PK W2

Programowanie komputerów

Prowadzący:

dr hab. inŜ. Kazimierz Worwa, prof. UW MSC

r.a. 2007/2008

UCZELNIA WARSZAWSKA

Kierunek INFORMATYKA I EKONOMETRIA

Programowanie komputerów

Lokalizacja plików do wykładów

http://members.lycos.co.uk/pkjw84/kw/

logowanie:

nazwa u

ytkownika

2007/2008

hasło

Programowanie komputerów

Wykład 2

Struktura programu w j

zyku C

Procedury i funkcje

Instrukcje steruj

Typy danych, zmienne i wyra

enia

Programowanie komputerów

Działanie programu: program załadowany do pamięci

22 ...
23 Wczytaj ilość liczb do k(51)
24 Wpisz 0 do k(52)
25 Wpisz 0 do k(54)
26 Jeśli k(51) = k(52), to skocz do 31
27 Wczytaj liczbę do k(53)
28 Dodaj k(53) do k(54)
29 Dodaj 1 do k(52)
30 Skocz do 26
31 Wypisz k(54)
32 ...
33 ...
34 ...

50...
51...
52...
53...
54...

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów (LR)

spolszczone polecenia

maszynowego języka

procesora

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 23

50...
51

52...
53...
54...

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 24

50...
51

53...
54...

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 25

50...
51

53...
54

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 26

50...
51

53...
54

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 27

50...
51

118

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 28

50...
51

118

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 29

50...
51

118

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 30

50...
51

118

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 26 (2)

50...
51

118

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 27 (2)

50...
51

118

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 28 (2)

50...
51

135

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 29 (2)

50...
51

135

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 30 (2)

50...
51

135

Pamięć programu

Pamięć danych

Licznik rozkazów

Programowanie komputerów

Działanie programu: po rozkazie 31

50...
51

135

Pamięć programu

Pamięć danych

135

Programowanie komputerów

Historia języka C/C++

koniec lat 60-tych poprzedniego stulecia – Martin Richards i jego
j

zyk o nazwie BCPL,

1969 - powstanie w oparciu o j

zyk BCPL pierwszej wersji systemu

UNIX na maszyn

DEC PDP-11 w Bell Laboratories w USA.

Prace te prowadził Ken Thompson, do którego pó

niej doł

czył

Dennis Ritchie,

1970 – Ken Tompson i jego j

zyk B, powstały na skutek rozwoju

zyka BCPL,

1972 – Dennis Ritchie i jego j

zyk C b

cy wynikiem rozwoju

zyka B,

1978 – pierwszy opis standardu j

zyka C – Dennis Ritchie i Brian

Kernighan w ksi

ąŜ

ce pt. „The C Programming Language” wyd.

Prentice-Hall (polskie wydanie w 1988r. pt. „J

zyk C” wydawnictwo

WNT)

1989 – standard ANSI j

zyka C

Programowanie komputerów

Historia języka C/C++

1983 – oddanie do u

ytku pierwszej implementacji j

zyka C++

(Bjarne Stroustrup)

1985 – powstanie pierwszej wersji j

zyka C++ do u

ytku

zewn

trznego

1994 – przyj

cie standardu ANSI/ISO j

zyka C++

Programowanie komputerów

Jaki dokładnie jest język C ?

Jego kod jest niezwykle szybki, ale składnia j

zyka mo

przysparza

wielu kłopotów niewprawnym programistom,

C ma ugruntowan

pozycj

na rynku – przetrwał prób

czasu,

czego nie mo

na powiedzie

o wielu innych j

zykach

programowania,

UNIX został prawie w 100% zaimplementowany w j

zyku C

i cały czas jest podstawowym j

zykiem programowania dla

systemów operacyjnych z grupy systemów UNIX, np. Solaris,
AIX, Linux, jest on równie

ny dla systemu DEC VMS,

C jest równie

bardzo wa

nym j

zykiem programowania dla

systemów z rodziny Windows i systemów sieciowych z rodziny
NetWare

Programowanie komputerów

Jakie jest odniesienie języka C do języków C++ i Java

zyk C++ jest obiektowo zorientowanym rozszerzeniem

zyka C

zyk Java został zbudowany bezpo

rednio na podstawie

zyka C++

Wobec powy

szego: aby dobrze porusza

w obszarze

zyków C++ i Java wskazana jest znajomo

ść

zyka C

Aby nazywa

siebie profesjonalist

, nale

y zna

zyk C

Programowanie komputerów

Jaki dokładnie jest język C ?

