IN 147 Program og maskinvare

Transkript

1 Dagens tema Mer om C Et eksempel til (med diverse forklaringer) Representasjon av tegn og logiske verdier Vektorer Statusverdi Innhenting av definisjoner Inkrementering og dekrementering av variable for-setningen Lesing fra og skriving til filer Et siste eksempel Ark 1 av 25 Forelesning

2 Oversikt over kurset Kurset IN 147 Program- og maskinvare dreier seg om grensesnittet mellom programmer og datamaskinen: Idé Lag et program som... Java p=newelem(4); C *pi++=&a; Assemblerspråk addi $7,$0,3 Maskinkode Forelesning Ark 2 av 25

3 Om programmeringsspråk Et program er et sett instruksjoner til datamaskinen om hva den skal gjøre. Dette kan skrives i ulike språk: Java, Simula, C,... Både Java, Simula og C er imperative språk og har derfor svært mange elementer felles, selv om utseendet (syntaksen) kan variere: Java Simula C System.out.print("?"); OutText("?"); printf("?"); Java og Simula er objektorienterte språk og har klasser med tilhørende muligheter; det har ikke C. C er Java uten klasser (nesten)! Dag Langmyhr Java og C ligner svært på hverandre når det gjelder setninger, uttrykk og bruk av enkle variable. Derfor vil vi bruke Simula i sammenligningene når C- og Java-koden er lik eller nesten lik. Forelesning Ark 3 av 25

4 Et litt større eksempel #include <stdio.h> /* Hvor mange hele fot utgjør disse tommene? */ int finn_fot(int tommer) { return tommer/12; /* Hvor mange rene tommer er det i dette målet? */ int rene_tommer(int tommer) { int fot = tommer/12; return tommer - 12*fot; int main(void) { int tom; printf("angi et mål i tommer: "); scanf("%d", &tom); while (tom!= 0) { if (tom > 0 && tom <= 999) printf("%5d tommer = %d fot %d tommer\n", tom, finn_fot(tom), rene_tommer(tom)); else printf("programmet godtar kun verdier 0-999!\n"); printf("gi et nytt mål i tommer (0 for avslutning): "); scanf("%d", &tom); Forelesning Ark 4 av 25

5 Kommentarer Kommentarer omgis av /* og */. De kan stå hvor som helst. Java C // Lurt! /* Lurt! */ Deklarasjon av variable Variable kan deklareres først i en funksjon eller mellom funksjonene. En deklarasjon består av tre deler: Variabelens type. Variabelens navn. Flere variable kan deklareres, adskilt av komma. En initialverdi for sistnevnte variabel; kan droppes. En variabel uten angitt initialverdi får en tilfeldig startverdi. Simula C integer a, b, c; int a, b, c; real x; float x = 3.14; x := 3.14; Forelesning Ark 5 av 25

6 Predefinerte typer Disse typene er alltid definert i C: Simula C char Små tall ( 128 til 127) integer int Større tall ( til 32767) long integer long Kjempetall real float Flyt-tall long real double Store flyt-tall Innlesning Til innlesning brukes scanf. Første parameter angis hva som skal leses inn: %c for tegn, %d for heltall og %f for flyt-tall. Simula a := InInt; x:=inreal;y:=inreal; C scanf("%d", &a); scanf("%f%f", &x, &y); Legg merke til & foran variabelnavnet; den må være der. Forelesning Ark 6 av 25

7 Setninger Tilordning I C og Java brukes = for tilordning. Simula a:=5; C a=5; If-setninger If-setninger er som de fleste andre språk. Simula C ifa<0then if (a < 0) a:=-a; a=-a; ifa<0then if (a < 0) b:=-1 b=-1; else else b:=1; b=1; Legg merke til at det skal stå parenteser rundt testen, og at det skal være ; foran else. Forelesning Ark 7 av 25

8 While-løkker While-løkker er også som i de fleste andre språk: Simula C while a > 0 do while (a > 0) begin { b := b*a; a := a-1 b = b*a; a = a-1; end; I C og Java avsluttes alle setninger med ; (unntatt etter ). Sammensatte setninger Flere setninger kan slås sammen til én med { og i C og Java. Simula C begin...end {... Forelesning Ark 8 av 25

9 Diverse småtterier Sammenligning Verdier sammenlignes med følgende Simula C = eller == == = <> eller =/=!= < < < <= <= > > > >= >= Logiske operasjoner Disse skrives slik: Simula C not! and && or Forelesning Ark 9 av 25

