ANSI C 3.0. Grundlagen der Programmierung. Ricardo Hernández García. 1. Ausgabe, November 2017 ISBN CANSI3

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1 ANSI C 3.0 Ricardo Hernández García Grundlagen der Programmierung 1. Ausgabe, November 2017 CANSI3 ISBN

2 I ANSI C 3.0 Grundlagen der Programmierung Bevor Sie beginnen 4 1. Einführung in C Entstehung von C Algorithmus und C-Programm Erstellen eines C-Programms Vom Quellcode zum Maschinenprogramm Das erste Programm in C Mehrseitige Auswahl Iteration Kopfgetestete Schleife Endegetestete Schleife Die Zählschleife Sprünge Rekursion Übungen Variablen und Konstanten In C verfügbare Datentypen Variablen in C Konstanten in C Übung Operatoren Grundlegende Operatorenarten Arithmetische Operatoren Relationale und logische Operatoren Bitoperatoren Zuweisungsoperatoren Umwandlung eines Datentyps Übung Funktionen Einsatzbereiche für Funktionen Definition einer Funktion Parameter einer Funktion Rückgabe von Werten Gültigkeitsbereich von Variablen global und lokal Funktionsprototypen Übungen Formatierte Ein- und Ausgabe Die Funktion getchar Die Funktion putchar Formatierte Ausgabe Funktion printf Tastatureingaben Übungen Kontrollstrukturen Steuerung des Programmablaufs Sequenz Anweisungsblock Selektion Einfache Selektion Zweifache Selektion Der Bedingungsoperator Komplexe Datentypen Typvereinbarung (typedefs) Aufzählungstypen (Enumerationen) Arrays Mehrdimensionale Arrays Strukturen Union Bitfelder Übungen Zeiger Zeigertypen Speicherplatz anfordern Speicherplatz freigeben Dynamische Speicherverwaltung Zeigerarithmetik Zeiger in Strukturen Zeiger auf Arrays Zeiger auf Zeiger Zeiger auf Funktionen Zeiger auf Zeichenketten Übungen Dateibearbeitung Voraussetzungen für den Dateizugriff Dateien öffnen, beschreiben und schließen Dateien formatiert einlesen Dateien löschen Übung Der Präcompiler Aufgaben des Präcompilers Die Präcompiler-Direktiven Die #include-direktive Die #define-direktive Steueranweisungen Die #line-direktive Der Operator # zur Textersetzung Die Direktive ## Die Direktiven #error und #pragma Übungen HERDT-Verlag

3 Inhalt I 11. Modulare Programmierung Das Prinzip der modularen Programmierung Mehrdateienprogramme Parameter an ein Programm übergeben Übungen Standardbibliotheken Ausgewählte Standardbibliotheken ctype.h string.h stdio.h math.h stdlib.h time.h Anhang 188 A.1 Rangordnung der Operatoren 188 A.2 ASCII-Tabelle 189 Stichwortverzeichnis 190 HERDT-Verlag 3

4 Bevor Sie beginnen Bevor Sie beginnen BuchPlus unser Konzept: Problemlos einsteigen Effizient lernen Zielgerichtet nachschlagen (weitere Infos unter Nutzen Sie dabei unsere maßgeschneiderten, im Internet frei verfügbaren Medien: So können Sie schnell auf die BuchPlus-Medien zugreifen: Rufen Sie im Browser die Internetadresse auf. 2 Geben Sie den folgenden Matchcode ein: CANSI3. 1 Wählen Sie Codes. Die Beispiel-, Übungs- und Ergebnisdateien können Sie in C-Entwicklungsumgebungen wie beispielsweise Microsoft Visual Studio 2017, C++-Builder von Embarcadero, Eclipse CDT (Open Source) oder in CodeLite (Open Source) laden, kompilieren und ausführen. Hinweise zu Soft- und Hardware In den Funktionsbeschreibungen des Buches wird von einer Erstinstallation der Entwicklungsumgebung Microsoft Visual Studio 2017 unter dem Betriebssystem Windows 10 und den Standardeinstellungen für diese Programme ausgegangen. Allerdings sollten sich weder bei der Verwendung eines anderen Betriebssystems noch beim Verwenden einer anderen Entwicklungsumgebung größere Abweichungen ergeben. 4 HERDT-Verlag