C jest j

zykiem tzw.

redniego poziomu:

Niski poziom – języki maszynowe,

assemblery

redni poziom – język C

Wysoki poziom – języki pochodzące

od Algola: Pascal, Modula2, ADA, Basic,

jak równieŜ C++, Java

wydajność kodu
wynikowego C
zbliŜona do wydajności
języka maszynowego

składnia kodu
ź

ródłowego C

zbliŜona do składni
języka wysokiego poziomu

Programowanie komputerów

Kształt programu w języku C

Podstaw

programu jest tzw. MODUŁ GŁÓWNY, który jest

zapisywany w postaci kodu

ródłowego zapisanego w pliku

ASCII z rozszerzeniem „ .C ”

Struktura modułu głównego w j

zyku C:

..  /* klauzule importu bibliotek */
..  /* deklaracje stałych, zmiennych, typów */
..  /* prototypy lub deklaracje funkcji lub procedur */

..
main( ) /* słowo domy

lne i zastrze

one */

{ /* klamra otwieraj

ca program*/

.. /* polecenia wykonywane przez program */
..

} /* klamra zamykaj

ca program*/

część
deklaracyjna
modułu

część
wykonywalna
modułu

Programowanie komputerów

Kształt programu w języku C

Przykład:

/* klauzula importu biblioteki */

#include <stdio.h>

main( )

/* int main(void) */

{

/* wypisanie tekstu na ekranie */

printf(„Witaj C”);

return 0;

/* wyj

cie z programu */

}

Programowanie komputerów

Podział programu na procedury i funkcje

w j

zykach programowania mamy do czynienia z dwoma

rodzajami podprogramów:

funkcje wykonuj

ce czynno

ci i zwracaj

ce warto

ść

procedury wykonuj

ce jakie

czynno

deklaracje procedur i funkcji s

umieszczane w cz

ęś

deklaracyjnej modułu

w cz

ęś

ci wykonywalnej programu zdefiniowane procedury i

funkcje s

wywoływane

wykorzystuj

c procedury i funkcje w tek

cie programu

realizujemy tzw. programowanie proceduralne, którego
najwy

form

jest programowanie strukturalne,

wykorzystuj

ce technik

dekompozycji („dziel i rz

”)

Programowanie komputerów

Deklarowanie procedur i funkcji

Funkcje w j

zyku C deklarujemy według schematu:

zwracany_typ nazwa_funkcji (typ1 zmienna1,..., typn zmiennan);

Procedury w j

zyku C:

void nazwa_procedury (typ1 zmienna1,..., typn zmiennan);

Parametry formalne funkcji (procedury).
W czasie wywołania funkcji (procedury)
w ich miejsce wstawiane są parametry
aktualne, które przekazują wartości do
podprogramu, na których on operuje

procedura nie zwraca wartości,

co oznaczamy słowem void

funkcja zwraca wartość,

obliczoną w czasie jej

wykonania

Programowanie komputerów

Deklarowanie procedur i funkcji

/* deklaracje importu bibliotek*/

.......................

/*deklaracje procedur i funkcji, np.:*/

int moja_fun1(int par1);

/*funkcja z jednym parametrem*/

{

/*tre

ść

funkcji*/

return warto

ść

/*wymagana deklaracja zwrotu warto

ci funkcji*/

}
void moja_proc1(void);

/*procedura bezparametrowa*/

{

/*tre

ść

procedury*/

}

/* moduł główny */

main( )
{

/*tre

ść

programu*/

zmienna = moja_fun1(21);

/*przykład wywołania funkcji*/

moja_proc1( );

/*przykład wywołania procedury*/

return 0;

}

Programowanie komputerów

Komentarze

Komentarz jest fragmentem programu ignorowanym w procesie kompilacji

WyróŜnia się komentarze

blokowe

liniowe

Komentarz blokowy umieszcza się między sekwencją znaków "

" a "

a komentarz liniowy rozpoczyna się sekwencją "

" a kończy znakiem

końca linii.

Przykłady

/* To jest komentarz blokowy. MoŜe zajmować kilka wierszy */

// To jest komentarz liniowy

Uwaga na nierozwa

ne umieszczenie w zakresie komentarza

linii kodu

ródłowego, np.

int a;

/*Komentarz w stylu

int b;

zyka C */

Programowanie komputerów

Identyfikator (nazwa) słu

y do nazywania obiektów wchodz

cych w skład programu

napisanego w j

zyku C (zmiennych, typów, funkcji itp).

