Programmeringsspråket C Del 2. Michael Welzl

Transkript

1 Programmeringsspråket C Del 2 Michael Welzl 1

2 Et eksempel Dette er lite eksempel som ber om et tall, leser det og så teller fra det nedover til 0 $> gcc countdown.c -o countdown $>./countdown ===== Countdown Program ===== Enter a positive number:

3 #include <stdio.h> int main(void) { int counter; int start; printf("===== Countdown Program =====\n"); printf("enter a positive number: "); scanf("%d", &start); for(counter = start; counter>=0; counter--) printf("%d\n", counter); 3

4 Forklaring Definisjonspakker hentes inn med #include. Den vanligste er for lesing og skriving: #include <stdio.h> Man kan lese tall (og tegn eller ord) med scanf. Første parameter angir formatet (som for printf). Øvrige parametre gir variablene verdiene skal legges inn i. int a; scanf( %d, &a); NB! Variablene må ha en & foran seg! (Forklaring kommer senere) 4

5 Nok et eksempel Dette eksemplet viser hvordan logiske maskeoperatorer virker. En kjøring ser slik ut: $> gcc bits.c -o bits $>./bits ===== Binary logic program ===== Enter number 1: 6 Enter number 2: 3 Number 1 AND number 2: 2 Number 1 OR number 2: 7 Number 1 XOR number 2: 5 5

6 bits.c: kildekode #include <stdio.h> int main(void) { int number1, number2; printf("===== Binary logic program =====\n"); printf("enter number 1: "); scanf("%d", &number1); printf("enter number 2: "); scanf("%d", &number2); printf("number 1 AND number 2: %d\n", (number1 & number2) ); printf("number 1 OR number 2: %d\n", (number1 number2) ); printf("number 1 XOR number 2: %d\n, (number1 ^ number2) ); 6

7 Funksjoner En funksjon (også kalt prosedyre eller rutine) er en bit av programkoden som kan kalles fra andre steder. Under utførelsen hopper man da til funksjonen, utfører programkoden til funksjonen, og hopper så tilbake (tilsvarer static metoder i Java). C-kompilatoren leser koden en gang, ovenfra. Det betyr at et kall til en funksjon ikke forstås med mindre funksjoner er definiert tidliger. 7

8 Forbedret eksempel Vi kan bruke funksjoner for å få resultatet mer leselig: $> gcc bits.c -o bits $>./bits ===== Binary logic program ===== Enter number 1: 6 Enter number 2: 3 Number 1: Number 2: XOR:

9 #include <stdio.h> void binaryprintbyte(unsigned char number) { int i, mask = 128; for(i = 7; i >= 0; i--) { printf((number & mask) > 0? "1" : "0"); mask /= 2; int main(void) { int number1, number2; printf("===== Binary logic program =====\n"); printf("enter number 1: "); scanf("%d", &number1); printf("enter number 2: "); scanf("%d", &number2); printf("number 1: "); binaryprintbyte(number1); printf("\nnumber 2: "); binaryprintbyte(number2); printf("\n XOR: "); binaryprintbyte(number1 ^ number2); printf("\n"); 9

10 ? operator og bitshifting (som i Java) Løkken i eksempelet kunne også skrives som: for(i = 7; i >= 0; i--) { if((number & mask) > 0) //? operatoren er printf("1"); // bare en else // forkortelse for printf("0"); // dette. mask /= 2; eller: for(i = 7; I >= 0; i--) { printf((number & mask) > 0? "1" : "0"); mask = mask >> 1; eller: for(i = 7; i >= 0; i--) // tallet etter shift & printf("%d",((number >> i) & 1)); 10

11 En annen type utskrift Med lengre tall (unsigned int istedenfor unsigned char, 16 bits istedenfor 8 bits) blir også dette litt vanskelig å lese $> gcc bits.c -o bits $>./bits ===== Binary logic program ===== Enter number 1: Enter number 2: Number 1: Number 2: XOR: Vi får det til med: printf("%x", number); Kanskje enklere med hex: her tilsvarer hvert siffer 4 bit. $> gcc bits.c -o bits $>./bits ===== Binary logic program ===== Enter number 1: Enter number 2: Number 1: e1ea Number 2: 35e7 XOR: d40d 11

12 Formatstring Første printf-parameter er formatet, og det tolkes slik: (tilsvarende i scanf) Alle tegn unntatt % kopieres. Tegnkombinasjonen %... angir noe spesielt: %% setter inn et %-tegn %d setter inn et heltall hentet fra parameterlisten. %u setter inn et heltall uten fortegns-bit fra parameterlisten. %x setter inn et heltall (uten fortegns-bit), men skriver det på heksadesimal form. %o setter inn et heltall (uten fortegns-bit), men skriver det på oktal form. %f setter inn et flyt-tall. %c skriver ut et heltall tolket som et tegn (en char) %s skriver ut en tekst fra en tekstvariabel. Det finnes flere, les man-siden! $> man 3 printf 12

