WYKA
AD 1 - KONSPEKT
mgr inż. Jarosław Forenc
e-mail: [e-mail]
tel. [phone]
WWW: http://we.pb.bialystok.pl/~jforenc
konsultacje:
zaliczenie:
Program wykładu:
1. Ogólna struktura programu w języku C. Kompilacja programu. Typy, zmienne, stałe, operatory i
wyrażenia arytmetyczne.
2. Operatory relacyjne i logiczne. Instrukcja warunkowa if, instrukcja wyboru switch.
3. Instrukcje iteracyjne: for, while, do ... while.
4. Tablice i wskaz
niki.
5. A
ańcuchy znaków, struktury, unie, pola bitowe.
6. Funkcje, przekazywanie argumentów do funkcji.
7. Pliki.
Literatura:
1. B.W. Kernighan, D.M. Ritchie:  Język ANSI C , WNT, Warszawa, 2004.
2. C.L. Tondo, S.E. Gimpel:  Język ANSI C. Ćwiczenia i rozwiązania , WNT, Warszawa, 2004.
3. G. Perry:  Język C w przykładach , Mikom, Warszawa, 2000.
4. H. Schildt:  Język C , LTP Oficyna Wydawnicza, 2002.
5. S. Oulline:  Język C. Programowanie , Helion, Gliwice, 2003.
6. J. Bielecki:  Encyklopedia języka C dla IBM PC , tom 1,2, WNT, Warszawa, 1989.
Historia języka C
1969 Martin Richards (University Mathematical Laboratories, Cambridge) definiuje język
BCPL,
1970 Ken Thompson definiuje język B będący adaptacją języka BCPL dla pierwszej instalacji
systemu operacyjnego Unix na komputer DEC PDP-7,
1972 Dennis Ritchie z Bell Laboratories w New Jersey definiuje język C dla systemu Unix
działającego na komputerze DEC PDP-11 (w języku tym zostaje napisane ok. 90 % kodu
systemu i większość programów działających pod jego kontrolą),
1978 Ukazuje się książka B.W. Kernighan, D.M. Ritchie:  The C Programming Language
opisująca język C,
1983 Amerykański Narodowy Instytut Standaryzacji (ANSI) powołuje komitet, którego
zadaniem ma być sformułowanie nowoczesnej, wszechstronnej definicji języka C,
1988 Komitet kończy prace nad opracowaniem standardu ANSI zwanego  ANSI C .
Program w języku C
Program w języku C jest to niesformatowany plik tekstowy o odpowiedniej składni mający
rozszerzenie .c. Najprostszy program ma następującą postać:
Przykład 1
(program wyświetlający na ekranie tekst:  Witaj swiecie )
dyrektywa nazwa pliku
preprocesora nagłówkowego
typ wartości
#include
nazwa funkcji
zwracanej
lista argumentów
przez funkcjÄ™
nagłówek funkcji
int main()
przekazywanych do funkcji
{
instrukcja
printf( Witaj swiecie\n );
ciało funkcji
instrukcja
return (0);
}
wartość zwracana przez funkcję
żð Program w jÄ™zyku C skÅ‚ada siÄ™ z funkcji i zmiennych. Funkcje zawierajÄ… instrukcje okreÅ›lajÄ…ce
wykonywane operacje, zaś zmienne przechowują wartości wykorzystywane podczas tych
operacji.
żð Powyższy program skÅ‚ada siÄ™ z jednej funkcji (main), nie ma w nim natomiast zmiennych.
Funkcja main składa się z dwóch instrukcji: printf i return. Każda instrukcja zakończona jest
średnikiem.
żð W programie może być zdefiniowanych wiÄ™cej funkcji, ale zawsze musi istnieć funkcja o
nazwie main, gdyż pełni ona szczególna rolę w programie - od początku tej funkcji rozpoczyna
się wykonanie całego programu.
żð Funkcja w jÄ™zyku C rozpoczyna siÄ™ od nagłówka funkcji (pierwszy wiersz). Zawartość funkcji
ograniczona jest nawiasami klamrowymi: { , } i nazywana jest ciałem funkcji. Nagłówek funkcji
i ciało funkcji tworzą definicję funkcji.
żð JÄ™zyk C rozróżnia wielkość liter, zatem nazwÄ™ funkcji main nie możemy zapisać jako, np. Main
lub MAIN. Podobnie jest z nazwami pozostałych funkcji i słów kluczowych języka C.
