IL LINGUAGGIO ”C” Per l’eleganza della sintassi e la compattezza dei costrutti, il C è una sfida permanente alle capacità intellettuali del programmatore. E’ un linguaggio di alto livello con un insieme ristretto di costrutti di controllo e parole chiave (circa trenta), ma possiede un buon numero di operatori. Il C e' diventato un linguaggio professionale ampiamente utilizzato perché ha appunto strutture di alto livello ma può maneggiare attività di basso livello. Produce inoltre programmi efficienti e può essere compilato su un'ampia gamma di sistemi operativi.

Il primo programma in “C” Il più semplice in assoluto è il famoso "Hello World!" (Ciao Mondo) che ha soltanto lo scopo di stampare a video la suddetta scrittura. 1 /* Un primo programma in C */ 2 3 #include <stdio.h> 4 5 int main () 6 { 7 printf("Hello World! \n"); 8 9 return 0; 10 }

Analizziamo le singole righe Si comincia con /* ……. */ alla riga 1 per indicare che questa linea è di commento. I programmatori inseriscono dei commenti per documentare i programmi e migliorare la loro leggibilità. Alla riga 3 troviamo una direttiva per il prepocessore. Le righe che cominciano con # sono comandi che permettono di richiamare le librerie del C, in questo caso quella che ci permette di eseguire le operazioni di input-output (stdio.h = standard i/o) come printf. La main è la funzione principale in un qualsiasi programma e identifica il punto d’inizio dell’esecuzione. All’interno delle parentesi tonde si possono inserire, se necessari, dei parametri. La parentesi graffa aperta deve aprire il corpo di ogni funzione e una corrispondente parentesi graffa chiusa lo deve chiudere. La parte contenuta fra le due parentesi è detta blocco.

Analizziamo le singole righe Alla riga 7 l’istruzione printf ordina al computer di eseguire un’azione: visualizzare sullo schermo la stringa di caratteri indicata fra le virgolette. La sequenza \n significa newline e provoca il posizionamento del cursore sulla riga successiva alla stringa stampata. Il punto e virgola, invece, serve per "chiudere" un'istruzione, per far capire che dopo quel simbolo inizia una nuova istruzione. La riga 10, return 0; è inclusa alla fine di ogni main ed indica che il programma è terminato con successo. N.B. Per poter visualizzare il risultato del programma, occorre inserire: #include <conio.h> …… getch(); Questo impedisce al sistema operativo di chiudere la finestra di visualizzazione del risultato una volta completata l’esecuzione.

Risultato Ottenendo la videata mostrata a lato #include <stdio.h> #include <conio.h> int main () { printf("Hello World! \n"); getch(); return 0; } Ottenendo la videata mostrata a lato

L’editor di testo Un programma in C può essere scritto anche con un semplice editor di testi. Per poter vedere il risultato del codice dobbiamo salvare necessariamente il file con un'estensione ".c", ad esempio "hello world.c". Puntare il mouse su File, Nuovo, File Sorgente

La compilazione A questo punto non dobbiamo fare altro che compilare il programma. Puntare il mouse su Compila

La compilazione La compilazione di un programma in C segue varie fasi: Il codice sorgente viene controllato dal preprocessore che ha i seguenti compiti: - rimuovere eventuali commenti presenti nel sorgente; - interpretare speciali direttive per il preprocessore denotate da "#" - controllare eventuali errori del codice Il risultato del preprocessore sarà un nuovo codice sorgente "pulito" ed “espanso" che viene tradotto dal compilatore C in codice assembly L'assembler sarà incaricato di creare il codice oggetto salvandolo con estensione .obj Il Link editor ha il compito di collegare tutti i file oggetto risolvendo eventuali dipendenze e creando il programma (.exe)

La compilazione Tutte queste operazioni possono individuare facilmente errori di sintassi, ma mai e poi mai potranno trovare errori logici (come ad esempio un ciclo che non finisce), anche se spesso vengono segnalati dei Warning che non costituiscono errore, ma che segnalano parti di codice strane e quindi sulle quali porre attenzione per eventuali errori logici. Correggere gli errori e ripetere la procedura.