5 Einführung in C Einführung in C 1.1 Entstehung von C Die Programmiersprache C entstand in den 70er-Jahren mit folgenden Eigenschaften: Mit den Befehlen der Sprache ist die plattformunabhängige Programmierung einer Computerhardware möglich. Auch direkte Speicherzugriffe werden unterstützt. Es handelt sich um eine prozedurale Sprache, d. h., ein Problem wird in kleinere Teilprobleme zerlegt, die wiederum in abgeschlossenen Einheiten, den sogenannten Prozeduren, gelöst werden. Auf diese Weise wird eine Aufgabe übersichtlicher lösbar und bestimmte Teillösungen können zur Lösung anderer Probleme wiederverwendet werden. In C geschriebene Programme laufen in etwa derselben Geschwindigkeit ab wie äquivalente Programme in Maschinensprache. Dabei ist zu beachten, dass die Entwicklung von Programmen in Maschinensprache deutlich aufwendiger ist und diese schwer les- und wartbar sind. Einsatzgebiete Von Anfang an war das Haupteinsatzgebiet von C die Systemprogrammierung. Es kommt bei den zu entwickelnden Programmen besonders auf Geschwindigkeit und einen kompakten Programmcode an. Außerdem soll die Hardware besonders effektiv angesprochen werden können. Solche Programme werden z. B. beim Entwickeln von Betriebssystemen (Windows, Linux) oder für die Programmierung von Kleinstgeräten (Aufzugssteuerungen, mobile Geräte, Mikro-Controller) eingesetzt. Allgemein wird von eingebetteten Systemen geredet, wenn ein Computersystem aus Hard- und Software in einer technischen Umgebung seine Arbeit verrichtet. Beispielsweise für grafische Anwendungen, Textverarbeitungen oder andere umfangreiche Anwendungen werden eher objektorientierte Programmiersprachen eingesetzt, da sich mit C derart umfangreiche Anwendungen sehr schlecht strukturieren und warten lassen. Standardisierung Die Standardisierung ist für eine Programmiersprache eine sehr wichtige Angelegenheit, um die Entstehung unterschiedlicher und insbesondere nicht miteinander austauschbarer Sprachversionen zu verhindern. Durch einen Standard kann erreicht werden, dass bestimmte Programme genauso auf einem Kleinstgerät wie auch auf einem PC laufen können. HERDT-Verlag 5

