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Fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.1 fondamenti di informatica parte 3 appunti per il D.U. in Ingegneria Informatica, di Telecomunicazioni e di Meccanica,

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1 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.1 fondamenti di informatica parte 3 appunti per il D.U. in Ingegneria Informatica, di Telecomunicazioni e di Meccanica, a.a di anna maria carminelli gregori

2 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.2 Struttura dei programmi zGia nei programmi presentati si possono notare parti differenti, composte da frasi di commento, dichiarazioni e definizioni, comandi esecutivi. zI commenti servono come documentazione del programma, essenziale per far capire a chi lo legge cosa fa il programma e come lo fa; zle dichiarazioni e definizioni permettono al compilatore di interpretare e tradurre tutte le frasi del programma correttamente come appare negli esempi indicati nel seguito.

3 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.3 Dichiarazioni e comandi (frasi, istruzioni) di tipo esecutivo zLe dichiarazioni relative alle funzioni, per es. servono per segnalare al compilatore le funzioni create dal programmatore e usate nella parte esecutiva del prg. il loro tipo e quello dei loro argomenti se presenti. Si tratta di dichiarazioni simili a quelle che sono nei file header. Con tali indicazioni il compilatore riconosce e traduce le funzioni che incontra successivamente. zCon le frasi esecutive infine si esprime l algoritmo: il compilatore traduce ogni frase nel numero di istruzioni del linguaggio macchina, necessario e sufficiente per la sua corretta esecuzione.

4 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.4 A proposito delle funzioni zQualcuno e tentato di scrivere in C o C++ i programmi alla maniera dei programmi Pascal dove la funzione principale (ossia il main) si pone alla fine dell intero programma facendola precedere dalle altre funzioni. In tal modo si possono omettere le dichiarazioni delle funzioni dato che il compilatore le riconosce via via che le incontra. zE conveniente ? Lo SEMBRA, ma in C e C++ e bene NON seguire questo metodo. zPerche ?

5 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.5 Impostazione scorretta per 2 motivi zIl primo motivo e che ogni funzione puo attivare anche funzioni definite successivamente e quindi, se non dichiarate, ignote al compilatore che non le sa riconoscere; zil secondo riguarda la modularita tipica del C, C++ che permette di compilare separatamente le varie funzioni (per es. su file diversi come le funzioni di libreria). Cio e realizzabile (cfr. +oltre) solo se si dichiarano inizialmente al compilatore le funzioni che il programma richiede.

6 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.6 C++: Definizione di Variabili zCome gia indicato, il corpo di ogni funzione C e C++ ha frasi dichiarative (che possono porsi nella parte dichiarativa iniziale) ed esecutive, col significato di istruzioni, comandi (che producono la parte esecutiva). Comunque, in ogni funzione deve essere presente la dichiarazione (in C++ si dice definizione) delle variabili usate con il loro nome (o identificatore) ed il loro tipo, PRIMA ocontemporaneamente al loro uso.

7 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.7 Perche ? zLe dichiarazione o definizioni di ogni variabile hanno anche lo scopo di indicare al compilatore di prenotare spazio in C.M. zQuanto spazio? Dipende dal tipo di dato che la variabile dovra identificare e contenere. zIl tipo di dato determina la codifica del dato: fixed, floating, char...

8 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.8 Gli Identificatori del C e C++ zsono associati alle entita del linguaggio come: variabili, costanti, funzioni, tipi derivati (vedere avanti). zRegole di composizione: ogni identificatore deve iniziare con un carattere alfabetico (o con l underline _, ma quest ultimo e pertinente agli identificatori del Sistema); internamente puo contenere caratteri alfanumerici ed anche l underline _, ma non lo spazio bianco.

9 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.9 Totale liberta di scelta ? z… quasi ! In ogni linguaggio esistono alcune parole riservate (keyword) con significato preciso per il compilatore del linguaggio e quindi non usabili come identificatori normali. zEcco le parole riservate comuni al C e C++ zauto break case char const continue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void while zIn C++ ce ne sono ancora una ventina:

10 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.10 keywords zasm catch class delete friend handle inline new operator private protected public template this throw try unsigned virtual volatile zNota: non esistono parole riservate come array e pointer nonostante entrambe le entita siano realizzabili in C e C++. La loro creazione avviene usando altri costrutti tipici del linguaggio. zDa qui in poi le keyword saranno scritte in grassetto.

11 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.11 Tipi di dati zTutti i linguaggi di programmazione hanno alcuni tipi di dati predefiniti (fondamentali); in C e C++ sono: zint per variabili di tipo intero (di almeno 2 byte); zfloat floating-point (almeno 4byte); zchar carattere (1byte x car.); zdouble float, ma in doppia precisione, ossia di almeno 8 byte. zQuesti sono i tipi base standard. Oltre a questi tipi di dati fondamentali, in C e C++ ci sono gli indirizzi di variabili (meglio: di posizioni di C.M. dove si trovano i dati identificati dalle variabili).

12 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.12 Il C++ e a forte tipizzazione zossia ad ogni entita del linguaggio e associato un tipo di dato che ne determina lo spazio di memoria necessario e il possibile uso (per es. aritmetica intera o floating-point ? cfr. Parte 1) zOltre ai tipi fondamentali predefiniti, in C++ si possono definire tipi di dato derivati ottenuti dai tipi fondamentali con vari meccanismi per elaborare oggetti complessi: matrici, solidi tridimensionali, numeri complessi ….

