Podstawy programowania

1
Podstawy programowania

• Adam Naumowicz

2
Sprawy formalne

• 30 godz. wykladu 30 godz. cwiczen (15 godz. w
  laboratorium)
• zaliczenie laboratorium i egzamin
• obecnosc na wykladach nieobowiazkowa!

3
Plan wykladu
Podstawowe informacje o jezyku C (podstawowe typy danych, deklaracje zmiennych i stalych)
Operacje wejscia-wyjscia
Operatory i wyrazenia (priorytety, konwersja typów)
Instrukcja warunkowa i instrukcja wyboru
Instrukcje iteracyjne i sterujace wykonaniem programu
Typy wskaznikowe i tablicowe
Funkcje (metody przekazywania argumentów)
Preprocesor i budowa programu (generowanie kodu wynikowego)
Typy zlozone - struktury i unie
Operacje plikowe
Funkcje rekurencyjne
Standardowe biblioteki (matematyczne, lancuchy znakowe)
Dynamiczne struktury danych (lista, kolejka, stos)
Struktury drzewiaste (sterta, drzewo)
Grafika tekstowa i punktowa
4
Programowanie

• Jezyk C
• B. W. Kernighan, Dennis M. Ritchie Jezyk ANSI
  C
• kompilator GCC
• http//gcc.gnu.org
• system operacyjny Microsoft Windows XP
• srodowisko programistyczne DEV-C
• http//www.bloodshed.net/devcpp.html

5
Odrobina historii jezyka C

• 1969 Martin Richards jezyk BCPL
• 1970 Ken Thompson jezyk B
• adaptacja dla UNIX na maszynie DEC PDP-7
• 1972 Dennis Ritchie jezyk C
• DEC PDP-11
• 1983-1989 standaryzacja ANSI
• American National Standards Institute
• 1990 standard ISO
• International Organization for Standardization

6
Podstawowe cechy jezyka C

• jezyk ogólnego stosowania
• wzglednie niski poziom
• jezyk imperatywny (proceduralny)
• podstawowe konstrukcje sterujace programowania
  strukturalnego
• grupowanie instrukcji, podejmowanie decyzji,
  wybór przypadku, powtarzanie ze sprawdzaniem
  warunku zatrzymania na poczatku i koncu petli,
  przerwanie petli

7
Podstawowe cechy jezyka C c.d.

• jezyk typowy
• typy podstawowe znaki, liczby calkowite i
  zmiennopozycyjne w róznych zakresach
• typy pochodne wskazniki, tablice, struktury,
  unie
• wyrazenia buduje sie z operatorów i ich
  argumentów
• wyrazenie moze pelnic role instrukcji
• wlacznie z przypisaniem i wywolaniem funkcji
• input/output jest czescia biblioteki a nie jezyka
• przenosny - niezalezny od architektury
• system UNIX jest rozwijany w jezyku C

8
Elementarz

• Nie mozna sie nauczyc programowania bez
  samodzielnego pisania programów!
• proces kompilacji
• edycja kodu zródlowego (.c)
• asemblacja (.o)
• konsolidacja (plik uruchamialny, np. .exe)
• pierwszy program
• Wypisanie na konsoli napisu Hello World!

9
Podstawowe typy danych

• int
• -32768 ... 32767 (przynajmniej 2 bajty)
• float
• 1.E-36 1.E36 (4 bajty, precyzja do 7 miejsc)
• double
• 1.E-303 1.E303 (8 bajtów, precyzja do 13
  miejsc)
• char
• 0 255 (1 bajt)

10
Deklaracje zmiennych i stalych

• typ nazwa-zmiennej
• int a
• int x,y,z
• int count7
• const typ nazwa-stalej wartosc
• const int NUM123
• const float PI3.14

11
Dodatkowe deklaratory typu

• short
• short int short
• long
• long int long
• signed
• unsigned

12
Stale znakowe i liczbowe

• "string"
• A, a,
• A 65
• \ooo
• \xhh
• \n, \t, \r,
• 1234
• 123456789L (123456789l)
• 123U (123u)
• 31 037 0x1f 0X1F

13
Formatowany input/output

• printf()
• int res7 printf("Result d",res)
• int a2 int res resa7 printf("Ind,
  Result d",a,res)
• scanf()
• int dat scanf("d",dat)
• char str20 scanf("s",str)

14
Formatowany input/output c.d.

• Usual variable type Display
• c char single
  character
• d (i) int signed integer
• e (E) float or double exponential
  format
• f float or double signed decimal
• g (G) float or double use f or e
  as required
• o int unsigned octal
  value
• p pointer address stored
  in pointer
• s array of char sequence of
  characters
• u int unsigned
  decimal
• x (X) int unsigned hex
  value

15
Formatowany input/output c.d.

• flag width.precision
• flag meaning
• - left justify
• always display sign
• space display space if there is no sign
• 0 pad with leading zeros
• use alternate form of specifier

16
Formatowany input/output c.d.

• o adds a leading 0 to the octal value
• x adds a leading 0x to the hex value
• f or
• e ensures decimal point is printed
• g displays trailing zeros