6 1 Einführung in C Die erste Befehlsübersicht von C erschien Die Standardisierung von C wurde 1989 durch das ANSI-Komitee (American National Standards Institute) fortgeführt und ANSI-C genannt. Heute werden die Standards durch eine Jahreszahl mit Präfix C benannt. Standard Bemerkung K&R-C C89 C90 C95 C99 C11 Diese Version basiert hauptsächlich auf dem ersten Buch zu C von den beiden Autoren Kernighan und Ritchie von Die erste echte Standardisierung erfolgte über das American National Standards Institute (ANSI) im Jahre Ein Jahr nach dem Erscheinen des 1. Standards wurden kleine Änderungen hinzugefügt und die ISO-Norm C90 definiert. Sie ist Basis vieler heutiger C-Implementierungen. Die wichtigsten Verbesserungen waren die Einführung von Funktionsprototypen sowie die Normierung der C-Standardbibliothek wurden in einem neuen Standard Fehlerbehebungen, einige neue Makros sowie die Unterstützung weiterer Zeichensätze zusammengefasst. Obwohl dieser Standard schon relativ alt ist, wird er selten von den gängigen Compilern vollständig implementiert. Über die Jahre wurden einige häufig vermisste Sprachkonstrukte und Schreibweisen anderer Sprachen hinzugefügt wie der Datentyp _Bool, der einzeilige C++- Zeilenkommentator "//" oder die Möglichkeit, Variablen direkt in einer for-schleife zu definieren. Ende 2011 wurde der aktuelle C11-Standard verabschiedet. Er enthält Korrekturen der Vorversion und Neuerungen wie beispielsweise Unterstützung von Multithreading, neue Datentypen und generische Ausdrücke. Unter finden Sie genauere Informationen zu den Änderungen in den verschiedenen Versionen. Im Zusammenhang mit den C-Standards fällt auch hin und wieder die Abkürzung POSIX (Portable Operating System Interface). POSIX definiert allerdings nicht Standards für die Programmiersprache C, sondern spezifiziert die Schnittstelle zwischen der zu programmierenden Applikation (Anwendung) und dem Betriebssystem. Im POSIX-Standard sind u. a. Systemaufrufe definiert. Diese können von der Sprache C für den Hardwarezugriff genutzt werden. 1.2 Algorithmus und C-Programm Mit Computern werden Problemstellungen mithilfe von Programmen gelöst. Dabei sind mehrere Lösungswege zu deren Erstellung möglich. Es besteht z. B. die Aufgabe, herauszufinden, ob der Vater von Klaus Wuchtig Herbert Wuchtig ist. Sie können den folgenden algorithmisch orientierten Weg verfolgen: Rufen Sie im Adressbuch alle Einträge mit dem Namen Klaus ab. Wählen Sie die Einträge aus, bei denen der Familienname Wuchtig ist. 6 HERDT-Verlag

7 Einführung in C 1 Suchen Sie denjenigen der ausgewählten Einträge heraus, bei dem der Vater Herbert Wuchtig ist. Geben Sie das gefundene Ergebnis aus, das auch darin bestehen kann, dass es keinen entsprechenden Eintrag im Adressbuch gibt. Handlungsschritte, wie sie oben aufgeführt sind, werden Algorithmen genannt. Programme arbeiten Algorithmen ab. Ein Algorithmus ist somit eine Folge von Anweisungen, die unter gleichen Ausgangswerten nach endlich vielen Schritten in einer endlichen Zeit das gesuchte Ergebnis ermitteln. Dabei sollte immer das gleiche Ergebnis geliefert werden. Die Programmiersprache C gehört zu den imperativen Sprachen. Imperativ bedeutet, dass die Reihenfolge der Anweisungen die Abarbeitungsschritte des Programms genau bestimmt. Diese Vorgaben können Algorithmen liefern. Sie haben somit beim Programmieren mit C die Aufgabe, den Ablauf der einzelnen Schritte (Sequenzen) zur Lösung einer Aufgabe zu planen und in Anweisungsfolgen zu fassen. Beispiel Im folgenden Beispiel werden die Werte in den Variablen a und b (12 und 33) addiert und der Variablen summe zugewiesen. Anschließend wird der Wert in der Variablen summe auf dem Bildschirm ausgegeben.... int summe; int a = 12; int b = 33; summe = a + b; printf("ausgabe: Summe ist %d.", summe);... Andere Prinzipien Im Gegensatz zu den imperativen Sprachen arbeiten logisch orientierte Sprachen, z. B. PROLOG, nach einem anderen Prinzip. Hier werden keine Sequenzen für den Programmablauf aufgestellt. Die Ergebnisermittlung beruht auf einer Suche in einer zuvor erstellten Wissensbasis (z. B. einem Adressbuch, einer Datenbank für die Symptome von Krankheiten oder einer Datenbank zur Wetterbeobachtung). In dieser werden alle relevanten Daten und deren Verknüpfungen untereinander gespeichert. In dieser Wissensbasis werden Daten gesucht, die eine möglichst genaue Übereinstimmung mit einem aus der Aufgabenstellung des Programmierproblems abgeleiteten Ausdruck aufweisen. Die erstellte Wissensbasis kann kontinuierlich erweitert werden und zur Lösung weiterer Aufgabenstellungen herangezogen werden. HERDT-Verlag 7