13 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.13 Definizioni: es. in programmi E:/carmin/duinf2000/program1-2 zTutte le variabili utilizzate nei C++ program (o function) in fase di costruzione devono essere definite per garantirne l allocazione in memoria: non usarle senza definizione ! zLa definizione puo avere la forma seguente: ztipo nomi di variabili separate da virgola: es. zint i, j, k, leo, lilla; zfloat x, y, z, sup, inf, set1; zNota: il tipo intero puo essere anche indicato come short int, long int, unsigned.

14 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.14 Inizializzazione delle var. in unostamp.cpp-quastamp.cpp zPuo avvenire in 3 modi (cfr. fasi traduz. Parte2): z1) alla definizione: es. int a = 7; e il compilatore che pone il valore 7 nella zona di memoria identificata dalla variab. a (fase di compilazione); z2) con una frase di assegnazione nella parte esecutiva del programma eseguita durante l esecuzione del programma (fase di esecuzione): es. a=7; preceduta pero dalla frase int a; z3) con le frasi int a; ed una frase di lettura di un valore da porre in a (ancora fase di esecuzione).

15 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.15 Riflessione zFra le 3 possibilita quale scegliere ? zLa scelta dipende dalle condizioni, pero la definizione di a come variabile significa che il suo valore e soggetto a cambiare nel corso del programma (altrimenti cosa sarebbe ???!) Inizializzarla a 7 significa che al primo giro del programma il suo valore deve essere 7 e quindi se e il compilatore ad inizializzarla si risparmia tempo in fase esecutiva.

16 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.16 Il programma quastamp.cpp illustra le 3 possibilita ! zI progetti di uno-quastamp appaiono dalle frasi di commento dei programma, ma quali sono i loro diagrammi di flusso ???! Quando la logica e semplice e gia illustrata diventano superflui ! zSi noti nelle visualizzazioni di trestamp l uso delle funz. setw(n) e setprecision(n) manipolatori di posiz. e precisione del C++. Altri sono: oct, hex … in trestamp! zMODIFICHE SUGGERITE: per modificare i contenuti delle variabili usare gli operatori aritmetici di C e C++: z+ addizione - sottrazione - cambio segno z* moltiplicazione / divisione %resto zper es. come segue:

17 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.17 Modifiche di unostamp.cpp in program2: esaminare tutto zAvendo definito: i = 12345; zsi puo modificare il suo contenuto cosi: zi = -i; // in i e posto l opposto di i che si puo visualizzare i oppure: zi = i*2; // in i va il prodotto di i per 2 che si puo visualizzare ed anche: zi = i+1; // i e aumentato di 1 ed anche: zi = i / 3; // diviso per 3 oppure zi = i % 4; // viene fatta la divisione fra l intero i e l intero 4 ed il resto e posto in i.

18 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.18 Espressioni aritmetiche zAlla destra dell operatore di assegnazione puo esserci per esempio un espressione aritmetica, formata da variabili e costanti collegate tra loro da operatori aritmetici che il compilatore considera con le priorita seguenti: z- (cambio segno) z* / % z+ - z= ULTIMO ! OSSIA: prima e calcolata l espressione poi e assegnato il risultato!

19 19 Nota : left-right dell operatore di assegnazione = zC e C++ nella loro precisione, indicano sempre 2 valori lvalue ed rvalue associati alle variabili con il significato di: zlvalue: indirizzo della locazione di memoria identificata dalla variabile; rvalue: contenuto della locazione di memoria identificata… ossia il nome di una var. e interpretato a sinistra di = come indirizzo, a destra come valore !! zScrivendo: i = i+1; alla destra (right) di = (op. di assegnazione) e usato rvalue di i ossia per es ; alla sinistra (left) e usato lvalue di i ossia il suo indirizzo. Risultato: quanto vale i ?

20 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.20 La valutazione zdi ogni espressione, procede secondo la priorita degli operatori presenti e se essi hanno la stessa priorita da sinistra a destra. Il valore cosi ottenuto e assegnato alla variabile posta alla sinistra dell operatore di assegnazione. Ossia, ad assegnazione avvenuta, la zona di memoria identificata dalla variabile (dal suo lvalue) conterra il valore (rvalue) calcolato dell espressione. zNOTA: nelle espressioni si possono usare parentesi tonde (anche annidate) per modificare la priorita degli operatori … come nelle espressioni algebriche.

21 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.21 Costanti zNelle espressioni possono trovarsi entita fisse del linguaggio che sono le costanti: per es. buonasera e una costante tipo testo (stringa delimitata da ); altra costante di tipo numerico floating-point e usata in unostamp.cpp (controllare). Ci sono poi costanti di tipo intero in base 10 (per es. 365), in base 8 (per es. 077 col valore ottale preceduto da zero), in base 16 (per es. 0xff oppure 0Xff oppure 0XFF col valore esadecimale preceduto da zero e da X o x).

22 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.22 Altre costanti zdi tipo carattere delimitate da (per es.a o \n = line feed) Chi e line feed ? Nel codice ASCII e il decimo carattere con significato di andare a capo. zAltri caratteri speciali:\0 NUL=fine stringa; \g BEL=bip; \t horizontal tab; altri … zusare il programma ripeleg.c per vedere le codifiche ASCII di tutti i caratteri … provare anche CTRL Z... zNOTA: anche una costante puo essere identificata da un identificatore e avere un tipo, preceduto da const.