13 Et eksempel til #include <stdio.h> int main (void) { int a = 102; int b = 65; char c ='z'; char banner[10] = "Hola!"; float pi = ; printf("variable 'a' decimal: %d\n", a); printf("variable 'a' hex: %x\n", a); printf("variable 'a' octal: %o\n", a); Utskriften er Variable 'a' decimal: 102 Variable 'a' hex: 66 Variable 'a' octal: 146 'a' plus 'b' as char:? char z. String "Hola!" float printf("'a' plus 'b' as char: %c\n", a+b); printf("char %c.\tstring \"%s\"\nfloat %f\n, c, banner, pi); 13

14 & operatoren I C kan vi få vite i hvilken adresse en variabel ligger ved å bruke operatoren & #include <stdio.h> int a, b, c; int main(void) { printf("skriv to tall: "); scanf("%d", &a); scanf("%d", &b); c = a+b; printf("summen er %d.\n", c); printf("i adresse %08x ligger a med verdien %d.\n", &a, a); printf("i adresse %08x ligger b med verdien %d.\n", &b, b); printf("i adresse %08x ligger c med verdien %d.\n", &c, c); 14

15 La oss kjøre dette programmet: $> gcc adresser.c o adresser $>./adresser Skriv to tall: 47 9 Summen er 56. I adresse 0b1db020 ligger a med verdien 47. I adresse 0b1db024 ligger b med verdien 9. I adresse 0b1db028 ligger c med verdien 56. NB! Det kan variere fra gang til gang hvilke adresser man får. Her ser vi at variablene ligger pent etter hverandre og at hver av dem opptar 4 bytes. 15

16 Adresser Data og programkode er lagret i minnet (gjerne kalt RAM for Random Access Memory ). Et slikt minne er typisk for dagens maskiner, og er gjerne byte-adressert med f.eks. 32 bits adresser. 16

17 Pekervariable I C kan vi legge adresser i variable; disse deklareres med en stjerne: int v, *p; Her er v en vanlig variabel mens p er en peker som kan peke på int-variable. Vi må alltid oppgi hva slags variable pekere skal peke på. Bruk av pekervariable: Vi kan sette adressen til variable inn i pekervariabelen; Vi sier at vi får pekeren til å peke på variabelen. p = &v; 17

18 Bruk av pekervariable (forts.) Vi kan følge en peker ved å bruke operatoren *; da får vi variabelen som pekeren peker på. v = 7; printf("v = %d, *p = %d\n", v, *p); v =- 17; printf("v = %d, *p = %d\n", v, *p); Denne koden skriver ut: v = 7, *p = 7 v = -17, *p = -17 Både v og *p angir altså samme variabel: *p = 123; printf("v = %d, *p = %d\n", v, *p); Utskriften av denne koden er: v = 123, *p =

19 Eksempel: swap La oss lage en funksjon som bytter om de to parametrene sine. Til selve ombyttingen trengs en hjelpevariabel: tempval = firstval; firstval = secondval; secondval = tempval; 19

20 swap kildekode #include <stdio.h> void swap(int firstval, int secondval) { int tempval; tempval = firstval; firstval = secondval; secondval = tempval; int main() { int valuea = 3; int valueb = 4; printf("before Swap: valuea = %d and valueb = %d\n", valuea, valueb); swap(valuea, valueb); printf("after Swap : valuea = %d and valueb = %d\n", valuea, valueb); 20

21 Når vi kjører programmet, får vi en overraskelse: Before Swap: valuea = 3 and valueb = 4 After Swap : valuea = 3 and valueb = 4 Grunnen er: Parametre overføres som verdier i C (som i Java). Systemet tar altså en kopi av parameterverdien og legger denne i et register (eller et annet sted for parametre). Følgelig er det bare lokale kopier som endres. Når funksjonen er ferdig, er alt glemt! 21

22 Løsning Løsningen er å overføre pekere til de to variablene istedenfor verdiene. Pekerne overføres som kopier, men vi kan allikevel endre det de peker på. 22

23 Swap, fikset #include <stdio.h> void newswap(int *firstval, int *secondval) { int tempval; tempval = *firstval; *firstval = *secondval; *secondval = tempval; int main() { int valuea = 3; int valueb = 4; printf("before Swap: valuea = %d and valueb = %d\n", valuea, valueb); newswap(&valuea, &valueb); printf("after Swap : valuea = %d and valueb = %d\n", valuea, valueb); 23