17
Operacje i operatory

• Arytmetyczne
• , -, , /, (modulo)
• Inkrementacja
• , -- (x, x)
• Przypisanie
• , , -, , /,
• Relacyjne
• , !, lt, gt, lt, gt
• Logiczne
• , , !
• Bitowe
• (AND), (OR), (XOR), ltlt, gtgt,
• Koercja/rzutowanie (ang. cast)
• (typ) wyrazenie
• (float)2/5

18
Wyrazenia warunkowe

• wyr1 ? wyr2 wyr3
• Np. z(agtb) ? a b
• /zmax(a,b)/

19
Instrukcja warunkowa

• if (wyrazenie) instrukcja
• instrukcja zlozona
• if (wyrazenie) instrukcja1 else instrukcja2
• if (wyrazenie1) instrukcja1else if (wyrazenie2)
  instrukcja2else if (wyrazenieX)
  instrukcjaXelse instrukcja

20
Instrukcja wyboru

• switch (wyrazenie) case wyrazenie-stale1
  instrukcje1 case wyrazenie-stale2 instrukcje2
  default instrukcje
• break

21
Instrukcje skoku

• bezwarunkowe przekazanie sterowania do innego
  miejsca
• return wyrazenieopc
• break
• continue
• goto etykieta
• etykieta - poprawny identyfikator
• skok w obrebie tej samej funkcji
• nie nalezy naduzywac!
• uzasadnione w przypadku wyskoku z kilku petli
  jednoczesnie

22
Instrukcje iteracyjne (petli)

• while (wyrazenie) instrukcja
• do instrukcja while (wyrazenie)
• for (wyr1opc wyr2opc wyr3opc) instrukcja
• mozna opuscic wyrazenia
• for () instrukcja
• for ()
• ominiecie wyr2 jest równowazne wystapieniu stalej
  róznej od zera

23
Instrukcje petli - przerywanie

• break
• przerwanie "najciasniej otaczajacej" petli
• continue
• przekazanie sterowania do miejsca wznowienia
  "najciasniej otaczajacej" petli

24
Przerywanie petli - c.d.
while (...) do
for(...) ...
...
...
while (...) br
br
br

• break jest równowazne goto br jesli w ciele
  petli nie wystepuje "ciasniejsza" petla

25
Przerywanie petli - c.d.
while (...) do
for(...) ...
...
... contin
contin contin
while (...)

• continue jest równowazne goto contin jesli w
  ciele petli nie wystepuje "ciasniejsza" petla

26
Instrukcje petli - równowaznosc

• for (wyr1 wyr2 wyr3) instrukcja
• wyr1 while (wyr2) instrukcjawyr3
• Uwaga petle sa równowazne gdy instrukcja nie
  zawiera continue

27
Instrukcje petli - porównanie

• while (wyrazenie) instrukcja
• wyrazenie sprawdzane na poczatku - instrukcja nie
  musi byc wykonana ani razu
• np. odczyt z pliku
• do instrukcja while (wyrazenie)
• wyrazenie sprawdzane na koncu - instrukcja musi
  byc wykonana przynajmniej raz
• for (wyr1 wyr2 wyr3) instrukcja
• zwykle wyr1 to inicjalizacja a wyr3 to
  inkrementacja
• np. ustalona liczba iteracji

28
Tablice

• deklaracjatyp identyfikator rozmiar
• np. int array7 char tab256
• Wniosek elementy jednolitego typu
• indeksowanie
• xarray6
• tabi'Z'
• Uwaga indeksowanie od 0 !

29
Tablice -c.d.

• deklaracja tablicy wielowymiarowejtyp
  identyfikator rozmiar1rozmiar1...
• np. int array72 char tab25610100
• inicjowanie
• int arr4 2,3,4,5
• int arr 2,3,4,5
• float f231,2,3, 4,5,6
• Uwaga najlatwiej przetwarzac petla for

30
Tablice i wskazniki

• wskaznik to zmienna zawierajaca adres innej
  zmiennej
• postac deklaracji typ zmienna
• np. char c
• korzysci z uzycia wskazników
• bardziej zwarty i efektywny kod
• czasami jedyny sposób implementacji pewnych
  algorytmów w jezyku C
• mozliwosc dynamicznego tworzenia zmiennych (w
  trakcie pracy programu)
• Uwaga latwo mozna napisac zupelnie niezrozumialy
  lub bledny kod gdy nie zachowuje sie ostroznosci!

31
Tablice i wskazniki -c.d.

• pamiec komputera mozna przedstawic jako tablice
  kolejno numerowanych (adresowanych) komórek
  pamieci
• komórkami pamieci mozna manipulowac indywidualnie
  lub calymi grupami
• bajtowi odpowiada typ char
• dwóm bajtom odpowiada typ short int
• czterem bajtom odpowiada typ long int
• wskaznik jest grupa komórek, która moze pomiescic
  adres
• 2 bajty (komputery 16-bitowe)
• 4 bajty (komputery 32-bitowe)

32
Tablice i wskazniki -c.d.

• operator adresowy () i wskaznikowy ()
• - referencja, - dereferencja
• przyklad
• int x1, y2, z10
• int ip
• ip jest wskaznikiem do obiektów typu int
• ipx
• teraz ip wskazuje na x
• yip
• y ma teraz wartosc 1
• ip0
• x ma teraz wartosc 0
• ipz0
• teraz ip wskazuje na element z0