L’esecuzione Puntare il mouse su Esegui Il programma provvederà, non solo ad eseguire tutte le operazioni citate, ma, una volta compilato, manderà in esecuzione il vostro file presentandovi il risultato a video. Questo file, in ambiente Dos/Windows generalmente ha lo stesso nome del sorgente ma con estensione .exe invece che .c

La variabile Il concetto di variabile. Pensiamo, ad esempio, a quando salviamo un numero di telefono di un nostro amico sul cellulare; se vogliamo chiamare il nostro amico, basterà inserire il suo nome (nome della variabile) ed il cellulare comporrà automaticamente il numero di telefono (valore della variabile). Si può vedere quindi che una variabile esiste in funzione del nome e del suo valore corrispondente; la comodità risiede (come nel cellulare) nel poter usare un nome per valori, che possono essere numeri o lettere, di grande entità o difficili da ricordare. Un altro vantaggio, non da sottovalutare, è la possibilità di usare il nome della variabile al posto del suo valore per eseguirvi sopra delle operazioni, con la possibilità, in seguito, di modificare il valore come e quante volte vogliamo. Le variabili vengono definite da un tipo e da un nome.

La variabile Il nome di una variabile è costituito da una o più lettere, cifre o caratteri e deve iniziare con una lettera o il carattere di sottolineatura (underscore "_" ); la loro lunghezza massima dipende dal compilatore, ma generalmente non si possono superare i 31 caratteri, ed inoltre il C è case-sensitive, quindi si fa distinzione tra lettere maiuscole e lettere minuscole. Il tipo della variabile indica quale tipo di valori può assumere il contenuto della variabile stessa. Si può ben capire che un tipo intero conterrà soltanto dei numeri, mentre il tipo carattere conterrà solamente lettere dell'alfabeto, numeri e simboli. Va fatto notare che l'intero '7' è estremamente diverso dal carattere '7', infatti l'intero viene trattato come un numero e su di esso si possono svolgere le più svariate operazioni matematiche, mentre il carattere viene gestito come un simbolo.

La variabile Tutte le variabili, prima di essere utilizzate, devono essere dichiarate, cioè deve essere detto al compilatore il tipo della variabile ed il suo nome (es. int x), questo per permettergli di allocare la memoria necessaria alla variabile stessa; la dichiarazione generalmente viene fatta all'inizio del programma, ma in programmi di grandi dimensioni può trovarsi anche in altre posizioni (o altri file), ma bisogna ricordare che comunque la dichiarazione di una variabile può essere fatta una ed una sola volta. Successivamente la variabile deve essere inizializzata, cioè le deve essere assegnato un valore, operazione che generalmente viene fatta contemporaneamente alla dichiarazione. // solo dichiarazione // inizializzazione int x; x = 10; // dichiarazione ed inizializzazione int y = 15;

Tipi di variabile Tipi di dichiarazione Rappresentazione N. di byte Char Carattere 1 (8 bit) Int Numero intero 2 (16 bit) Short Numero intero "corto" Long Numero intero "lungo" 4 (32 bit) Float Numero reale Double Numero reale "lungo" 8 (64 bit)

Tipi di variabile Il tipo char è adibito a contenere uno ed un solo carattere Per dichiarare ed inizializzare una variabile char, ad esempio inizializzandola con la lettera 'r', basta scrivere: Il tipo int contiene numeri, appunto, interi, quelli che in matematica vengono chiamati numeri naturali, e cioè senza la virgola e parti frazionate. Attenzione: char a = 'r'; int x = 7; int y = 3; int z; z = x / y; z vale 2, cioè la parte intera della divisione tra 7 e 3

Tipi di variabile I tipi float e double sono chiamati anche numeri in virgola mobile, cioè quelli che in matematica vengono chiamati numeri reali. La differenza tra i due sta solamente nei bit che sono riservati per la loro rappresentazione. short e long sono le due varianti del tipo int anche se in realtà un tipo int è già di per sè un tipo short. float x = 7.0 float y = 2.0 float z; z = x / y // z vale 3.5