8 1 Einführung in C Prinzip der Lösung mit einer logischen Programmiersprache Aufgabe: Gib den Namen der Person zurück, die folgende Fakten erfüllt: Die Person ist Vater. Der Name ist Herbert. Der Vorname des Sohnes ist Klaus. Der Familienname ist Wuchtig. Im Gegensatz zum imperativen Verfahren ist bei diesem Verfahren nicht vorgegeben, wie die gesuchten Informationen gefunden werden. Denkbar ist sogar, dass mehrere Aktivitäten auf mehreren Rechnern zeitgleich gestartet werden. Ein drittes Prinzip führt zu den funktionalen Programmiersprachen (z. B. LOGO). In ihnen gibt es zunächst nur wenige ausgewählte Befehle. Die Sprache wird durch das Erlernen und das Ausführen von neuen Befehlen mächtiger. Durch das Kombinieren von bereits gelernten Befehlen zu wieder neuen Befehlen wird die Leistungsfähigkeit der Sprache ständig erweitert. Objektorientierte Programmiersprachen Nicht zu vergessen sind die objektorientierten Programmiersprachen. Hier werden Daten und die sie manipulierenden Prozeduren in einer Einheit der Klasse gekapselt. Eine Ausprägung einer solchen Klasse wird Objekt genannt. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass zusammengehörige Teile beim Programmieren auch zusammen verwaltet werden. Die Analyse einer Aufgabenstellung unterscheidet sich auch hier sehr von der Programmierung in C, da versucht wird, Klassen in der Aufgabenstellung zu identifizieren, die dann mit ihren Daten und Methoden, die sie beschreiben, nachgebaut werden. 1.3 Erstellen eines C-Programms Da es in natürlichen Sprachen (z. B. Englisch, Deutsch, Spanisch) Mehrfachbedeutungen von Wörtern gibt, z. B. das Wort verlesen in der Bedeutung von falsch lesen und auslesen, aussortieren, können diese Sprachen nicht für die Programmierung verwendet werden. Es wäre auch sehr schwer, aus dem großen Sprachwortschatz eine für den Computer verständliche und auf ihm ausführbare Lösung zu beschreiben. Die Befehlsschritte zur Programmierung werden deshalb in einer speziellen Sprache aufgeschrieben, in der es nur eine feste Menge von eindeutigen Anweisungen gibt. Die Wörter für die Anweisungen sind fest vorgegeben und werden reservierte Wörter genannt, da sie für die Formulierung des Algorithmus in der betreffenden Programmiersprache reserviert sind. Sie werden nach einem ebenfalls fest vorgeschriebenen Regelwerk zu Befehlssequenzen zusammengesetzt. Die Schlüsselwörter (oder reservierten Wörter) entstammen der englischen Sprache. Sie sollen die entsprechende Wirkung einer Anweisung mit der Namensgebung verdeutlichen und dadurch das Erlernen und Lesen der Sprache vereinfachen. 8 HERDT-Verlag