żð Zazwyczaj w programie poza funkcjÄ… main wystÄ™pujÄ… inne funkcje - mogÄ… to być funkcje
napisane przez nas lub funkcje pochodzące z bibliotek. W powyższym programie do
wyświetlenia tekstu wykorzystywana jest funkcja o nazwie printf. Skorzystanie z tej funkcji
wymaga dołączenia do naszego programu informacji o bibliotece, w której funkcja ta została
zdefiniowana. Służy do tego pierwsza linia programu: #include . stdio.h jest to
standardowa biblioteka wejścia/wyjścia (ang. standard input/output library).
żð FunkcjÄ™ wywoÅ‚uje siÄ™ podajÄ…c jej nazwÄ™ (printf) i (w nawiasach zwykÅ‚ych) listÄ™ argumentów
przekazywanych do funkcji ( Witaj swiecie\n ). W powyższym przykładzie do funkcji main
nie są przekazywane żadne argumenty, informują o tym puste nawiasy - ( ).
żð CiÄ…g znaków ujÄ™ty w cudzysÅ‚owu nazywa siÄ™ staÅ‚Ä… napisowÄ… (napisem, Å‚aÅ„cuchem znaków). W
powyższym łańcuchu znaków na samym końcu występuje sekwencja \n - reprezentuje ona znak
nowego wiersza (jest to jeden znak). Inaczej mówiąc powoduje ona przerwanie wypisywania
tekstu w bieżącym wierszu i wznowienie wypisywania od lewego marginesu w następnym
wierszu.
Przykłady:
printf( Witaj swiecie\n ); Witaj swiecie
_
printf( Witaj\nswiecie\n ); Witaj
swiecie
_
printf( Witaj  ); Witaj swiecie
printf( swiecie ); _
printf( \n );
żð Sposób zapisu kodu programu wpÅ‚ywa tylko na jego przejrzystość, a nie na wykonanie. W tym
celu w programie występują dodatkowe spacje przed funkcją printf i słowem kluczowym
return. Powyższy program można zapisać także tak:
#include
int main(){printf( Witaj swiecie\n );return(0);}
Kompilacja programu
Kodu programu nie można wykonać, należy go wcześniej skompilować do postaci zrozumiałej dla
komputera. Proces kompilacji programu składa się z kilku etapów. Najczęściej są one
niezauważalne dla programisty. Etapy te tworzą:
1. Prekompilacja (ang. preprocessing) - stworzenie ostatecznego tekstu programu z
ródłowego
przez dołączenie plików wskazanych dyrektywą #include, wykonanie podstawień #define i
opcjonalne usuniÄ™cie komentarzy. (*.c Ä…ð *.c)
2. Kompilacja do kodu asemblera (ang. compilation) - kompilator przeglÄ…dajÄ…c kod z
ródłowy
programu wyszukuje słowa kluczowe i operatory, a następnie przekształca je na wewnętrzną
reprezentację. Następnie reprezentacja wewnętrzna jest przekształcana na kod asemblera.
(*.c Ä…ð *.s)
3. Optymalizacja kodu asemblera (ang. optimization) - zmiana kodu asemblera w celu
zwiększenia jego efektywności. Modyfikacje te polegają na: zmianie sposobu obliczania
adresów względnych, eliminacji nieużywanych fragmentów kodu, optymalizacji przydziału
rejestrów. Ten etap kompilacji jest opcjonalny. (*.s Ä…ð *.s)
4. Asemblacja (ang. assembly) - przetworzenie kodu asemblera w relokowalny kod w języku
maszynowym. Instrukcje w tym kodzie nie odnoszą się jeszcze do konkretnych adresów w
pamięci. Kod umieszczany jest w pliku obiektowym (ang. object file - pliki z rozszerzeniem .o
lub .obj). (*.s Ä…ð *.o)
5. Konsolidacja (ang. link editing) - konsolidator (ang. link editor - linker) dokonuje szeregu
operacji w celu stworzenia pliku binarnego z kodem wykonywalnym (*.o Ä…ð *.exe):
- przeszukanie standardowego zestawu bibliotek oraz bibliotek wskazanych w linii wywołania
w celu dołączenia do programu kodu funkcji niezdefiniowanych w modułach stworzonych
przez użytkownika (np. funkcji printf),
- przypisanie kodu maszynowego do ustalonych adresów, np. zmienne globalne otrzymują
konkretne adresy tak, aby można było odwoływać się do ich wartości,
- utworzenie wykonywalnego pliku binarnego.
