+1); 1 // textuelle Ersetzung: x = d+1 * d+1; 1 x = incr(d); // wieder problemlos 1 x = incr(d) * 2; 1 // textuelle Ersetzung: x = d+1 * 2; Richtig wäre: 1 #define sq(a) ((a)*(a)) 1 #define incr(a) ((a) + 1) Makros werden in C gern eingesetzt, um damit kleine Funktionen wie max zu erzeugen, ohne jedoch den Overhead zu haben, der mit jedem Funktionsaufruf einhergeht; in C++ besser: inline-funktionen 13 Bedingte Compilierung: #if, #elif, #else, #endif Anwendung: Bedingtes Setzen von Konstanten #define TEST 12 #if TEST == 10 #define MAXWERT 99 #elif TEST == 12 #define MAXWERT 101 #else #define MAXWERT 50 #endif Anwendung: Bedingtes Compilieren #if TEST == 10 printf("wert von 'ergebnis': %e\n", ergebnis); #else printf("wert von 'ergebnis': %e\n", ergebnis); printf("wert von 'zaehler': %d\n", zaehler); #endif Auswirkung 1 if (ergebnis < MAXWERT) --> (textuelle Ersetzung!) --> if (ergebnis < 101) 14 7

8 Bedingte Compilierung: Definition überprüfen mit #ifdef, #ifndef Anwendungsfall: Bedingte Compilierung mit nur zwei Alternativen #define DEMO... : void main() #ifdef DEMO #define VERSION 0.9 printf("progr. superduper, #else Vers.%d\n", #define VERSION 1.0 VERSION); #endif Anwendung: Einfügen von Codestücken für 'besondere' Fälle #if DEBUG printf("wert von 'ergebnis': %e\n", ergebnis); #endif // Print-Anweisung wird (nur) im 'DEBUG'-Modus eingefügt! #pragma - Compilerdirektiven, -Einstellungen 1 nicht festgelegt, compilerabhängig >>> Compiler - Handbücher #error Fehlertext 1 Ausgabe des Fehlertexts (während des Präprozessorlaufs!) und Abbruch des Compiliervorgangs (z.b. als Hinweis auf nicht mehr unterstützte Programmversionen) 15 8