9 Einführung in C 1 Übersicht über die reservierten Wörter in C auto do goto signed unsigned break double if sizeof void case else int static volatile char enum long struct while const extern register switch continue float return typedef default for short union Im Standard C99 kamen noch die folgenden reservierten Wörter hinzu: _Bool _Complex _Imaginary inline restrict Im Standard C11 kamen zusätzlich die folgenden reservierten Wörter hinzu: _Alignas _Alignof _Atomic _Generic _Noreturn _Static_assert _Thread_local In einer Programmiersprache ist die Syntax eine vorgegebene Notation einer Anweisung. Die Befehlszeilen werden in Textform aufgeschrieben und als Quelltext bezeichnet. Die zugehörige Datei heißt Quelldatei und erhält die Endung *.c. Da Prozessoren nur Maschinenbefehle verarbeiten können, wird der Quellcode einer höheren Programmiersprache wie C oder C++ vor der Abarbeitung in ein Maschinenprogramm überführt. Diese Aufgabe übernehmen Übersetzer, die grundsätzlich nach zwei unterschiedlichen Prinzipien arbeiten können: Compiler Der Compiler übersetzt den Quelltext vollständig in ein Maschinenprogramm. Dabei kann der Compiler z. B. eine Optimierung des Quellcodes durchführen und schnelle kompakte Maschinenprogramme erstellen. Die Sprache C ist eine Compiler-Sprache, d. h. für die Übersetzung von C-Programmen wird in der Regel ein Compiler verwendet. Interpreter Ein Interpreter verknüpft die Übersetzung des Programmcodes mit seiner Ausführung. Dadurch arbeitet er meist weniger effizient als direkt in Maschinencode übersetzte Programme. Der Vorteil des Interpreters besteht darin, dass er das Programm erst auf dem jeweiligen Zielsystem interpretiert, wodurch er spezielle Optimierungen vornehmen kann. Weiterhin sind Änderungen während der Programmausführung möglich. Für jedes Zielsystem, welches einen anderen Prozessor oder ein anderes Betriebssystem einsetzt, muss ein Compiler bzw. ein Interpreter vorhanden sein, um den Quellcode entsprechend zu übersetzen oder auszuführen. HERDT-Verlag 9

10 1 Einführung in C 1.4 Vom Quellcode zum Maschinenprogramm Das folgende Beispiel geht von der Erstellung einer C-Anwendung aus, die unter dem Betriebssystem Windows laufen soll, was an der Dateiendung *.exe der fertigen Anwendung zu erkennen ist. Der Vorgang wäre allerdings unter Linux oder anderen UNIX-Systemen völlig identisch. Header- Dateien Quellcode- Datei Objekt-Dateien Maschinenprogramm- Datei Dateiendung: name.h Dateiendung: name.c Dateiendung: name.obj Dateiendung: name.exe Folgende Schritte werden durchlaufen, bevor aus einem C-Programm ein Maschinenprogramm erstellt wird: Zuerst werden die Header-Dateien durch den Präcompiler in die Quellcodedatei eingefügt. Dieses Verfahren ermöglicht, Standardbibliotheken und fremde Funktionen in das Programm einzubinden, ohne dass die Programmteile vom Programmierer in den Quelltext kopiert werden müssen. Die Header-Datei liefert damit Informationen zu einer Funktionalität, die an anderer Stelle bereitgestellt wird. Der Präcompiler wird über sogenannte Direktiven gesteuert. Das sind Befehle, die im Quellcode mit dem Zeichen # beginnen. Im folgenden Schritt wird mit dem Compiler der Quellcode in eine Objektdatei übersetzt (diese hat meist die Endung.o oder *.obj). Objektdateien sind Maschinenprogramme, deren Lage im Speicher des Computers noch durch den Linker angepasst werden müssen. Im letzten Schritt werden gegebenenfalls noch weitere Objektdateien mit dem Hauptprogramm verbunden (z. B. Bibliotheken von Drittherstellern). Dieser Vorgang wird Linken genannt. Das Programm ist jetzt vom Quellcode in ein ausführbares Maschinenprogramm übersetzt und gelinkt worden und kann direkt vom Prozessor abgearbeitet werden. Präcompiler Der Präcompiler (auch Präprozessor genannt) startet seine Aktivitäten, bevor der eigentliche Compiler den Quelltext übersetzt. Seine Aufgabe besteht darin, die Header-Dateien in den Quelltext einzufügen, weitere Definitionen bereitzustellen und Vorbereitungen für den Compiler zu treffen, damit eine Übersetzung erfolgreich durchgeführt werden kann. Anweisungen, die im Quelltext für den Präcompiler gedacht sind, werden mit dem Zeichen # am Anfang der Zeile versehen. Die folgende Anweisung bindet zum Beispiel die Header-Datei stdio.h ein, die die Standardfunktionen für die Ein- und Ausgabe bereitstellt. #include <stdio.h> Ohne diese Anweisung ist z. B. die Funktion printf, die für Bildschirmausgaben benötigt wird, dem Compiler unbekannt und er gibt eine entsprechende Fehlermeldung zurück. Eine detaillierte Übersicht über den Präcompiler und die zahlreichen Präcompiler-Direktiven finden Sie in Kapitel HERDT-Verlag