23 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.23 Ma sono tutte accessibili le variabili e le costanti? zQuando la definizione delle variabili (o costanti) viene fatta all esterno di tutte le funzioni, le variabili sono dette globali: ad esse si puo accedere con qualunque istruzione di una qualsiasi funzione componente l intero programma C o C++. zInvece se le variabili sono definite all interno di una funzione sono dette locali alla funzione: ad esse si puo accedere solo dall interno della funzione (es. in leggisec.cpp, ma... +avanti).

24 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.24 L esempio in leggisec.cpp zmette in luce anche la globalita e la localita dell ambiente di una funzione o programma. zL ambiente locale si intende formato da tutte le entita dichiarate e definite dentro la funzione. zIn leggisec.cpp l ambiente locale al main si compone della sola const char* benvenuto che e usabile, visibile solo all interno del main, mentre la const char* bene e le var. car e num esterne al main e a tutte le altre funzioni formano l ambiente globale e sono visibili e usabili in ogni funzione.

25 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.25 Scope di un entita zScope puo essere tradotto con raggio d azione e significa l insieme di codice in cui una variabile o una costante e visibile e quindi usabile in modo corretto. z=> lo scope dell ambiente globale comprende il main, le funzioni, tutto il codice che sta sullo stesso file del main; z=> lo scope dell ambiente locale si esaurisce nella funzione di appartenenza; z=> lo scope del precompilatore e tutto il file in cui si richiama !

26 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.26 ( … ma a chi giova la modularita dei programmi ? zIl problema della globalita e della localita delle variabili di un programma non esisterebbe se il programma non fosse strutturato a moduli, ma monoblocco: pero questo modello non va. zEsempi di programmi monoblocco sono i primi ed il prg. monocod.cpp che effettua le stesse cose del programma codifibl.cpp che invece e strutturato a moduli. zDagli esempi elementari appare poco la convenienza della modularita che diventa essenziale se aumenta la complessita dei programmi. zDi tutto cio si parlera +avanti.)

27 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.27 Una pausa di riflessione zUno degli scopi del corso e imparare a programmare usando il linguaggio C++. Ossia l accento va su imparare a programmare. zPer questo e necessario capire come deve essere fatto un programma e la lettura e analisi di programmi scritti da altri aiuta a capirlo. zL organizzazione a moduli dei programmi vuole evidenziare le funzionalita di ogni programma: lettura dati, loro elaborazione, stampa risultati. zDi cio bisogna ricordarsi quando si scrive un programma.

28 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.28 La riflessione termina con un nuovo programma in C++ zda fare usando le sole frasi finora presentate. zProgetto logico: il prg. deve: zleggere 2 valori interi da assegnare alle variabili Base e Altezza e visualizzarli; zcalcolare le aree del rettangolo, triangolo (Base * Altezza/2) del quadrato costruito sulla Base e del quadrato costruito sull Altezza; zvisualizzare le aree. zFare un programma monoblocco ed uno strutturato a moduli (funzioni).

29 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.29 Il tipo puntatore a carattere zappare nell esempio della stringa di leggisec.cpp const char* benvenuto = sono una stringa per il main. In C o C++ una stringa di caratteri delimitata da 2 virgolette viene memorizzata con una costante stringa formata da una successione di caratteri (codice ASCII): essa termina col carattere \0 che e inserito automaticamente dal compilatore. Nellesempio l indirizzo del primo carattere, dal compilatore e posto in benvenuto che diventa il puntatore alla stringa.

30 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.30 Puntatori zLa loro importanza specialmente per il C++ e notevole. zIl puntatore indica un indirizzo di C.M. ed e rappresentato simbolicamente da una freccia. zUna variabile di tipo puntatore e destinata a identificare e contenere solo indirizzi. zPer indicare al compilatore che la variabile e di tipo puntatore non si usa una nuova parola riservata, ma il tipo del valore puntato seguito da un asterisco e dal nome del puntatore: es. char* benvenuto

31 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.31 Esempi zScrivendo: int kika = 5; si definisce kika come una variabile intera e si inizializza con 5. Un puntatore ad un intero si definisce: int *pk; col significato che pk puo contenere solo indirizzi di variabili intere; con char *pl; si definisce pl come un puntatore a carattere (per es. come benvenuto) e cosi via. Pulizia concettuale: un puntatore definito come puntatore ad un tipo deve sempre contenere indirizzi di varabili di quel tipo!!! zInizializzare un puntatore non e cosi semplice come inizializzare un intero: per farlo si puo usare l operatore unario & col significato di indirizzo di

32 32 Esempi degli operatori & e * zAvendo: int kika = 5, j; int *pk; si puo porre: pk = & kika; dando cosi a pk l indirizzo di kika. (Meglio sarebbe prenotare anche memoria per l intero puntato da pk con la funz. malloc, new… cfr. corso II) zMa posto pk = & kika; pk identifica kika che a sua volta identifica la zona di memoria contenente 5: ce una sorta di catena ! Quindi per arrivare a 5 si puo usare kika, ma anche usare pk purche preceduto dall operatore * che, sui puntatori, attiva un operazione di indirezione come indicato nello schema successivo da dove si deducono equivalenti: j = kika ; j = *pk; a j e assegnato 5

33 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.33 1 z1000 z1004 z100A zAddr. 16 C.M. zSchemino dello stato di C.M. dopo: zkika = 5; zpk = &kika; // & estrae l indirizzo... * il contenuto Kika 10 0A Pk

34 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.34 Esempi zdelle varie codifiche per tipi diversi sono in codifiche che e un programma in varie forme. zLa prima e monocod.cpp che e la versione monoblocco del programma ed e subito da vedere e capire tramite i commenti inseriti. zPoi ci sono le versioni strutturate a blocchi con luso di funzioni che si vedranno piu avanti. zPer introdurre l uso di funzioni ci sono i programmi leggipri.cpp e leggisec.cpp anche se le funzioni li presentate lavorano su variabili globali. Vedere E:/carmin/duinf2000/program2 e E:/carmin/duinf2000/ program3.