24 Swap, fikset: kjøring Legg merke til at både funksjonsdeklarasjonen og kallet er endret! void swap(int firstval, int secondval) void newswap(int *firstval, int *secondval)... swap(valuea, valueb); newswap(&valuea, &valueb); Når dette programmet kjører, skjer alt som vi forventer: Before Swap: valuea = 3 and valueb = 4 After Swap : valuea = 4 and valueb = 3 24

25 Konklusjon om parametre Det er ulike måter å overføre parametre på. I C og i Java brukes verdioverføring. Man kan allikevel oppdatere variable ved å sende over pekere til dem. Dette gjøres for eksempel i scanf("%d", &v); Når vi overfører objekter i Java opplever vi noe lignende En objekt-variable i Java er faktisk en peker! 25

26 Man må gjøre følgende: Skriving til fil Deklarere fil-variabelen som en FILE *. Åpne filen med funksjonen fopen med filnavn og w (for write ) som parameter. Dette lager en ny file hvis den ikke finnes allerede! Hvis filen ikke lar seg åpne, returneres NULL. (spesiell feilverdi for pekere) Skrive til filen med fprintf (virker som printf). Lukke filen med fclose. 26

27 Eksempel: potenser #include <stdio.h> int main(void) { FILE *f; int i; // peker til en FILE (type definert i stdio) f = fopen("potenser.tab","w"); if (f == NULL) { printf("umulig å skrive til potenser.tab\n"); return 1; fprintf(f, " n n2 n3\n"); for (i = 0; i <= 10; ++i) { fprintf(f, "%2d %3d %4d\n", i, i*i, i*i*i); fclose(f); return 0; 27

28 Potenser resultat $> gcc potenser.c -o potenser $>./potenser $> cat potenser.tab n n2 n Utskrift i faste kolonner: Ved å angi et tall i formatet (som i %2d) får vi printf til å sette av minst så mange posisjoner til tallet. fprintf(f, "%2d %3d %4d\n", i, i*i, i*i*i); 28

29 Lesing fra fil I utgangspunkt helt lik skriving Deklarere fil-variabelen som FILE *. Åpne filen med funksjonen fopen med filnavn og r (for read ) som parameter. Hvis filen ikke finnes, returneres NULL. Lese fra filen med fscanf (som virker som scanf) eller fgetc (som leser ett og ett tegn). Lukke filen med fclose. 29

30 La oss lese en fil med to linjer tekst... $> echo "ABC" > test.txt $> echo "DEF" >> test.txt $>./fil The two lines in the test file: ABC DEF Teksten må leses inn et sted Det finnes ikke noe String type i C Strings er vektorer (arrays) av type char Deklareres som, f.eks.: char text[4]; Lik java: denne variablen har indekser Ulik java: feil bruk av indeks => ingen feilmelding, fullt mulig å ødelegge ett eller annet 30

31 fil.c kildekode #include <stdio.h> int main(void) { FILE *f; char text[4]; f = fopen("test.txt","r"); if (f == NULL) { printf("umulig å lese filen test.txt\n"); return 1; printf("the two lines in the test file:\n"); fscanf(f, "%s", text); printf("%s\n", text); fscanf(f, "%s", text); printf("%s\n", text); fclose(f); return 0; 31

32 Tekster: størrelse Hvorfor måtte vi allokere an char vektor med størrelse 4 for tekster som ABC? scanf har ikke noen lengde parameter I C lagres tekster som tegnvektorer med en spesiell konvensjon: Etter siste tegn står en byte med verdien 0. En byte med verdien 0 er ikke det samme som sifferet 0 ; det er representert av verdien 48. Sa vi at Unix og C er knyttet tett sammen? ls -lh test.txt -rw michawe 400 8B Aug 26 10:29 test.txt 32

33 Tekstfunksjoner: #include <string.h> strlen(str) beregner den nåværende lengden av teksten i str. (Dette gjør den ved å lete seg frem til 0- byten.) strcat(str1,str2) utvider teksten i str1 med den i str2 (som a + b i Java) strcmp(str1,str2) sammenligner de to tekstene. Returverdien er < 0 om str1 < str2 0 om str1 = str2 > 0 om str1 > str2 sprintf(str, "...", v1, v2,...) fungerer som printf men resultatet legges i str istedenfor å skrives ut. 33

34 Kopiering av tekst Flytting av tekst skjer med standardfunksjonen strcpy: strcpy(str, "abc"); 34

35 Hva om teksten er for lang? Siden tekstvariable er vektorer, er det ingen sjekk på plassen. Det er derfor fullt mulig å ødelegge for seg selv (og noen ganger for andre). 35