Gli operatori aritmetici Operatori aritmetici. Comprendono somma, sottrazione, moltiplicazione, divisione intera, divisione con modulo ecc. Operazioni con gli int Simbolo Esempio Addizione + 4 + 27 = 31 Sottrazione - 76 - 23 = 53 Moltiplicazione * 4 * 7 = 28 Divisione intera / 10 / 3 = 3 (3 è il n di volte divisibili senza resto) Divisione con modulo % 11 / 6 = 5 (5 è il resto della divisione) Lavorando con i numeri float o double manca la "divisione con modulo" che non ha ragione di esistere.

Gli operatori aritmetici Esistono poi gli operatori di incremento (++) e quello di decremento (--), che possono essere preposti o posposti alla variabile; se sono preposti il valore è calcolato prima che l'espressione sia valutata, altrimenti viene calcolato dopo; l'incremento ed il decremento avvengono sempre nel valore di una unità sul valore della variabile. Ad esempio x++ equivale a scivere x = x + 1; int x = 2; int y = 5; int z = 9; int k = 6; printf("%d\ n", x++); // 2, che si incrementerà a 3 dopo il printf printf("%d \n", ++y); // 6, si incrementa prima del printf printf("%d \n", z--); // 9, che si decrementerà a 8 dopo il printf printf("%d \n", --k); // 5, si decrementa prima del printf

Gli operatori aritmetici Esiste nel C una forma contratta come mostrata in tabella. Supponiamo di assumere c = 3, d =5, e = 4, f = 6, h = 12 Operatore Espressione Spiegazione Assegna += c += 7 c = c + 7 10 alla variabile c -= d -= 4 d = d - 4 1 alla variabile d *= e *= 5 e = e * 5 20 alla variabile e /= f /= 3 f = f / 3 2 alla variabile f %= h %= 9 h = h % 9 3 alla variabile h

Gli operatori di confronto Operatori di confronto. Operatori che permettono di verificare determinate condizioni, come ad esempio l'uguaglianza o la disuguaglianza. Simbolo Significato Utilizzo == uguale a a == b != diverso da a != b < minore a < b > maggiore a > b <= minore o uguale a <= b >= maggiore o uguale a >= b

Gli operatori logici Operatori logici. Da utilizzare con le istruzioni condizionali ed iterative. Simbolo Significato Utilizzo && AND logico a && b || OR logico a || b ! NOT logico a ! b ^^ XOR logico a ^^ b Queste operazioni restituiscono necessariamente 1 quando sono vere e 0 quando sono false, quindi facendo "a || b" questa assume valore uno se e solo se "a" o "b" valgono uno, mentre vale zero se entrambi gli operandi valgono zero; analogamente quando si ha "a & b", questa assume valore zero se "a" o "b" valgono zero, uno nel caso entrambi valgano uno.

Priorità degli operatori Il C valuta le espressioni aritmetiche in una sequenza precisa, generalmente la stessa adottata dall’algebra. In primo luogo saranno valutate le operazioni di divisione, moltiplicazione e resto che hanno stesso livello di priorità. Se ce ne sono più di una di seguito all’altra, la valutazione procederà da sinistra a destra. In seguito saranno valutate le somme e le sottrazioni analogamente al caso precedente. Attenzione alle parentesi! x = (a + b + c)/2 è diverso da x = a + b + c /2 anche nel linguaggio C

Priorità degli operatori Esempio 1 Dato y = a * x * x + b * x + c e supponendo che a = 2, b = 3, c = 7 e x = 5, come sarà valutato il precedente polinomio? Passo 1: y = 2 * 5 * 5 + 3 * 5 + 7 (la moltiplicazione più a sinistra) Passo 2: y = 10 * 5 + 3 * 5 + 7 (la moltiplicazione più a sinistra) Passo 3: y = 50 + 3 * 5 + 7 (prima la moltiplicazione dell’addizione) Passo 4: y = 50 + 15 + 7 (l’addizione più a sinistra) Passo 5: y = 65 + 7 (l’ultima addizione) Passo 6: y = 72 (l’ultima operazione posiziona 72 in y)

Priorità degli operatori Esempio 2 Dato il polinomio z = p * r % q + w / x - y gli operatori saranno valutati nel seguente ordine. La moltiplicazione, il resto e la divisione saranno valutati per primi in ordine da sinistra a destra, poiché hanno una priorità maggiore dell’addizione e della sottrazione. In seguito saranno valutate la somma e la sottrazione anche queste da sinistra a destra.