35 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.35 Printf: un esempio delle funzioni di libreria del C zE gia stata usata e come appare evidente dal suo uso ed effetto, si tratta di una funzione della libreria Lib del C ossia di un segmento di codice (che permette di usare il video per visualizzazioni) e quindi puo essere eseguito piu volte nel corso del programma. Questo segmento di codice e stato isolato dai Sistemisti della Borland ed il suo prototipo e disponibile nel file header del C.

36 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.36 Un altro esempio di funzione dichiarata in string.h del C++ ze la function strcat che permette di concatenare 2 stringhe (cfr. leggiter.cpp) zIn leggiter.cpp si vogliono porre 2 stringhe una di seguito all altra: questo lo fa la funzione strcat usando i puntatori alle due stringhe che sono passati alla funzione come suoi argomenti. zNel programma leggiqua.cpp invece appare la funzione elabora di tipo int e con un tipo char come argomento: e il modo GIUSTO di scrivere funzioni diverso dai ….

37 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.37 primi esempi di funzioni void zscritti come esempi di funzioni per strutturare bene i PROGRAMMI come leggipri e leggisec. Queste sono le funzioni: void leggi(), void elabora(), void scrivi(), void attendi(). zSi tratta di funzioni create dall' utente che lavorano su variabili globali (uso dell ambiente globale): non hanno ne tipo (sono indicate come void), ne argomenti. zSi tratta di un uso improprio delle funzioni e dei sottoprogrammi in generale, adottato nei primi esempi soltanto per evidenziare le componenti funzionali di un programma.

38 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.38 Variabili globali zLambiente globale si puo schematizzare come lo strato piu esterno di un sistema ad anelli concentrici. zTutte le funzioni rappresentate dagli anelli interni lo possono vedere e usare, ma ne diventano dipendenti.

39 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.39 Variabili locali zPer rendere indipendente ogni funzione occorre sganciarla dall ambiente globale e comunicarle i dati su cui lavorare ad ogni sua attivazione. zLo schema che si puo considerare e quello di 2 entita (scatole) che comunicano tra loro: la prima attiva la seconda inviandole i dati su cui lavorare e questa le restituisce il risultato che ha calcolato (per esempio con una sua variabile. locale). 1 2

40 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.40 Indipendenza delle funzioni zLa funzione o sottoprogramma in genere e lo strumento che ha permesso lo sviluppo di quantita enormi di software (esempio tipico le librerie) e deve lavorare indipendentemente dall' ambiente globale e dal programmma che lo attiva (per capire almeno in parte tutto cio cfr. monocod.cpp e codifibl.cpp) zPer essere indipendente, il sottoprogramma ha bisogno di variabili e strutture dati in generale, per identificare i dati su cui deve lavorare al suo interno.

41 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.41 Sottoprogrammi parametrici zIl sottoprogramma per identificare e scambiare dati con lesterno usa il meccanismo degli argomenti (dichiarati nella sua intestazione) che prendono il nome di parametri formali. Le frasi componenti il suo corpo utilizzano questi parametri formali. zQuando il sottoprogramma e attivato per es. dal main i parametri formali diventano il veicolo di trasporto delle informazioni che il main vuole comunicare al sottoprogramma e/o ricevere da questo. z(Nel corpo del sottoprogramma possono essere usate anche altre variabili e strutture dati con compiti provvisori e circoscritte al solo sottoprogramma: queste appartengono all ambiente LOCALE del sottoprogr. definito e usabile solo al suo interno.)

42 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.42 (… ma, perche sottoprogrammi ? ) zLa motivazione del nome sta nel loro uso. Si tratta in generale di programmi (software) che vanno in esecuzione solo se vengono attivati o richiamati da altri programmi. zAnche il main program va in esecuzione solo se qualcuno lo chiama, ma costui puo essere solo l utente o il S.O. non una qualsiasi funzione definita ad un livello a lui sottostante. zInvece qualsiasi sottoprogramma sottostante il main, puo attivare gli altri ed anche se stesso, (ricorsione !!! cfr. corso II ) ma non il main!

43 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.43 Compiti dei sottoprogrammi zIl programma che chiama o attiva un sottoprogramma perche effettui il compito per cui e stato costruito (per es. visualizzare una variabile), deve fornire al sottoprogramma i dati da elaborare (per es. la variabile da visualizzare). zCio viene effettuato nella frase di attivazione specificando, dopo il nome del sottoprogramma e tra parentesi tonde, i nomi dei dati al posto dei parametri formali: questi si dicono parametri effettivi e sostuiscono i parametri formali tramite un meccanismo Hard-Soft.