Przykładowe identyfikatory:
i, liczba, j1, J1, data_urodzenia, _koniec
Przykłady niepoprawnych identyfikatorów:
2rok, 1_kwietnia, ab$, czary!mar, a-b
Nie nale

y u

ywa

identyfikatorów maj

cych dwa znaki podkre

lenie obok siebie (s

one poprawne z punktu widzenia składni j

zyka C), poniewa

mog

one

ywane przez twórców kompilatora do tworzenia bibliotek, makr itp.

Identyfikatory

Programowanie komputerów

Stałe i zmienne w programie

stałe nie zmieniaj

swojej warto

ci w czasie działania programu

zmienne mog

zmienia

swoj

warto

ść

dowolnie wiele razy

eli chodzi o zakres widoczno

ci mo

emy wyró

w programie

dwa rodzaje stałych i zmiennych:

zmienne i stałe globalne

deklarowane w cz

ęś

ci deklaracyjnej modułu, widoczne w

całym programie, a wi

c we wszystkich jego procedurach,

funkcjach i funkcji main( )

zmienne i stałe lokalne

deklarowane wewn

trz procedur, funkcji i widoczne wył

cznie

w tych procedurach, funkcjach, w których zostały one
zadeklarowane

da stała lub zmienna musi mie

okre

lony typ danych

na obecnym etapie wykładu b

dziemy wykorzystywa

wył

cznie

predefiniowane typy danych

Programowanie komputerów

Słowa kluczowe

Niektóre identyfikatory zostały zastrze

one przez twórców j

zyka. Słu

Ŝą

one do

zapisu konstrukcji jakie s

dopuszczalne w j

zyku C. Dlatego nazywa si

je słowami

kluczowymi. Słowa kluczowe nie mog

yte jako nazwy zmiennych, typów lub

funkcji i nie s

poprawnymi identyfikatorami w sensie składni j

zyka C. W j

zyku

ANSI C wyst

puj

nast

puj

ce słowa kluczowe:

auto

break

case

char

const

continue default

double

else

enum

extern float

for

goto

int

long

register

return

short

signed

sizeof

static

struct

switch typedef

union

unsigned

void

volatile

while

Programowanie komputerów

Deklarowanie stałych

stałe literalne (literal constant):

nazwa_stałej = warto

ść

, np.:

dzie

= 24;

godzina = 60;

PI = 3.1416;

stałe symboliczne (symbolic constant):

#define nazwa_stałej warto

ść

, np.:

#define dzie

#define godzina 60

# define PI 3.1416

const typ_stałej nazwa_stałej warto

ść

_stałej, np.:

const int dzie

24;

const int godzina 60;

const float PI 3.1416;

Programowanie komputerów

Zmienne

Zmienn

okre

lany jest pewien obszar w pami

ci komputera,

w którym mog

przechowywane dane. Z punktu widzenia

osoby pisz

cej program, zmienna posiada nast

puj

ce cechy

podstawowe:

nazwa (identyfikator)

typ

warto

ść

Nazwa zmiennej pozwala wskaza

w programie, o który

fragment pami

ci nam chodzi. Łatwiej jest posługiwa

nazw

adresem liczbowym (łatwiej zrozumie

napis

printf(imi

); ni

np. printf(*0x12342);) Kompilator dokonuj

tłumaczenia napisanego programu zamienia wszystkie nazwy
zmiennych na odpowiednie adresy w pami

ci komputera.

Wszystkie nazwy zmiennych przed u

yciem musz

zadeklarowane.

Programowanie komputerów

Zmienne

Warto

ść

zmiennej jest tym, co przechowujemy w obszarze pami

okre

lanym przez nazw

Warto

ść

e si

zmienia

w dowolnym momencie w czasie

wykonania programu.

Warto

e by

liczba całkowita, zmiennoprzecinkowa (ułamek

dziesi

tny), adres w pami

ci komputera (tzw. wska

nik), tekst itp.

momencie

deklaracji

warto

ść

zmiennej

lokalnej

(zadeklarowanej wewn

trz funkcji) jest nieokre

lona tzn. jej

warto

ść

jest przypadkowa; zmienne globalne (deklarowane poza

funkcjami) s

inicjowane na zero.

Typ zmiennej okre

la jak

warto

ść

na wpisa

do obszaru

wskazywanego przez nazw

(czy b

dzie to liczba całkowita,

zmienno-przecinkowa ... , czy te

inny rodzaj danej).

W zale

ci od rodzaju warto

ci (typu zmiennej), inny b

dzie

rozmiar pami

ci potrzebny do jej zapami

tania.