33
Tablice i wskazniki -c.d.

• równowaznosc tablic i wskazników
• przyklad
• int a10
• int pa paa0
• xpa xa0
• paa0 paa
• xa3 xpa3
• arytmetyka na adresach
• adresy mozna inkrementowac () i dekrementowac
  (--)
• pa1 - wskazuje na nastepny obiekt
• pai ai
• (pai) ai

34
Specjalne typy wskaznikowe

• wskazniki na znak (tablice znakowe) mozna
  inicjowac poprzez stale lancuchowe
• char str "blah, blah, blah"
• nie mozna zmienic wartosci str
• char ptr " blah, blah, blah"
• mozna przypisac zmiennej ptr inne wskazniki
• wskaznik na typ void moze przechowywac wskazniki
  na dowolny typ
• void v char p int q ... vp ... vq ...
• v nie moze byc uzyty do adresowania posredniego
  (wymaga rzutowania - cast)
• p(char)v

35
Funkcje w jezyku C

• program w C jest "zbiorem funkcji"
• musi zawierac przynajmniej jedna funkcje (main)
• funkcja to podprogram realizujacy okreslone
  zadanie mogacy zwracac do miejsca wywolania
  wartosc okreslonego typu
• mozna stosowac wielokrotnie
• moze przyjmowac parametry
• ukrywa szczególy implementacji przed innymi
  czesciami programu
• mozna pisac funkcje w róznych plikach
  kompilowanych oddzielnie
• mozna laczyc funkcje w biblioteki
• Uwaga raczej kilka malych niz jedna duza funkcja!

36
Funkcje w C - ograniczenia

• funkcji nie mozna "zagniezdzac"
• cala funkcja musi byc umieszczona w jednym pliku
• funkcje zawsze przekazuja parametry "przez
  wartosc"
• konieczne jest uzywanie wskazników
• uzywana funkcja musi byc uprzednio zadeklarowana

37
Funkcje w C - c.d.

• deklaracjatyp-wyniku nazwa (parametryopc)
• definicjatyp-wyniku nazwa (parametryopc)
  ... instrukcje ...return wyrazenieopc
• standaryzacja w ANSI C

38
Funkcje w C - c.d.

• domyslny typ wyniku to int
• gdy funkcja nie zwraca wartosci stosuje sie typ
  void
• parametry maja postac typ1 zmienna1, typ2
  zmienna2...
• w deklaracji moga wystepowac tylko nazwy typów
• liste parametrów mozna pominac w deklaracji - nie
  beda wtedy sprawdzane przez kompilator!
• dla funkcji bez parametrów stosuje sie zapis
  (void) jako liste parametrów

39
Funkcje w C - c.d.

• zmienne globalne - zewnetrzne (extern)
• deklaracja poza cialem funkcji
• dostepne z kazdej funkcji
• nie nalezy naduzywac - komplikuje to wieksze
  programy
• inicjalizacja na 0 gdy brak przypisania
• extern int x
• extern jest domyslne poza funkcja
• zmienne statyczne (static)
• przechowuja wartosc we wszystkich wywolaniach tej
  samej funkcji
• static int x
• inicjalizacja na 0 gdy brak przypisania

40
Funkcje rekurencyjne w C

• Funkcja moze wywolywac sama siebie
• bezposrednio
• posrednio (równiez rekurencja wzajemna!)
• konieczny jest mechanizm stosowy
• kazde wznowienie funkcji otrzymuje na stosie swój
  komplet wszystkich zmiennych automatycznych
  (niezalezny od poprzedniego)
• zalety rekurencji
• bardziej zwarta postac
• bardzo latwo implementowac struktury danych
  zdefiniowane w sposób rekurencyjny, np. drzewa
• wady rekurencji
• zwykle dluzszy czas dzialania
• zwykle wieksze zuzycie pamieci

41
Rekurencja - przyklady

• potega
• xnx x ... x (n razy)
• x01 , xn1x xn
• silnia
• n!12...n
• 0!1, n!(n-1)!n
• liczby Fibonacciego
• realizacja iteracyjna
• realizacja rekurencyjna
• realizacja poprzez formule Bineta

42
Rekurencja - przyklady c.d.

• klasyczny problem "Wieze Hanoi"
• szybkie sortowanie (QuickSort)

43
Struktury

• struktura w C to obiekt zlozony z jednej lub
  kilku zmiennych, byc moze róznych typów,
  zgrupowanych "dla wygody" pod jedna nazwa
• ulatwiaja zorganizowanie skomplikowanych danych
• umozliwiaja traktowanie zwiazanych ze soba danych
  jako jeden obiekt
• przyklad - pozycja listy plac
• pracownik ma imie, nazwisko, adres,
  wynagrodzenie, itp.
• adres to miejscowosc, ulica, numer domu, itp. -
  elementem struktury moze byc inna struktura

44
Struktury - c.d.

• standard ANSI C daje mozliwosc
• przypisywania struktur
• przypisywania wartosci poczatkowych
• przekazywania jako parametrów do funkcji
• zwracania jako wartosc funkcji
• Uwaga przekazywanie do funkcji przez wartosc
  moze byc kosztowne - czasami lepiej uzyc wskaznika