44 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.44 Funzioni & Procedure zIn C e C++ se il sottoprogramma e una funzione il risultato di uscita e affidato al nome della funzione stessa. Ossia in ogni Funzione il NOME e il veicolo di attivazione e di trasporto del risultato in essa calcolato. zSe il sottoprogramma e piu generale (tipo procedura Pascal) il NOME e il veicolo di attivazione, ma i risultati di uscita possono essere posti nei parametri formali purche sia usato il passaggio per indirizzo (cfr.+avanti).

45 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.45 funzioni e procedure: esempi zLe funzioni del C o C++ sono monodrome ossia restituiscono un singolo valore, come in matematica y=log(x), e quindi il nome della funzione (che e un identificatore come quello di ogni variabile) puo identificare il risultato. zLe procedure del C o C++ iniziano e sono attivabili come le funzioni, ma restituiscono alcuni valori ad es. somma, media e varianza di un gruppo di dati: 3 valori che non possono essere identificati da una sola entita, ma da 3 che quindi devono essere poste tra i parametri di scambio. AnnaMaria: esempio codifbl AnnaMaria: esempio codifbl

46 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.46 I motivi per l' introduzione dei sottoprogrammi. 1) z1) Si inserisce una sola volta il codice del sottoprogramma (per es. la printf e un pezzo di codice di circa 1000 istruzioni che se si dovessero scrivere al posto del richiamo printf.... porterebbero i programmini di stampa a lunghezze grandiose!) Cio provoca: RIDUZIONE di CODICE sorgente ed eseguibile con conseguente maggior velocita di esecuzione.

47 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.47 I motivi per l' introduzione dei sottoprogrammi. 2) 3) z2) Il proprio sottoprogramma una volta scritto in modo appropriato, risulta indipendente da qualsiasi programma e puo essere utilizzato tante volte e da tanti programmi. (INDIPENDENZA) z3) Un sottoprogramma realizzato da professionisti ad alto livello (e quindi in modo ottimale !!) puo venire usato da milioni di utenti e milioni di volte. (OTTIMALITA)

48 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.48 I motivi per l' introduzione dei sottoprogrammi. 4) z4) I meccanismi di attivazione e le rigide regole di utilizzo del sottoprogramma, di cui solo il nome ed i tipi dei parametri formali sono visibili all' esterno, permettono PULIZIA CONCETTUALE E SOSTANZIALE nella costruzione di software: cio significa che con l'uso corretto dei sottoprogrammi si ottiene un codice di buona qualita, facile interpretazione ed uso. E' il primo passo verso la chiarezza e facilita di documentazione che sono gli obiettivi dell' Ingegneria del Software.

49 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.49 Meccanismi Hardware zL' importanza di questi benefici ha fatto si che tutti gli elaboratori, fin dalla prima generazione, contengano istruzioni macchina per eseguire l' attivazione, il richiamo di un sottoprogramma. Questa in linguaggio macchina e realizzata tramite un salto dal MODULO chiamante a quello chiamato lasciando pero MEMORIA del punto di ritorno a cui diventa possibile tornare dopo aver eseguito il modulo attivato. Queste istruzioni pero riguardano il linguaggio macchina che sara trattato in seguito (cenni in parte 5).

50 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.50 Frasi di va e torna zSemplificando si tratta di istruzioni macchina di salto al sottoprogramma chiamato e di ritorno al (sotto)programma chiamante. Ma nei linguaggi avanzati come il C, C++, Fortran, Pascal l attivazione di sottoprogrammi ha frasi diverse. Qui interessano le frasi del C e C++ per la definizione dei moduli e la loro attivazione che il Compilatore traduce nelle opportune istruzioni macchina di salto a e ritorno da sottoprogramma.

51 51 Regole del C e C++ ( gia viste !) zUn sottoprogramma (subroutine) non puo essere attivato se non e stato dichiarato all inizio: la dichiarazione si effettua indicando il seguente prototipo del sottoprogramma: z[type] subroutine name (arguments type ); zNOTA: tipi (non nomi degli argomenti) separati da virgola!! es. int elabora (char, int); oppure zvoid calcola(int, float*, float); zI tipi degli argomenti indicati nel prototipo sono condizionanti: i parametri effettivi e formali del sottoprogr. devono corrispondere a loro in numero, tipo e ordine.

52 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.52 Attivazione in C e C++ zChi attiva il sottoprogramma? zqualsiasi altro [sotto]programma: il main per es. ma non solo il main, anche le altre funzioni si possono attivare tra loro. zCome si attiva un sottoprogramma? zscrivendo nel programma chiamante il nome del sottoprogramma seguito dai parametri effettivi separati da virgola e racchiusi tra parentesi tonde: es. calcola (100, p*, 3.14);

53 53 La definizione del modulo funzione in C e C++ zinizia con l intestazione (prima frase) dove arguments list e la sequenza dei parametri formali separati da virgola (tipo e nome); segue il corpo come indicato: ztype function name (arguments list) z{declarations; z function body with the use of the arguments z return(expression); z/* type function name = type expression */ z } zIl sottoprogram. che NON usa il suo nome per restituire valori e di tipo void ( => procedura), le funzioni di tipo int, float, … ecc.