10 Lagring av tegn C har ingen egen type for å lagre tegn (som char i Java eller character i Simula). I stedet benyttes heltall. Java C char c; int c;?? 63 Hvilken koding som brukes, vil variere fra én maskin til en annen. I den vestlige verden brukes stort sett nå ISO , ogsåkjent som ISO LATIN-1. På neste ark er vist en oversikt over hvilke tegn som finnes i Latin-1. I øvre venstre hjørne står verdien som brukes til å representere tegnet. (I to andre hjørner står den oktale og heksadesimale verdien. De omtales i onsdagens forelesning.) Forelesning Ark 10 av 25

11 A B C D E F A B C D E F ISO ! " # $ % & ( ) * +,. / : ; < = >? A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z { ~ A 4A 6A B 4B 6B C 4C 6C D 4D 6D E 4E 6E F 4F 6F A 5A 7A B 5B 7B C 5C 7C D 5D 7D E 5E 7E F ª «- ± ² ³ µ ¹ º» ¼ ½ ¾ À Á Â Ã Ä Å Æ Ç È É Ê Ë Ì Í Î Ï Ð Ñ Ò Ó Ô Õ Ö Ø Ù Ú Û Ü Ý Þ ß F 7F A B C D E F A B C D E F A Denne tabellen finnes på /local/lib/ps/iso8859-table.ps. à á â ã ä å æ ç è é ê ë ì í î ï ð ñ ò ó ô õ ö ø ù ú û ü ý þ ÿ A1 C1 E A2 C2 E A3 C3 E A4 C4 E A5 C5 E A6 C6 E A7 C7 E A8 C8 E A9 C9 E AA CA EA AB CB EB AC CC EC AD CD ED AE CE EE AF CF EF B0 D0 F B1 D1 F B2 D2 F B3 D3 F B4 D4 F B5 D5 F B6 D6 F B7 D7 F B8 D8 F B9 D9 F BA DA FA BB DB FB BC DC FC BD DD FD BE DE FE BF C0 E DF FF April 1995, DFL, Ifi/UiO Forelesning Ark 11 av 25

12 Lagring av logiske verdier C har heller ingen type for å lagre logiske verdier (som boolean i Java og Simula). Her benyttes også heltall: Verdi Betydning 0 usann (= false) 0 sann (= true) Dette betyr at testen i if- ogwhile-setninger tester på 0 og 0. Det er derfor det samme om vi skriver if (a!= 0)... if (a)... De fleste synes imidlertid at det første er lettere å lese. Forelesning Ark 12 av 25

13 Statusverdi Hvorfor er main en int-funksjon? I mange operativsystemer (deriblant UNIX) kan et program fortelle systemet hvorledes kjøringen gikk. UNIX benytter følgende kode: Verdi Betydning 0 OK Feil (De ulike feilverdiene kan fortelle hva slags feil det er snakk om.) Funksjonen main returnerer programmets statusverdi. Funksjonen exit Enhver funksjon kan avslutte kjøringen og angi programmets statusverdi med funksjonen exit, for eksempel exit(1); Forelesning Ark 13 av 25

14 Bruk av statusverdi Statusverdien som kommer fra et program kan brukes på ulike måter. I vår standard kommandotolker (bash) kan man skrive program 1 && program 2 Da blir program 2 kun utført hvis program 1 gikk bra. Likeledes kan man skrive program 1 program 2 Da blir program 2 kun utført hvis program 1 feilet (dvs returnerte status > 0). Forelesning Ark 14 av 25

15 Vektorer I C deklarerer man vektorer (matriser, «array-er») ved å angi antall elementer i hakeparenteser etter variabelnavnet. Simula C integer array A(1:10); int a[10]; real array B(-1:1); float b[3]; A(2) := 17; a[1] = 17; B(0) := B(-1)+B(1); b[1] = b[0]+b[2]; Java C int a[] = new int[10]; int a[10]; float b[] = new float[3]; float b[3]; a[1] = 17; a[1] = 17; b[1] = b[0]+b[2]; b[1] = b[0]+b[2]; Nedre grense er alltid 0 i C (som i Java)! Det er opp til oss som programmerere å foreta omregningen. Forelesning Ark 15 av 25

16 Vektorer som parametre Når en parameter er en vektor, trenger man ikke oppgi antallet elementer: void null_ut(int v[], int n) { /* Nuller ut en vektor med n elementer. */ int i = 0; while (i < n) { v[i] = 0; i = i+1; Forelesning Ark 16 av 25

17 Definisjonsfiler I C bruker man ofte programpakker, og da må man hente inn de nødvendige definisjoner. Dette gjøre med direktivet #include. Simula external class Xx; C #include <xx.h> Java import Xx; C #include <xx.h> (Merk at #-tegnet må stå helt til venstre på linjen! Det skal heller ikke være noe ; til slutt.) De to vanligste pakkene er stdio.h («standard I/O») definerer alt som har med lesing og skriving å gjøre. stdlib.h («standard library») definerer de vanligste C-funksjonene, for eksempel exit. Vi skal siden benytte andre pakker. I C-boken til Kernighan & Ritchie står en oversikt over de viktigste pakkene. Forelesning Ark 17 av 25