45
Struktury - c.d.

• definicja
• struct nazwaopc typ1 skladowa1 typ2
  skladowa2... zmienneopc
• nazwa jest etykieta - moze byc wykorzystana przy
  pózniejszych deklaracjach
• bez zmiennych mamy tylko opis ksztaltu struktury
  - nie jest rezerwowana zadna pamiec
• odwolania
• nazwa-struktury . skladowa
• wskaznik-do-struktury -gt skladowa (np. p-gts
  zamiast (p).s)
• inicjalizacja jak dla tablicy (poprzez stale)

46
Struktury - przyklady

• struct point int x int y
• struct point pt
• struct point maxpoint640,480
• struct point int x int y p,q,r
• struct rect struct point pt1struct point
  pt2
• struct rect r
• r.pt1.y100

47
Struktury - przyklady - c.d.

• struct rect r, rp r
• równowazne wyrazenia
• r.pt1.x
• rp-gtpt1.x
• (r.pt1).x
• (rp-gtpt1).x
• Uwaga operatory strukturowe (.), (-gt), podobnie
  jak nawiasy otaczajace parametry funkcji (()) i
  indeksowanie tablic ( ) znajduja sie na
  szczycie hierarchii priorytetów - wiaza
  najmocniej

48
Deklaracja typedef

• mechanizm typedef umozliwia tworzenie nowych nazw
  dla typów danych, np.
• typedef int Length
• Length len, maxlen
• typedef char String
• typ deklarowany w typedef pojawia sie skladniowo
  w miejscu zmiennej
• konstruowanie struktur "rekurencyjnie" - np.
  drzew
• typedef struct tnode Treeptrtypedef struct
  tnode char word int count Treeptr
  left Treeptr right Treenode

49
Unie

• unia w C to zmienna, która moze zawierac obiekty
  róznych typów i rozmiarów
• przyklad definicji
• union u_tag int ival floaf fval char
  sval u
• odwolania
• nazwa-unii . skladowa
• wskaznik-do-unii -gt skladowa

50
Unie - c.d.

• kompilator "troszczy" sie o zgodnosc polozenia i
  pamieci
• unia jest wystarczajaco obszerna zeby pomiescic
  wartosc najwiekszego z zadeklarowanych w niej
  typów
• skladnia zblizona do struktury
• unia de facto jest struktura o skladowych nie
  przesunietych wzgledem jej poczatku
• inicjalizacja tylko wartoscia pierwszego typu
• programista musi sie troszczyc o to, aby
  pobierane dane byly zgodne z typem ostatnio
  zapisanym

51
Unie - przyklad unii w strukturze

• struct char name int flags int
  utype union int ival float fval char
  sval u symtabNSYM
• odwolanie do skladowej ival
• symtabi.u.ival
• odwolanie do pierwszego znaku tekstu w sval
• symtabi.u.sval
• symtabi.u.sval0

52
Pola bitowe

• moga reprezentowac znaczniki jednobitowe
• umozliwiaja upakowanie wielu znaczników w jedno
  slowo maszyny (zalezne od implementacji)
• oszczednosc
• narzucone fomaty danych, np. lacza z urzadzeniami
  zewnetrznymi moga wymagac dostepu do kawalków slów

53
Pola bitowe - c.d.

• Przyklad
• maski odpowiadajace wlasciwym pozycjom bitów moga
  byc zdefiniowane jako stale
• define KEYWORD 01
• define EXTERNAL 02
• define STATIC 04
• lub poprzez typ wyliczeniowy
• enum KEYWORD01, EXTERNAL02,STATIC04
• (liczby w maskach musza byc potegami dwójki)

54
Pola bitowe - c.d.

• flags EXTERNAL STATIC
• ustawia bity EXTERNAL i STATIC w zmiennej flags
• flags (EXTERNAL STATIC)
• kasuje powyzsze bity
• if (flags (EXTERNAL STATIC)0)...
• warunek jest prawdziwy gdy oba bity sa skasowane

55
Pola bitowe - c.d.

• definicja poprzez pola bitowe
• struct unsigned int is_keyword 1unsigned
  int is_extern 1unsigned int is_static 1
  flags
• flags.is_externflags.is_static1
• flags.is_externflags.is_static0
• if (flags.is_extern0 flags.is_static0)...