54 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.54 Esempio di funzione con nome elabora in leggiqua.cpp zint elabora (char carattere) z/*in questa intestaz. la lista degli argomenti e di un solo argomento se no sarebbero separati da virgole */ z{ z int n; // n e variabile locale di elabora z n=(int) carattere; // function body... z return(n); /* oppure return n che e int come elabora: il nome elabora diventa il veicolo per restituire il valore calcolato. Invece per funzioni di tipo void niente return */ z} AnnaMaria: leggiqua, codifbl AnnaMaria: leggiqua, codifbl

55 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.55 Riflessione zQuando si usera una procedura con prototipo come void calcola(int, float*, float*) ze quando si usera una procedura con prototipo come float valcalcol(int, int*, float*) ze quando si usera una procedura con prototipo come int valori(int*, float*,float, float) z??? ( Vedere anche gli esercizi proposti in diapo68.) zA queste domande sara +facile rispondere dopo la descrizione del trasporto_valori.

56 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.56 Funzionamento zQuando l'istruzione contenente l attivazione viene eseguita, il controllo delle operazioni passa dal programma chiamante al programma chiamato che viene eseguito zo fino alla fine zo fino al primo return. (....ce ne possono essere piu di uno!) zIn C, C++ (a differenza di altri linguaggi come il Pascal) le funzioni non possono essere innestate una dentro l' altra: sono tutte allo stesso livello che si puo considerare sottostante il livello del main. => E impossibile attivare il main da un suo sottoprogramma!

57 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.57 Funzionamento e regole zAl main il controllo delle operazioni arriva all' inizio (per es. dal S.O.); dal main passa al primo sottoprogramma chiamato; da questo puo passare ad un altro sottoprogramma o tornare al main per effetto di un return o della fine del sottoprogramma stesso, e cosi via. zGli argomenti presenti nell intestazione del sottoprogramma (i parametri formali) sono nomi di variabili separati da virgole e preceduti dal tipo. Per scrivere il corpo del sottoprogr. si usano i suoi parametri formali (ricordare l uso dei parametri %1 %2 %3 … dei file batch !) I parametri effettivi devono corrispondere in numero, ordine e tipo ai parametri formali che sostituiscono all attivazione.

58 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.58 Visibilita zSOLO il NOME del sottoprogramma ed il TIPO dei suoi parametri formali sono VISIBILI all esterno del sottoprogramma: rappresentano l' INTERFACCIA del sottoprogramma ! zINVISIBILI all' esterno del sottoprogr. sono i NOMI delle variabili locali e dei parametri formali del sottoprogr.: meccanismo di PROTEZIONE. Conseguenza:=>Variabili del sottoprogram. con lo stesso nome di quelle del main sono diverse. AnnaMaria:

59 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.59 Il passaggio_informazioni tra moduli non si basa sul nome zdei parametri formali, ma sulla loro posizione !! Il passaggio dei parametri effettivi da chiamante a chiamato puo avvenire: z1) per valore: non sono le variabili ad essere trasferite, ma il loro CONTENUTO (rvalue) che e copiato nel parametro formale corrispondente. Da cio segue che i valori delle variabili del programma chiamante non vengono modificati dall' attivita del sottoprogram. che lavora sui suoi parametri formali contenenti una copia dei parametri effettivi. E il passaggio standard, ma...

60 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.60 Il passaggio per valore e un zMECCANISMO pulito, ma sprecone: duplica i valori delle variabili ! Se venisse applicato anche a tabelle (array) di e piu elementi ci sarebbe uno spreco enorme di memoria… Si ottiene nel modo descritto dall esempio: zes. prototipo: int elabora (char); z intestazione ( prima frase del sottoprogramma ): int elabora (char carattere) zattivazione ( nel prg. chiamante) : num=elabora (car); zcon: carattere = parametro formale di elabora; car e num = variabili definite da: char car; int num; nel prg. chiamante.

61 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.61 Il passaggio di parametri z2) per indirizzo: non sono trasferiti i valori delle variabili, ma il loro INDIRIZZO che e copiato nel parametro formale corrispondente. Da cio segue: il sottoprogramma lavora sempre sui suoi parametri formali, ma questi ora contengono gli indirizzi delle variabili (i loro lvalue) e quindi l' attivita del sottoprogram. puo modificare le var. originali e/o inserirci dati! ogni modifica si riflette sull' originale! E un meccanismo meno pulito, ma non sprecone! In C e C++ e obbligatorio per array.

62 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.62 Il passaggio per indirizzo zsi ottiene nel modo descritto dall esempio: zes. prototipo: int cambia ( char *); // l argom. e di tipo puntatore a carattere zintestazione: int cambia (char * puntacar) // il parametro formale puntacar e un puntatore a char zattivazione: num = cambia(&car); con le var. car e num definite nel prg. chiamante da: char car; int num; e con &car indirizzo di car indirizzo copiato nel param. puntacar di tipo puntatore a char. zIn C++ ce anche il passaggio per riferimento concettualmente simile a quello per indirizzo.