11 Einführung in C 1 C-Compiler und Entwicklungsumgebungen Damit Sie C-Programme schreiben, übersetzen und ausführen können, benötigen Sie einen C- Compiler. Dazu gibt es eine sehr große Auswahl. Zumeist sind diese Umgebungen für die Sprache C++ vorgesehen. Sie unterstützen aber auch die Programmerstellung in C. Es folgt eine Übersicht über häufig eingesetzte Compiler/Entwicklungsumgebungen. Übersicht über C-Compiler Compiler GNU Compiler C++ Builder Visual Studio bzw. Visual Studio Community- Edition Eclipse CDT Kurzbeschreibung GCC (GNU Compiler Collection) ist eine Sammlung verschiedener Compiler, unter anderem auch für C/C++. Sie besitzt im einfachsten Fall einen Kommandozeilen-Compiler, den Sie manuell in einer Konsole aufrufen können. Viele Entwicklungsumgebungen verwenden Compiler aus dieser Sammlung. Als Zielplattform stehen Windows sowie zahlreiche Linux- und UNIX- Versionen zur Auswahl. Der Compiler und häufig auch die Entwicklungsumgebungen sind kostenfrei. Hier handelt es sich um eine Weiterentwicklung von Borland C++, der von Embarcadero weiterentwickelt wird. Aktuell stehen nur kommerzielle Versionen zur Verfügung. Die Entwicklung erfolgt nur für Windows. Microsoft stellt verschiedene kommerzielle wie auch kostenfreie Versionen bereit. Die fertigen Anwendungen laufen unter Windows, Android, ios, dem Web und in der Cloud. Auf Basis der Eclipse-Plattform wird hier eine Entwicklungsumgebung für C/C++ bereitgestellt, die als Compiler auf GNU zurückgreift. Damit stehen die Entwicklungsumgebung sowie die fertigen Anwendungen auf unterschiedlichsten Plattformen zur Verfügung. Die Software ist kostenfrei. Eine umfangreiche Liste von kostenfrei verfügbaren C/C++-Compilern finden Sie unter Das erste Programm in C Struktur eines C-Programms An erster Stelle stehen die Präcompiler-Anweisungen, die beispielsweise Dateien einbinden oder für Textersetzungen festgelegt werden. In diesem ersten Teil können auch Variablen mit globaler Gültigkeit und Konstanten definiert werden. Es folgen die Funktionen, die Sie von Ihrem Hauptprogramm aus aufrufen können. HERDT-Verlag 11