Przykład 2
(program zamieniajÄ…cy temperaturÄ™ podanÄ… w skali Fahrenheita na temperaturÄ™ w skali Celsjusza)
Jak ma działać program?
1. Użytkownik podaje temperaturę w skali Fahrenheita.
2. Program oblicza temperaturę w skali Celsjusza według wzoru: c = (5/9)(f-32).
3. Program wyświetla obliczoną temperaturę w skali Celsjusza.
żð W programie bÄ™dÄ… wystÄ™powaÅ‚y dwie wartoÅ›ci (temperatura w skali Fahrenheita i temperatura w
skali Celsjusza) zatem musimy wprowadzić dwie zmienne.
1 #include
int main()
{
2 float tempf; /* temp. w skali Fahrenheita */
float tempc; /* temp. w skali Celsjusza */
3
printf( Podaj temperature w skali Fahrenheita:  );
4
scanf( %f ,&tempf);
5
tempc=5*(tempf-32)/9;
6
printf( Temperatura w skali Celsjusza to %f\n ,tempc);
return (0);
}
1 - Dołączenie pliku nagłówkowego stdio.h zawierającego opis funkcji printf i scanf.
2 - Deklaracja dwóch zmiennych: tempf i tempc będących liczbami rzeczywistymi (typ float).
3 - Wyświetlenie napisu:  Podaj temperature...  bez znaku \n na końcu.
4 - Wczytanie temperatury w skali Fahrenheita:
tempf - nazwa zmiennej,
&tempf - adres zmiennej (funkcja scanf wymaga podania adresu zmiennej, a nie jej
nazwy),
%f - określa typ wczytywanej zmiennej (%f - typ float).
5 - Obliczenie wartości wyrażenia arytmetycznego.
6 - Wyświetlenie wyniku, łańcucha znaków  Temperatura w skali...  i wartości zmiennej tempc.
W miejscu, w którym ma być wyświetlona wartość zmiennej podajemy specyfikator formatu -
%f, będzie on zastąpiony podczas wyświetlania wartością zmiennej, której nazwę podajemy po
cudzysłowie kończącym łańcuch znaków i po przecinku.
Przykład 3
(program z Przykładu 2 z zastosowaniem dodatkowej funkcji)
#include
1
float temperatura(float tf); /* prototyp funkcji */
int main()
{
float tempf; /* temp. w skali Fahrenheita */
float tempc; /* temp. w skali Celsjusza */
printf( Podaj temperature w skali Fahrenheita:  );
scanf( %f ,&tempf);
2
tempc=temperatura(tempf);
printf( Temperatura w skali Celsjusza to %f\n ,tempc);
return (0);
}
float temperatura (float tf)
{
3
float tc;
4 tc=5*(tf-32)/9;
5 return tc;
}
żð W powyższym programie zamianÄ™ temperatury ze skali Fahrenheita na temperaturÄ™ w skali
Celsjusza umieszczono w dodatkowej funkcji o nazwie temperatura. Ponieważ funkcja ta
została zdefiniowana za funkcją main (w której jest wywoływana), to na początku programu
należy umieścić jej prototyp (1). Prototyp funkcji jest to nagłówek funkcji zakończony znakiem
średnika. Prototyp funkcji jest informacją dla kompilatora, mówiącą że funkcja zostanie
zdefiniowana póz
niej.
żð Wykonanie caÅ‚ego programu rozpoczyna siÄ™ od funkcji main. Gdy dochodzimy do wywoÅ‚ania
funkcji temperatura (2), to sterowanie przekazywane jest z funkcji main do poczÄ…tku funkcji
temperatura. Zmienna tf otrzymuje taką samą wartość jaką ma zmienna tempf w funkcji main.
żð W funkcji temperatura deklarujemy dodatkowÄ… zmiennÄ… tc (3), a nastÄ™pnie obliczamy wartość
temperatury w skali Celsjusza (4). Funkcja zwraca wartość obliczonej temperatury (5) do
funkcji main. Zwrócona wartość podstawiana jest pod zmienną tempc. Dalej wykonanie
programu przebiega podobnie jak w poprzednim przykładzie.