63 63 I/O di un sottoprogramma zIl passaggio di parametri evidenzia il ruolo dei parametri stessi: un sottoprogramma per lavorare deve ricevere in ingresso i dati da elaborare e deve restituire in uscita i risultati prodotti. (NOTARE CHE questo principio vale per ogni tipo di programma o sottoprogramma ! Si vedra che anche il main ha possibili argomenti.) zTra i parametri si distinguono dunque quelli di ingresso e quelli di uscita, di Input e di Output: i primi sono i valori dati e sono passati di norma per valore, i secondi per indirizzo: sono i risultati …ma talora i parametri sono di Input e di Output insieme (cfr. Scambio.cpp)

64 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.64 REMEMBER zIn ogni Funzione il NOME e il veicolo della sua attivazione e di trasporto del risultato in essa calcolato. zEsempi in program3: leggiqua, leggiqui, codifibl, codifich zIn ogni Procedura il NOME e il veicolo della sua attivazione: il trasporto dei risultati in essa calcolati e generalmente affidato a parametri passati per indirizzo. zEsempi in program4: Scambio, Cambia1, ed anche cambiapr, camfunz e cambia.h (es. Compilazione Separata =>)

65 65 Perche compilazione separata? zi moduli compilati separatamente ( per es. printf) diventano unita a se stanti attivabili da altri moduli. Si puo compilare ogni programma e sottoprogramma su un file a se stante anche se e bene compilare insieme quelli che sono tra loro omogenei, come per es. nel file camfunz.cpp. zNell esempio in program4 ( unico perche altri sono previsti nel corso II ) i sottoprogrammi in camfunz.cpp possono essere attivati non solo dal main a cui erano legati in partenza, ma da qualunque altro programma o sottoprg. che li voglia usare. Per farlo occorre includere in questo il file cambia.h e poi aggiungere camfunz.cpp nel relativo project file... AnnaMaria: 3 pag. dopo ?!

66 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.66 header file zSi considerino le differenze tra Cambia1 e cambiapr: zin Cambia1 sono inclusi gli header file stdio.h e iostream.h, mentre in cambiapr e incluso solo cambia.h che pero contiene l inclusione di stdio.h di iostream.h e le dichiarazioni dei moduli usati come void leggi (&int, &int);...scrivi…, etc. zcambia.h si puo intendere come un file header personalizzato: deve essere incluso in cambiapr e in camfunz per indicare al compilatore i prototipi di tutti i sottoprogrammi usati. zcambiapr e camfunz sono cosi compilabili separatamente.

67 67 Project di Tc: permette di costruire zun file per indicare al linker che il programma e strutturato su alcuni file contenenti il main e i sottoprogrammi. I nomi di tali file vanno posti su un altro file, con extension prj, che si ottiene usando sul menu alto di Tc la parola Project e facendo clik su Open Project. Si apre una finestra con i nomi dei file prj esistenti: dare al nuovo file.prj un nuovo nome che apparira su una nuova finestra in basso. Un clik su Add item di Project e un altro clik sui nomi dei file da inserire, fa costruire il file.prj. Un clik su Run manda in esecuzione il file.prj aperto: ad esecuzione conclusa Close Project, ma attenzione: talvolta Close non funziona bene !

68 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.68 Esercizi e... zScrivere un programma in C++ in cui la funzione elaborativa consiste nella lettura e somma di 3 valori numerici (letti da Input). Il totale restituito dalla funzione elaborativa deve essere visualizzato. I valori numerici possono essere interi o Floating_point. Scrivere un altro programma ove, letti 2 valori float, la funzione elabora calcoli le somme per difetto e per eccesso dei 2 valori e le restituisca al main. z ….e se i valori numerici fossero 100 ? z….e se il numero dei valori numerici fosse incognito ?

69 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.69 Elaborazione ciclica (iterativa) zLe domande precedenti servono ad introdurre le frasi iterative che permettono di realizzare cicli ossia di ripetere una frase o un blocco di frasi (nell es. precedente: lettura e somma di valori numerici in numero variabile). zLe frasi sono: zfor …; while … ; do … while; zSeguono sintassi e diagrammi di while … ; do … while; e per il for …; quale diagramma ?

70 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.70 La sintassi zdi un tipo di frase stabilisce la forma generale, il costrutto cui occorre attenersi nello scrivere frasi di quel tipo. zPer il for la sintassi e la seguente: zfor( ; ; ) ; zdove: inizializza la var. di controllo del ciclo; condizione di fine ciclo; z incrementa la var. di controllo del ciclo; e la singola istr. o il blocco di istruzioni da ripetere. Ogni espressione puo mancare ! Esempi in tutte le versioni di codifiche e...

71 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.71 Esempio e significato zdella frase for: zfor (int i=1; i<=3; i=i+1) {cout << endl; … } zcin >> a; …. z1) assegna ad i il valore 1; z2) controlla che risulti i<=3; z3) se la condizione e vera: esegui la frase o il blocco di frasi tra le { } (qui vai a capo), aumenta i di 1 e riprendi ad operare dal punto 2); z4) altrimenti ( i>3 ) esci dal ciclo ed esegui la frase successiva al for (qui cin >> a).

72 72 Il for si usa quando il numero di ripetizioni e noto: esempio somma = i = 3 in C o C++ come segue: zint somma =0, inc =3, max =23, i; zfor (i=0; i

73 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.73 Sintassi e significato del while … esempi in while1-2 zwhile ( ) zfintantoche la Condizione e vera la Frase viene eseguita: si esce dal ciclo passando alla FraseSucc. quando la Condizione diventa falsa; zsi utilizza quando non si conosce il numero di ripetizioni da effettuare, per es. conoscendo che x >0 ma non quanto vale si puo scrivere: zwhile (x >0) {cout 0; x--; } zla Condiz. e esaminata prima dell esecuzione della Frase.