12 1 Einführung in C Nach der Definition des Funktionsnamens, des Rückgabetyps und der Parameter kommt der Anweisungsteil einer Funktion, der, gefolgt von eventuellen Wertrückgaben, in die Klammern M und N eingeschlossen wird. Die Funktion main ist das Hauptprogramm. Sie dient als Eintrittspunkt nach dem Programmstart. Mit ihr beginnt die Abarbeitung. Die Funktion main wird als letzte der Funktionen definiert. Die Funktion gibt bei erfolgreicher Abarbeitung den Rückgabewert 0 an das Betriebssystem zurück. Präprozessoranweisung #include <stdio.h> Konstantendefinition Variablendefinitionen Funktionsdefinition Anweisungsteil Hauptfunktion Anweisungsteil const double mwst = 0.19; int preis, anzahl; Funktion(Parameter) { Anweisung1; Anweisung2; return wert; } int main(void) { Anweisung1; Anweisung2; return 0; } Beispiel: Start.c Das folgende Programm gibt die Meldung Guten Tag! auf dem Bildschirm aus. #include <stdio.h> int main(void) { printf("guten Tag!"); return 0; } Mit der Präcompiler-Anweisung #include <stdio.h> wird die Header-Datei (oftmals auch als Bibliothek bzw. Standardbibliothek bezeichnet) stdio.h, die eine Vielzahl von Standardfunktionen enthält, in das Programm eingefügt. Diese wird hier benötigt, um die Funktion printf für Ausgaben auf dem Bildschirm verwenden zu können. Der Compiler übersetzt Code mit Funktionsaufrufen nur, wenn diese zuvor bereitgestellt worden sind. Die Hauptfunktion main ist der Einsprungspunkt in das Programm. Der Parameter der Funktion main ist vom Typ void. Dieser Typ wird verwendet, wenn nichts übergeben werden soll. Die geschweifte Klammer leitet den Anweisungsteil der Funktion main ein. Mithilfe der Funktion printf wird der Text Guten Tag! auf dem Bildschirm ausgegeben. 12 HERDT-Verlag

13 Einführung in C 1 Nach der erfolgreichen Abarbeitung der Funktion main erfolgt der Rücksprung zum Betriebssystem, der mit der Anweisung return eingeleitet wird. Die Funktion gibt den Wert 0 an das Betriebssystem zurück, wenn die Abarbeitung der Funktion und damit des Programms fehlerfrei ausgeführt wurde. Tritt bei der Ausführung ein Fehler auf, wird die Funktion vorzeitig verlassen und ein Wert verschieden von null an das Betriebssystem zurückgegeben. Die geschweifte Klammer beendet den Anweisungsteil der Funktion main. Durch Einrückungen und gemeinsames Anordnen der zusammengehörigen Programmteile können Sie das Programm übersichtlich gestalten. Kommentare Kommentare sind im Quelltext untergebrachte Informationen, die umgangssprachlich über mehrere Zeilen, aber nicht verschachtelt, geschrieben werden und das Verständnis des Quelltextes erleichtern sollen. Sie werden vom Compiler nicht übersetzt. Diese Informationen werden zwischen den Zeichen H 8 und 8 H eingeschlossen. Auch beliebiger Quelltext, der sich zwischen den Kommentarzeichen befindet, wird nicht ausgeführt. Kommentare werden vom Präprozessor entfernt, bevor der eigentliche Übersetzungslauf startet. Mit dem C99-Standard wurde auch die Möglichkeit geschaffen, Texte bis zum Zeilenende durch Voranstellen der Zeichenfolge H H als Kommentar zu kennzeichnen. Wählen Sie kurze und treffende Kommentare für die Beschreibungen Ihrer Programmzeilen, um bei einer späteren Fehlersuche das Lesen des Quelltextes zu erleichtern und eine Änderung/Aktualisierung zu ermöglichen. Selbsterklärende Programmzeilen sollten Sie nicht mit Kommentaren versehen, da diese die Lesbarkeit nicht erhöhen. /* Die folgenden Zeilen werden nicht kompiliert. */ /* printf("hallo"); */ // Ausgabe der Zeichenkette "Hallo"... Beispiel: Kommentar.c Zur Erklärung der Programmschritte werden Kommentare nach oder vor den zu kommentierenden Programmzeilen eingesetzt. Das nachfolgende Beispiel enthält allerdings zu viele Kommentare, da die Anweisungen selbst bereits aussagekräftig genug sind. #include <stdio.h> /* notwendig, um printf verwenden zu koennen */ // Hauptprogramm: int main(void) { printf("guten Tag!"); /* Begruessung */ return 0; // Rueckgabewert 0 -> Programm ohne Fehler ausgefuehrt } /* Kommentare koennen sich ueber mehrere Zeilen erstrecken. Sie schreiben einfach Ihren Kommentar fertig und setzen am Ende das Abschlusszeichen */ HERDT-Verlag 13