Kompilator na podstawie typu okre

la jak

ilo

ść

pami

ci nale

przydzieli

zmiennej i jakie operacje s

na niej dopuszczalne.

Programowanie komputerów

Deklarowanie i ustawianie wartości zmiennych

schemat deklaracji zmiennej (globalnej, lokalnej):

typ_zmiennej nazwa_zmiennej;

przykłady deklaracji zmiennych:

int długo

ść

, odległo

ść

; /*zmienne całkowitoliczbowa*/

float powierzchnia; /*liczba rzeczywista*/

char znak; /*zmienna znakowa*/

schemat nadawania warto

ci zmiennej:

nazwa_zmiennej = warto

ść

_zmiennej;

przykłady nadawania warto

ci zmiennym:

długo

ść

= 20; /*nadanie warto

ci wprost*/

powierzchnia = 15.20; /*przecinek jest obowi

zkowy*/

znak = ‘A’; /*znaki wpisujemy w apostrofach*/

odległo

ść

= długo

ść

; /*wpisanie warto

ci jednej zmiennej do drugiej*/

Programowanie komputerów

Proste typy danych

liczba zmiennoprzecinkowa

2.2E-308 do
1.8E308

double

liczba zmiennoprzecinkowa

1.2E-38 do 3.4E38

float

liczba naturalna

0 do 4294967295

unsignet
long

liczba naturalna

0 do 65535

unsignet
short

liczba naturalna

0 do 65535

2 lub 4

unsignet int

long int – długa liczba
całkowita

-2147483648 do
2147483647

long

liczba całkowita

-32768 do 32767

short

pojedynczy znak ASCII

-127 do 127

char

liczba całkowita

-32768 do 32767

2 lub 4

int

Opis

Zakres

Liczba
bajtów

Oznaczenie

Programowanie komputerów

Zasada widzialności zmiennych i stałych

Zmienne i stałe zdefiniowane na poziomie całego modułu
głównego „main” obowi

zuj

we wszystkich miejscach tego

modułu, tzn.:

w jego cz

ęś

ci wykonywalnej

we wszystkich procedurach i funkcjach zawartych w
module,

Zmienne i stałe zdefiniowane w funkcji (procedurze)
obowi

zuj

tylko w zakresie tej funkcji (procedury)

Programowanie komputerów

Podział programu na moduły

Program mo

e by

zbudowany z wielu modułów, np.:

import

biblioteki standardowe

<stdio.h>, ......, <stdlib.h>

biblioteki własne

„moja_bib1.h”, ..., „moja_bib2.h”

moduł główny

z funkcją main( )

kompilator, linker

program wykonywalny

Programowanie komputerów

Standardowe moduły biblioteczne języka C

Na pocz

tku tekstu programu u

ywamy sentencji:

#include <nazwa_biblioteki_1.h>
#include <nazwa_biblioteki_2.h>
................
#include <nazwa_biblioteki_N.h>

Jest to tzw. klauzula importu standardowych bibliotek

rodowiska j

zyka C

Nazwy bibliotek standardowych piszemy w otoczeniu nawiasów
trójk

tnych

Biblioteki s

dodatkowymi modułami j

zyka C, w których zostały

zgromadzone przygotowane wcze

niej funkcje przydatne dla

programisty

Dzi

ki takiemu rozwi

zaniu nie trzeba ich implementowa

samodzielnie

Programowanie komputerów

Biblioteka standardowa stdio.h - #include <stdio.h>

Z tej biblioteki b

dziemy czerpa

funkcje umo

liwiaj

obsług

konsoli wyj

cia :

int printf(char *ci

g_znaków, ...);

wypisanie jednego lub wielu ci

gów znaków b

cych np..

tekstami, liczbami itd...

int puts(char *napis);

wypisanie pojedynczego napisu b

cego tekstem z

dodaniem znaku ko

ca linii i wysuni

cia. Działa szybciej ni

printf, ale obsługuje tylko teksty

int putchar (int ch);

wypisanie na akrean pojedynczego znaku, np.:

putchar(‘K’);
putchar(‘O’);
putchar(‘T’);

utworzy na ekranie napis: „KOT”

Programowanie komputerów

Biblioteka standardowa stdio.h - #include <stdio.h>

Przykład 1.2. Wypisanie na ekranie dwóch tekstów:

„Ala ma kota. „

„A kot ma Al

.”