74 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.74 Sintassi e significato del do... While esempio in while3 zdo while ( ) zla Frase viene eseguita per tutto il tempo che la Condizione e vera: si esce dal ciclo quando la Condizione diventa falsa. zsi utilizza quando non si conosce il numero di ripetizioni da effettuare, per es. conoscendo che x 1 ma non quanto vale si puo scrivere: zdo {cout 0; x--; } while (x >0) zla Condiz. e esaminata dopo l esecuzione della frase: ecco perche nell es. deve essere x 1.

75 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.75 Diagramma di: while(Condiz.) {Frase} Condiz. False True FraseSucc. Frase Diagramma di: do{Frase} while (Condiz.) Condiz. False FraseSucc. Frase True Esempi in program5: while1-2.cpp Esempio in program5: while3.cpp

76 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.76 Ripensando al ciclo del DOS... zOperazioni svolte: z1) Accensione & bootstrapping z2) Ricerca e caricamento DOS z3) Esecuzione di autoexec.bat (visionarlo !!) z4) Prompt e attesa di un comando z6) Esecuzione del comando z7) Ritorna a 4) z4) 6) 7) => CICLO INFINITO !!!

77 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.77 UN CICLO INFINITO zcome si scrive in C o in C++ ? ….. zLa frase 7) Ritorna a 4) potrebbe essere scritta con un goto quattro; con quattro posto come etichetta della frase 4) ossia cosi: zquattro: Esegui(prompt); //qui quattro = label z Aspetta(comando); z Esegui(comando); z goto quattro; z...ma il goto NON E una frase BEN VISTA dai... Programmatori Strutturati ! Meglio usarla solo per andare a segnalare errori …. e allora?

78 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.78 CICLO INFINITO: possibilita ed … altro z1) For (;;) z2) while (1) {... } z3) do {... } while (1) z… ma perche ?? RIFLETTERE !… ze poi avendo alcuni cicli infiniti nel proprio progr. invece di ripetere per ogni ciclo una delle 3 frasi cosa si puo fare ? Ricordare #define …. zEs. #define forever For (;;) Una volta cosi definito si puo usare nel proprio programma forever invece di For (;;) … cosi per il ciclo del DOS: forever {Esegui(prompt); Aspetta(comando); Esegui(comando);}

79 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.79 Elaborazione condizionale zLa condizione che appare nella frase while e tipica delle scelte che intervengono nello svolgimento di programmi. zLa scelta di una condizione permette di interrompere la sequenzialita delle operazioni: in base al valore della condizione un blocco di frasi puo essere eseguito o no; tra 2 blocchi puo essere scelto uno per lesecuzione e saltato l altro; ci puo anche essere un annidamento di scelte…

80 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.80 Scelte e frase if … sintassi, significato ed esempi zif ( ) frase1; zse la condizione e vera esegui la frase1 che puo essere semplice o composta; es. di frase semplice: zif (n>0) cout << n e positivo; zif ( ) Frase1; else Frase2; zse la condizione e vera esegui Frase1, altrimenti esegui Frase2; poi prosegui con la Frase in sequenza, come indicato nel diagramma seguente. zes. if (n>0) cout << n e positivo; else cout << n e minore o =0;

81 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.81 Diagramma: if(condiz.) {Frase1} else {Frase2} Condiz. z zL else puo mancare: se manca l else la freccia da Frase1 porta a Frase2. Esempio in program5: if1.cpp Frase1 True False Frase Frase2

82 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.82 Frasi if annidate: selezione multlipla, ma... zif ( ) ; zelse if ( ) ; z….. zelse if ( ) ; zelse frase n+1; // qui puo andare male … zRicordare che e una singola istr. o in generale un blocco di istruzioni: segue esempio … ma usare con cautela if annidati !!!

83 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.83 Esempio con operatori != (diverso) e == (uguale) z{// ricordare: EOF = CTRL-Z = 1111 = ? zchar c; zwhile ((c=getchar()) != EOF) z if (c==a) cout<< primo carattere\n; z else if (c==b) cout<< secondo car.\n; z else if (c==c) cout<< terzo car. \n; z else if (c>c) cout carattere imprevisto\n; z} //vedere prg. if1.cpp in program5, ma meglio usare switch.

84 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.84 Operatori relazionali z== il primo operando e uguale al secondo z!= diverso dal z> maggiore del z>= o uguale al z< minore del secondo z<= o uguale al zATT.ne operatore di uguaglianza: NON confonderlo con l operatore di assegnazione!!

85 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.85 Selezione multipla e frase switch: sintassi ed esempio zswitch ( ) z{ case : ; break; z case : ; break; z... zcase : ; break; zdefault: z } zRicordare che e una singola istr. o in generale un blocco di istruzioni

86 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.86 Significato anche di default e break: prg. switch1-switch5 zE calcolata ( ) che ha la funzione di selettore e deve essere integrale (int o char) zse il risultato e il valore viene eseguita la associata e quindi break fa uscire dal blocco di switch; se mancasse break verrebbero eseguite tutte le frasi seguenti la i-esima: un perdi-tempo assurdo ! zInvece se il risultato non corrisponde ad alcuna viene eseguita la frase associata a default: questa e una clausola opzionale, ma comoda.

87 fondamenti di informatica 1 parte 3 D.U.87 Esercizio zUtilizzando la frase switch …. case rifare il programma richiesto alla diapo 28 con le funzioni scritte per calcolare le aree di alcune figure geometriche inserendo pero anche una funzione di scelta che chieda all utente quale area vuole e restituisca al main l indicazione ottenuta. Il main deve quindi attivare solo la funzione che calcola larea voluta e visualizzarla.


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