14 2 Variablen und Konstanten 2 2. Variablen und Konstanten 2.1 In C verfügbare Datentypen Die wichtigsten Datentypen, die in C standardmäßig für Variablen und Konstanten verfügbar sind (auch Basisdatentypen genannt), lassen sich in Zeichen-, Ganzzahl- und Gleitkomma-Datentypen unterscheiden. Speicherbedarf, Wertebereich und Genauigkeit der Datentypen Zeichen-Datentypen Datentyp Wertebereich Speichergröße Anwendungsbereich char 1 Zeichen 1 Byte Zeichen werden durch einfache Anführungszeichen eingeschlossen. Intern wird das Zeichen als Wert des entsprechenden ASCII-Zeichens gespeichert, z. B. 65 für den Buchstaben a. signed char unsigned char -128 bis Byte Es können auch Ganzzahlen gespeichert werden. 0 bis Byte Es können nur positive Zahlen einschließlich der Null gespeichert werden. Ganzzahl-Datentypen Datentyp Wertebereich Speichergröße short int bis Byte unsigned short int 0 bis Byte int unsigned int Maschinenabhängig: bis (16 Bit) -2,147,483,648 bis 2,147,483,647 (32 Bit) Maschinenabhängig: 0 bis (16 Bit) 0 bis 4,294,967,295 (32 Bit) 2 Byte 4 Byte 2 Byte 4 Byte 14 HERDT-Verlag

15 Variablen und Konstanten 2 Datentyp Wertebereich Speichergröße long int -2,147,483,648 bis 2,147,483,647 (32 Bit) 4 Byte unsigned long int 0 bis 4,294,967,295 (32 Bit) 4 Byte long long int -9,223,372,036,854,775,808 bis 9,223,372,036,854,775,807 (64 Bit) 8 Byte unsigned long long int 0 bis 8,446,744,073,709,551,615 (64 Bit) 8 Byte Die Speichergröße des Datentyps int bzw. unsigned int ist maschinenabhängig und kann 2 Byte, 4 Byte und bei 64-Bit-Systemen auch 8 Byte betragen. Der Wertebereich ändert sich dann entsprechend. Entsprechend der Schreibweise der vorzeichenbehafteten Datentypen kann bei den übrigen Datentypen das Schlüsselwort signed ergänzt werden. In Verbindung mit den Schlüsselwörtern short, long, signed oder unsigned kann das Schlüsselwort int entfallen. Gleitkomma-Datentypen Datentyp Wertebereich Genauigkeit Speichergröße float 1,18 x bis 3,4 x Stellen 4 Byte double 2,23 x bis 1,79 x Stellen 8 Byte long double 3,37 x bis 1,18 x bis 33 Stellen (plattformabhängig) 10 bzw. 12 oder 16 Byte (plattformabhängig) 2.2 Variablen in C Der Sinn der Datenverarbeitung besteht in der Bearbeitung von Daten in einer vorher bestimmten Art und Weise (z. B. die Berechnung einer Summe oder einer Differenz). Dazu müssen Werte aus dem Speicher des Rechners gelesen, verändert und anschließend wieder gespeichert werden. Für diese Aufgabe sind Variablen vorgesehen. Bevor mit einer Variablen gearbeitet werden kann, müssen dem Compiler der Datentyp und der Bezeichner (Variablenname) bekannt sein dieser Vorgang wird als Deklaration bezeichnet. Außerdem muss der Variablen ein Speicherbereich zugeteilt werden dieser Vorgang wird als Definition bezeichnet. Jede Definition ist auch gleichzeitig eine Deklaration. Als Oberbegriff für Definition und Deklaration wird oftmals Vereinbarung benutzt. Der Umfang des benötigten Speicherplatzes hängt vom Inhalt ab, der in der Variable gespeichert werden soll. HERDT-Verlag 15