56
Pola bitowe - c.d.

• podobna definicja poprzez pola bitowe
• struct unsigned int is_keyword 1unsigned
  int is_extern 1unsigned int is_static 1
  flags
• unsigned int gwarantuje wartosc bez znaku
• nazwaopc rozmiar
• brak nazwy mozna wykorzystac do "zalatania
  dziury"
• rozmiar 0 wymusza przesuniecie kolejnych pól do
  nastepnego slowa
• maszyny wypelniaja pola od lewej do prawej lub
  odwrotnie
• Uwaga pola nie maja adresów - nie mozna stosowac
  operatora

57
Obsluga plików

• standardowe wejscie (stdin), wyjscie (stdout) i
  wyjscie bledów (stderr)
• typ plikowy FILE
• struktura zdefiniowana w pliku naglówkowym
  stdio.h
• w programach wykorzystuje sie wskaznik do
  struktury FILE jako stala umozliwiajaca
• otwarcie
• odczyt
• zapis

58
Obsluga plików - c.d.

• podstawowe operacje
• FILE fopen(char name, char mode)
• "r" - read
• "w" - write
• "a" - append
• "b" - dla plików binarnych
• "r", "w", "a" - aktualizacja czytanie i
  pisanie
• miedzy czytaniem nalezy wywolac funkcje
  pozycjonujaca
• int fclose(FILE fp)
• wywolywana automatycznie na koncu programu
• int fflush(FILE fp)
• FILE reopen(char name, char mode, FILE fp)
• zwykle uzywa sie do zmiany plików zwiazanych z
  stdin, stdout, stderr

59
Obsluga plików - c.d.

• int ferror(FILE fp)
• wartosc niezerowa gdy wystapil jakis blad
• int feof(FILE fp)
• wartosc niezerowa po napotkaniu konca pliku
• int getc(FILE fp)
• zwraca wczytany znak lub EOF gdy wystapi blad
• getchar
• int putc(int c, FILE fp)
• zwraca wypisany znak lub EOF gdy wystapi blad
• putchar
• int ungetc(int c, FILE fp)
• "oddaje" znak do pliku

60
Obsluga plików - c.d.

• pliki tekstowe
• char fgets(char line, int maxline, FILE fp)
• czyta co najwyzej maxline-1 znaków wraz ze
  wskaznikiem nowej linii do tablicy line i dodaje
  znak '\0'
• normalnie wartoscia jest wskaznik do tablicy line
• po napotkaniu bledu lub konca pliku wartoscia
  jest NULL
• int fputs(char line, FILE fp)
• wpisuje tekst do pliku (nie musi zawierac znaku
  nowej linii)
• wartoscia jest 0 lub EOF w przypadku bledu
• gets
• uzywa stdin, kasuje znak nowej linii
• puts
• uzywa stdout, dodaje znak nowej linii

61
Obsluga plików - c.d.

• formatowane wejscie/wyjscie
• int fprintf(FILE fp, char format, ...)
• int fscanf(FILE fp, char format, ...)
• int sprintf(char s, char format, ...)
• int sscanf(char s, char format, ...)

62
Obsluga plików - c.d.

• bezposrednie wejscie/wyjscie
• size_t fread(void p, size_t s, size_t n, FILE
  fp)
• size_t fwrite(void p, size_t s, size_t n, FILE
  fp)
• dostep bezposredni (nie sekwencyjny)
• int fseek(FILE fp, long offset, int origin)
• SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END
• long ftell(FILE fp)
• void rewind(FILE fp)
• int fgetpos(FILE fp, fpos_t ptr)
• int fsetpos(FILE fp, fpos_t ptr)

63
Biblioteka standardowa ltctype.hgt

• funkcje do klasyfikacji znaków - wynik jest typu
  int - rózny od 0 gdy argument spelnia dany
  warunek
• int isalpha(int c)
• int isdigit(int c)
• int isalnum(int c)
• int islower(int c) int tolower(int c)
• int isupper(int c) int toupper(int c)
• int isspace(int c)
• int isxdigit(int c)
• int iscntrl(int c)

64
Biblioteka standardowa ltstring.hgt

• funkcje operujace na tekstach - argumenty s i t
  sa typu char, cs i ct sa typu const char, n
  jest typu size_t, a c ma typ int przeksztalcony
  do char
• char strcpy(s,ct)
• char strncpy(s,ct,n)
• char strcat(s,ct)
• char strncat(s,ct,n)
• int strcmp(cs,ct)
• int strncmp(cs,ct,n)
• size_t strlen(cs)

65
ltstring.hgt - c.d.

• char strchr(cs,c)
• char strrchr(cs,c)
• size_t strspn(cs,ct)
• size_t strcspn(cs,ct)
• char strpbrk(cs,ct)
• char strstr(cs,ct)
• char strtok(s,ct)
• za pierwszym razem wywoluje sie funkcje z
  argumentem s róznym od NULL
• kolejne wywolania z s równym NULL
• ct moze byc rózny za kazdym razem
• na koncu zwraca NULL

66
ltstring.hgt - c.d.

• funkcje operujace na obiektach traktowanych jako
  tablice znakowe - argumenty s i t sa typu void,
  cs i ct sa typu const void, n jest typu size_t,
  a c ma typ int przeksztalcony do unsigned char
• void memcpy(s,ct,n)
• void memmove(s,ct,n)
• dziala, gdy obiekty "zachodza" na siebie
• int memcmp(cs,ct,n)
• void memchr(cs,c,n)
• void memset(s,c,n)

67
Biblioteka standardowa ltmath.hgt

• funkcje matematyczne - argumenty x i y sa typu
  double, n jest typu int, zwracaja wynik typu
  double
• sin(x) cos(x) tan(x)
• asin(x) acos(x) atan(x)
• exp(x) log(x) log10(x)
• pow(x,y) sqrt(x)
• ceil(x) floor(x)
• fabs(x)
• fmod(x,y)
• modf(x, double ip)

68
Biblioteka standardowa ltstdlib.hgt

• funkcje narzedziowe - konwersja liczb,
  przydzielanie pamieci, interakcja z systemem
  operacyjnym
• double atof(const char s)
• int atoi(const char s)
• long atol(const char s)
• double strtod(const char s, char endp)
• jesli endp jest rózny od NULL - nieprzetworzona
  czesc napisu
• long strtol(const char s,char endp, int b)
• b - podstawa (2-36)

69
ltstdlib.hgt - c.d.