Przy pomocy funkcji printf:

printf („Ala ma kota.”, „A kot ma Al

.”);

Przy pomocy funkcji puts:

puts(„Ala ma kota.”);

puts(„A kot ma Al

.”);

Czy w obu przypadkach tekst zostanie wypisany identycznie?

Programowanie komputerów

Biblioteka standardowa stdio.h - #include <stdio.h>

Odpowied

do przykładu 1.2:

po wykonaniu polecenia printf:

po wykonaniu dwóch polece

puts:

Ala ma kota. A kot ma Alę

Ala ma kota.

A kot ma Alę

Programowanie komputerów

Biblioteka standardowa stdio.h - #include <stdio.h>

Z tej biblioteki b

dziemy czerpa

funkcje umo

liwiaj

ce obsług

konsoli wej

cia (przykłady ich wykorzystania b

pó

niej):

int scanf(char *ci

g znaków, ...);

Wczytywanie z klawiatury ci

gów znaków, które mog

tekstami, liczbami itp. Wczytywanie ka

dego ci

gu znaków

automatycznie ko

czy si

wprowadzeniem spacji lub dowolnego

znaku steruj

cego np. tabulatora, Entera itp.)

char *gets (char *napis);

wczytanie pojedynczego napisu b

cego tekstem. Mo

wprowadza

spacje. Wpisywanie ko

czy si

po naci

ciu

znaku Enter. Działa szybciej ni

scanf, ale obsługuje tylko teksty

int getchar(void);

wczytanie pojedynczego znaku alfanumerycznego z klawiatury

Programowanie komputerów

Inne biblioteki standardowe języka C

<conio.h>

dodatkowe funkcje obsługi konsoli we/wy

<ctype.h>

obsługa typów znakowych

<string.h>

obsługa ła

cuchów znaków

<math.h>

funkcje matematyczne

<time.h>

funkcje daty i czasu

<stdlib.h>

dynamiczna alokacja pami

ci i inne funkcje systemowe

Programowanie komputerów

Operatory języka C

Operatory umo

liwiaj

zapisywanie ró

nego rodzaju operacji

w kodzie

ródłowym programu

Pokrótce omówimy nast

puj

ce rodzaje operatorów j

zyka C:

operator unarny

operatory arytmetyczne

operatory logiczne

operatory relacyjne

operatory przyrostowe

Programowanie komputerów

Operator unarny

Operator unarny jest zapisywany w postaci znaku „minusa”

Umo

liwia on ustawienie dowolnej liczby na jej warto

ść

przeciwn

Przykład

a = 5;

b = – a;

czyli: b = – 5;

minus oznaczający
operator unarny

rezultat zadziałania
operatora unarnego

Programowanie komputerów

Operatory arytmetyczne

Umo

liwiaj

one zapis operacji arytmetycznych:

* (gwiazdka) - mno

enie,

% (procent) - reszta z dzielenia całkowitoliczbowego,

/ (uko

nik) - dzielenie,

+ (plus) - dodawanie

– (minus) – odejmowanie

W zapisie bardziej zło

onych działa

zaleca si

stosowanie

nawiasów okr

głych, aby unikn

ąć

nieporozumie

zwi

zanych z

priorytetami operatorów.

Przykłady:

8 – 2 * 4

// 0

(8 – 2) * 4

// 24

5 / 2

// 2,

5.0 / 2.0

// 2.5

5 % 2

//1

Programowanie komputerów

Operatory logiczne

Wykorzystywane w wyra

eniach logicznych

Lista operatorów logicznych:

&& - iloczyn logiczny AND

|| - suma logiczna OR

! – negacja logiczna NOT

Przykłady:

zdanie: a AND b zapisujemy: a && b,

zdanie: a OR b zapisujemy: a || b,

zdanie NOT b zapisujemy: !b,

zdanie a OR NOT(b AND c) zapisujemy: a || !(b && c)

Programowanie komputerów

Operatory relacyjne

Umo

liwiaj

one wykonywanie ró

nych porówna

w zdaniach

logicznych

Lista operatorów relacyjnych:

ksze ni

>= wi

ksze lub równe ni

mniejsze ni

<= mniejsze lub równe ni

== równe

!= ró

UWAGA: Nale

y zwróci

uwag

na istotn

ró

nic

pomi

dzy

operatorem przypisania =, a operatorem relacyjnym
porównania ==.

Programowanie komputerów

Priorytety operatorów porównania i relacyjnych

Najwy

szy priorytet

>, >=, <, <=

==, !=

Najni

szy priorytet

W zapisie zda

logicznych wykorzystujemy ponadto nawiasy

okr

głe.

Programowanie komputerów