18 Inkrementering og dekrementering Siden det å øke eller senke en variabel med 1 er så vanlig, har C en egen notasjon for dette: ++a og a samt a++ og a. Hvis ++ eller står foran variabelen, økes variabelen før vi får dens verdi. Hvis ++ eller står etter variabelen, økes variabelen etter at vi får dens verdi. Følgende program tester det: #include <stdio.h> int main(void) { int a = 5; printf(" ++a er %d\n", ++a); printf("nå er a %d\n", a); printf(" a++ er %d\n", a++); printf("nå er a %d\n", a); return 0; Resultatet er ++a er 6 Nå er a 6 a++ er 6 Nå er a 7 Forelesning Ark 18 av 25

19 Andre former for oppdatering C (og Java) har også en annen variant som gjør programmene mer kompakte: a op= uttrykk gjør det samme som a=aop uttrykk Eksempler Simula A:=A+2; a+=2; A[4*X+Y] := A[4*X+Y]/2; a[4*x+y] /= 2; C Forelesning Ark 19 av 25

20 For-setningen C (og Java) har en annen løkke i tillegg til while-løkken: Simula for I := 1 step 1 until N do for (i=1; i<=n; ++i) Sum := Sum+I; sum += i; for I := A step -1 until B do for (i=a; i>=b; i) X(I) := X(I-1); x[i] = x[i-1]; Denne løkken er egentlig mer generell. Løkken for ( initiering ; test ; oppdatering ) kropp er en kompakt skrivemåte for initiering ; while ( test ) { kropp ; oppdatering ; Den første løkken er altså egentlig i=1; while (i <= n) { sum += i; ++i; C Forelesning Ark 20 av 25

21 Lesing fra fil Man må gjøre følgende når man skal lese fra fil: Deklarere fil-variabelen som FILE *. Åpne filen med funksjonen fopen med filnavn og "r" (for «read») som parametre. 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. #include <stdio.h> int main(void) { FILE *f; int a, b; f = fopen("2tall","r"); if (f == NULL) { printf("umulig å lese filen 2tall.\n"); return 1; fscanf(f, "%d%d", &a, &b); fclose(f); printf("%d + %d = %d\n", a, b, a+b); return 0; Forelesning Ark 21 av 25

22 Skriving til fil Skriving til fil er tilsvarende lesing fra fil. Man må gjøre følgende: Deklarere fil-variabelen som FILE *. Åpne filen med funksjonen fopen med filnavn og "w" (for «write») som parametre. Hvis filen ikke lar seg åpne, returneres NULL. Skrive til filen med fprintf (som virker som printf). Lukke filen med fclose. #include <stdio.h> int main(void) { FILE *f; int i; f = fopen("potens.tab","w"); if (f == NULL) { printf("umulig å skrive til potens.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; Forelesning Ark 22 av 25

23 Dette gir følgende resultat: maskin navn> more potens.tab n n² n³ Forelesning Ark 23 av 25

24 Et avsluttende eksempel #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { FILE *f; int nc[256], i, c; for (i = 0; i <= 255; ++i) nc[i] = 0; f = fopen("min.fil","r"); if (f == NULL) { printf("kan ikke lese min.fil!\n"); exit(1); c = fgetc(f); while (c!= EOF) { ++nc[c]; c = fgetc(f); fclose(f); for (i = 0; i <= 255; ++i) { if (nc[i] > 0) { if ((32<=i && i<=126) 161<=i) printf(" %c ", i); else printf("%3d", i); printf(":%4d\n", nc[i]); return 0; Forelesning Ark 24 av 25

25 Programmet på forrige ark leser en fil min.fil tegn for tegn. Så skriver det ut hvor mange forekomster det er av hvert tegn. Bruker vi det på seg selv, får vi følgende resultat: 10: 32 : 131! : 2 " : 12 # : 2 % : 3 & : 2 : 3 ( : 17 ) : 17 * : 1 + : 6, : 6. : 4 0 : 5 1 : 4 2 : 5 3 : 2 4 : 1 5 : 5 6 : 3 : : 1 ; : 18 < : 7 = : 14 > : 3 E : 2 F : 2 I : 1 K : 1 L : 3 N : 1 O : 1 U : 1 [ : 5 \ : 2 ] : 5 : 1 a : 2 b : 1 c : 16 d : 7 e : 14 f : 21 g : 2 h : 3 i : 37 k : 2 l : 9 m : 3 n : 21 o : 6 p : 5 r : 9 s : 5 t : 12 u : 3 v : 1 w : 1 x : 1 { : 5 : 2 : 5 Forelesning Ark 25 av 25