• int rand(void)
• wartosc pseudolosowa z przedzialu od 0 do
  RAND_MAX (co najmniej 32767)
• void srand(unsigned int seed)
• poczatkowy zarodek jest równy 1

70
ltstdlib.hgt - c.d.

• void bsearch(const void key, const void base,
  size_t n, size_t size,int (cmp)(const void
  keyval, const void datum) )
• Uwaga tablica musi byc uporzadkowana rosnaco!
• funkcja cmp musi zwracac -1, 0 lub 1 gdy keyval
  poprzedza, jest równy lub nastepuje po datum
• void qsort(void base, size_t n, size_t size,
  int (cmp)(const void , const void ) )
• porzadkuje w kolejnosci rosnacej
• funkcja porównujaca taka sama jak dla bsearch

71
Dynamiczny przydzial pamieci

• ltstdlib.hgt
• void malloc (size_t size)
• zwraca wskaznik do obiektu o rozmiarze size
  utworzonego dynamicznie
• zwraca NULL gdy nie moze zrealizowac polecenia
• void calloc(size_t n, size_t size)
• tworzy tablice n elementów o rozmiarach size
• obszar jest inicjalizowany zerami
• void realloc(void p, size_t size)
• zmienia rozmiar obiektu wskazywanego przez p na
  size
• void free(void p)
• zwalnia pamiec przydzielona uprzednio przez
  malloc, calloc, lub realloc
• nie robi nic gdy p jest równy NULL

72
Lista jednokierunkowa

• typedef struct intelem liststruct intelem
  int val list next
• funkcje
• read / print
• insert
• reverse
• join
• empty

73
Drzewa binarne

• typedef struct tnode TreePtrstruct tnode
  char word int count TreePtr
  left TreePtr right
• przyklad zastosowania
• szybkie zliczanie wystapien slów w tekscie

74
Preprocesor kompilatora C

• Pierwsza faza (przebieg) kompilacji
• przed tlumaczeniem, asemblacja i konsolidacja
• gcc -E ...
• dyrektywy preprocesora to wiersze rozpoczynajace
  sie od znaku
• gramatyka niezalezna od jezyka C
• moga wystapic w dowolnym miejscu programu
• dzialanie konczy sie wraz z koncem jednostki
  tlumaczenia

75
Preprocesor - c.d.

• Kolejne (logiczne) fazy preprocesora
• zastepowanie tzw. sekwencji trzyznakowych
• sklejanie wierszy
• wystapienia \ltnew linegt sa zamieniane na
  pojedyncze odstepy
• przeksztalcenie kodu programu na ciag leksemów
  oddzielonych odstepami
• komentarze zamieniane sa na pojedynczy odstep
• wykonanie dyrektyw (kazda w osobnej linii)
• rozwiniecie makr
• zastepowanie sekwencji specjalnych w stalych
  znakowych i napisach oraz laczenie sasiadujacych
  napisów
• np. \n, \123 itp.
• tlumaczenie wyniku i laczenie z innymi
  programami/bibliotekami
• zapewnienie powiazania zewnetrznych funkcji i
  obiektów z ich definicjami

76
Sekwencje trzyznakowe

• ??
• ??/ \
• ??'
• ??(
• ??)
• ??!
• ??lt
• ??gt
• ??-
• zgodnosc ze zbiorem znaków ISO 646-1983 -
  niezaleznosc od zestawu znaków
• gcc -trigraphs ...

77
Definicje stalych i makr

• define identyfikator ciag-leksemów
• zlecenie zastepowania wszystkich wystapien
  identyfikator przez ciag-leksemów opuszczajac
  odstepy otaczajace ciag-leksemów
• ponowne uzycie define jest bledne gdy
  definiowane ciagi sie róznia
• define identyfikator( lista-identyfikatorów )
  ciag-leksemów
• Uwaga konieczny jest brak odstepu pomiedzy
  identyfikatorem a otwierajacym nawiasem
• opuszczanie odstepów i ponowne definiowanie - j/w
• undef identyfikator
• "zapomnienie" (byc moze niezdefiniowanej)
  definicji

78
Rozwijanie makr

• wystapienie identyfikator( lista-identyfikatorów
  ) jest wywolaniem makra
• po nawiasie moze wystapic odstep
• lista jest separowana przecinkami
• przecinki sa "chronione" przez apostrofy,
  cudzyslów i zagniezdzone nawiasy
• ilosc argumentów musi odpowiadac definicji
• argumenty sa izolowane poprzez usuniecie
  otaczajacych odstepów - makra wystepujace w
  argumentach nie sa na razie rozwijane
• specjalna obróbka znaku i operatora
• rozwijanie makrowywolan wystepujacych w leksemach
  argumentów tuz przez zastapieniem

79
Rozwijanie makr - c.d.

• jesli w definicji makra w zastepujacym ciagu
  znaków wystapienie argumentu jest poprzedzone
  znakiem to parametr jest zastepowany ciagiem
  otoczonym przez cudzyslów
• znaki " i \ wystepujace w argumencie w stalych
  znakowych napisach sa poprzedzane przez znak \
• jesli w definicji makra wystapi infiksowy
  operator to po zastapieniu parametrów jest on
  usuwany powodujac "sklejenie" sasiadujacych
  leksemów
• operator nie moze wystapic na poczatku ani
  koncu zastepujacego ciagu leksemów

80
Rozwijanie makr - przyklady

• define ABSDIFF(a,b) ((a)gt(b) ? (a) - (b) (b) -
  (a))
• w przeciwienstwie do podobnej funkcji, argumenty
  i wynik moga byc dowolnego typu arytmetycznego
  lub nawet moga byc wskaznikami
• Uwaga argumenty sa tu obliczane dwa razy -
  róznica gdy maja "efekty uboczne"
• define tempfile(dir) dir "/s"
• wywolanie tempfile(/usr/tmp) produkuje"/usr/tmp"
  "/s" co jest nastepnie sklejane w jeden napis

81
Rozwijanie makr - przyklady - c.d.

• define cat(x,y) x y
• cat(1,2) produkuje 12
• cat(cat(1,2),3) produkuje niepoprawny cat ( 1, 2
  )3
• define xcat(x,y) cat(x,y)
• makro "drugiego poziomu"
• xcat(xcat(1,2),3) produkuje 123

82
Preprocesor - wlaczanie plików

• include "nazwa-pliku"lub include
  ltnazwa-plikugt
• przeszukiwanie biezacej kartoteki lub listy
  lokalizacji zaleznej od implementacji
• wlaczanie plików mozna zagniezdzac
• mozna uzyc konstrukcji include ciag-leksemów
  aby wywolac rozwiniecie makra do jednej z postaci
  j/w

83
Preprocesor - kompilacja warunkowa

• if wyrazenie-stale
• ifdef identyfikator
• ifndef identyfikator
• else
• elif wyrazenie-stale
• endif
• defined (identyfikator) lub defined identyfikator
• Uwagi
• wyrazenia sa przedmiotem makrorozwiniec
• wyrazenia sa podstawiane przez 0L lub 1L

84
Preprocesor - symbole specjalne

• zawsze zdefiniowane - nie mozna ich zmienic
  (podobnie jak operatora defined)
• _ _LINE_ _
• dziesietna stala o numerze biezacego wiersza
  programu
• _ _FILE_ _
• nazwa tlumaczonego pliku
• _ _DATE_ _
• napis w postaci "Mmm dd rrrr" - data kompilacji
• _ _TIME_ _
• napis w postaci "ggmmss" - czas kompilacji
• _ _STDC_ _
• 1 dla kompilatorów dostosowanych do standardu

85
Preprocesor - pozostale dyrektywy

• error ciag-leksemów
• wypisanie komunikatu diagnostycznego podczas
  kompilacji
• line stala lub line stala "nazwa-pliku"
• przypisanie numeru linii - moze byc
  wykorzystywane do celów diagnostycznych
• pragma ciag-leksemów
• zalezne od implementacji kompilatora
• ignorowane jesli kompilator nie obsluguje
• pusta dyrektywa preprocesora

86
Zmienne listy argumentów

• przyklad z biblioteki standardowej
• int printf(const char format, ...)
• plik naglówkowy ltstdarg.hgt
• typ va_list - reprezentuje wskaznik na kolejny
  argument
• makra
• void va_start(va_list ap, ostatni_nazwany_parametr
  )
• typ va_arg(va_list ap, typ)
• void va_end(va_list ap)
• przyklad
• typer myfunc(type1 par1,..., typek park , ...)
  ... va_list ap va_start(ap, park) ...
  typek1 x va_arg(ap, typek1) ...
  va_end(ap) ...

87
Skoki odlegle (long jumps)

• zastosowanie - ominiecie ciagu wywolan funkcji i
  powrotów (wyskok z zagniezdzonych funkcji)
• plik naglówkowy ltsetjmp.hgt
• jmp_buf - typ do przechowania stanu programu w
  chwili wywolania funkcji setjmp
• int setjmp(jmp_buf env)
• void longjmp(jmp_buf env, int val)
• przyklad
• if (setjmp(env)0)... / kod wykonywany
  bezposrednio po wejsciu/else ... / kod
  wykonywany po wolaniu longjmp /

88
Interakcja z systemem operacyjnym

• plik naglówkowy ltstdlib.hgt
• char getenv(const char name)
• zwraca wartosc zmiennej srodowiskowej name
• int system(const char prog)
• uruchamia program prog i zwraca jego kod wyjscia
• void exit (int status)
• konczy program z kodem status
• stale EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE
• int atexit(void (func)(void))
• rejestruje funkcje func do wykonania przy wyjsciu
  z programu - powstaje lancuch funkcji
• void abort(void)
• bezwzgledne zakonczenie programu

89
Obsluga daty i czasu

• plik naglówkowy lttime.hgt
• clock_t, time_t - typy arytmetyczne
• struct tm - skladniki czasu kalendarzowego
• int tm_sec
• int tm_min
• int tm_hour
• int tm_mday
• int tm_mon
• int tm_year - lata, które uplynely od 1900 r.
• int tm_wday
• int tm_yday
• int tm_isdst - znacznik czasu letniego

90
Obsluga daty i czasu - c.d.

• wybrane funkcje do obslugi czasu
• time_t time(time_t tp)
• aktualny czas kalendarzowy (tp moze byc NULL)
• double difftime(time_t t1, time_t t2)
• róznica czasów wyrazona w sekundach
• struct tm gmtime(const time_t tp)
• struct tm localtime(const time_t tp)
• char asctime(const struct tm tp)
• size_t strftime(char s, size_t max, const
  char fmt, const struct tm tp)
• format podobny do printf, np. d - dzien
  miesiaca,H - godzina, itp.

91
Obsluga sygnalów

• plik naglówkowy ltsignal.hgt
• void (signal(int sig, void (handler)(int)))(int)
  
• SIG_DFL, SIG_IGN - predefiniowane handlery
• na poczatku obslugi przywracana jest domyslna
  wartosc handlera - nalezy ustawic go na nowo
  wewnatrz handlera
• int raise(int sig)
• wybrane sygnaly
• SIGFPE
• SIGINT
• SIGSEGV
• SIGABRT
• SIGTERM

92
Obsluga diagnostyczna

• plik naglówkowy ltassert.hgt
• makro assert(int wyrazenie)
• Assertion failed wyrazenie, file ..., line ...
• _ _FILE_ _
• _ _LINE_ _
• wywolanie funkcji abort
• zdefiniowanie NDEBUG przed wlaczeniem pliku
  naglówkowego assert.h sprawia, ze makro assert
  jest ignorowane

93
Microsoft Windows API

• API (Application Programming Interface)
• kernel32.dll, user32.dll, gdi32.dll, shell32.dll,
  ...
• C/C
• include ltwindows.hgt
• Dokumentacja
• http//msdn2.microsoft.com/en-us/library/
• http//www.winprog.org/tutorial/

94
Microsoft Windows API - c.d.

• WinMain
• include ltwindows.hgt int WINAPI WinMain(
  HINSTANCE hInstance, HINSTANCE
  hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int
  nCmdShow)
• MessageBox(NULL,"Hello world!", "Note",
  MB_OK) return 0

95
Microsoft Windows API - c.d.

• Funkcja "Call-back"
• LRESULT CALLBACK WindowProcedure( HWND hwnd,
  UINT message, WPARAM wParam, LPARAM
  lParam)
• ... switch (message) ... default
  return DefWindowProc (hwnd, message,
  wParam, lParam) ...

96
Microsoft Windows API
97
Wstep do technik tworzenia parserów

• Co to jest parser?
• program przetwarzajacy dane zapisane w
  sformalizowanym jezyku zgodnie z jego gramatyka
• liczne przyklady zastosowania
• kompilatory jezyków programowania
• interpretatory polecen
• obsluga interfejsów uzytkownika
• przetwarzanie formalnych dokumentów
• HTML, TEX, XML, Mizar, ...

98
Techniki tworzenia parserów - c.d.

• Formalny opis jezyka
• gramatyka
• gramatyka bezkontekstowa (context-free grammar)
• zbiór rodzajów syntaktycznych wyrazen
• zestaw regul ich tworzenia z podwyrazen
• notacja BNF (Backus-Naur Form)
• stworzona do specyfikacji jezyka Algol 60
• gramatyki (LA)LR
• mozliwosc przetworzenia dowolnych danych
  wejsciowych z pojedynczym wyprzedzeniem
  (look-ahead)
• tokenizacja (scanning)
• symbole terminalne i nieterminalne

99
Techniki tworzenia parserów - c.d.

• Przyklad tokenizacji
• int / keyword int' / square (int x) /
  identifier,open-paren,keyword int',identifier,clo
  se-paren / / open-brace /
  return x x / keyword return',
  identifier, asterisk, identifier, semicolon /
  / close-brace /
• jest to definicja funkcji
• zawiera ona jedna deklaracje i jedna instrukcje
• w instrukcji kazdy 'x' jest wyrazeniem a takze 'x
  x' jest wyrazeniem

100
Tworzenie skanerów

• LEX
• GNU Flex (fast scanner generator)
• wyrazenia regularne w pliku wejsciowym
• output w postaci kodu C (lex.yy.c)
• funkcja int yylex()
• konsolidacja z biblioteka fl (gcc -l fl ...)
• format pliku wejsciowego
• definitions rules user code

101
Tworzenie parserów

• Yacc
• GNU Bison (general-purpose LALR generator)
• wyrazenia regularne w pliku wejsciowym
• output w postaci kodu C (plik.tab.c) - parser
• funkcja int yyparse()
• wymaga funkcji yylex
• kompatybilny z Lex
• format pliku wejsciowego
• Prologue Bison declarations Grammar
  rules Epilogue