ATTENZIONE Non confondere l’operatore di uguaglianza == con quello di assegnamento = Ciò che rende questi scambi così dannosi è che essi, solitamente, non provocano degli errori di sintassi e quindi non vengono segnalati dal compilatore. Se vogliamo verificare che la variabile x assuma il valore 0 dovremo scrivere x == 0. Nel caso in cui vogliamo assegnare il valore 0 a suddetta variabile dovrò scrivere x = 0.

Operazioni di input – output printf Per fare questo tipo di operazioni dobbiamo includere il file <stdio.h> che mette a disposizione alcune funzioni predefinite per eseguire la lettura da un dispositivo di input (es. tastiera) o scrittura su un dispositivo di output (es. video). L'istruzione per stampare a video più usata è la printf, che ha il controllo su ciò che viene stampato, nel senso che permette di decidere cosa stampare ed in quale forma. Si possono stampare: caratteri ordinari (questi vengono copiati nell'output) specificazioni di conversione (contraddistinte dal carattere percentuale "%" e da un carattere che specifica il formato con il quale stampare le variabili presenti nella lista di argomenti)

Operazioni di input - output La tabella seguente mostra i possibili formati che possono essere usati per formattare le variabili; tali considerazioni si applicano anche al comando scanf

Operazioni di input - output E’ possibile inserire, tra il simbolo % e l'identificativo del formato, una delle seguenti voci: Segno meno (-), esegue la giustificazione a sinistra Un numero intero, specifica l'ampiezza del campo m.d, dove m è l'ampiezza del campo e d è la precisione del numero; usato generalmente per le stringhe o per un numero di tipo reale ESEMPIO: int x = 10; printf("Il numero è %d", x); // l'output a video è "Il numero è 10" print("%-.2.3f \n", 24.392734); // l'output a video è 24.393

Operazioni di input - output Le sequenze di escape servono per rappresentare quei caratteri "speciali" presenti nella codifica ASCII e che non stampano nulla a video, ma permetto di introdurre ad esempio eventuali spaziature. Si inseriscono prima di chiudere le virgolette: int x = 10; printf("Il numero è %d\n", x); // l'output a video è "Il numero è 10“ e il cursore torna a capo

Operazioni di input – output scanf La funzione scanf serve per leggere dallo stdin (generalmente la tastiera) una sequenza di caratteri (lettere o cifre) che verranno memorizzate all'interno di opportune variabili. A differenza della printf, però la variabile deve essere preceduta dal simbolo &, perché in realtà tra gli argomenti non dobbiamo passare il nome della variabile, ma il suo indirizzo, cosa che può essere fatta tranquillamente utilizzando un puntatore. E’ possibile usare gli specificatori di conversione anche per la scanf, che quindi si comporta in modo molto simile a printf.

Operazioni di input – output ESEMPIO: #include <stdio.h> int main() {    int i;    scanf("%d \n", & i);    printf("%d \n", i); } Questo semplice programma sopra esposto serve solamente per leggere un numero da tastiera e ristamparlo a video.

Operazioni di input – output Una piccola particolarità limitatamente all'uso delle stringhe e degli array con la funzione scanf, è la seguente: In questo caso è possibile omettere il simbolo & che richiama l'indirizzo del puntatore, ed usare, invece, il nome della variabile, perché il nome di un array corrisponde all'indirizzo di partenza dell'array stesso. char stringa[100]; scanf("%s", stringa);

Esempio: Somma fra due numeri /* Programma di addizione */ #include <stdio.h> int main( ) { int = A; int = B; int = somma; printf(“Inserisci il primo numero\n”); scanf(“%d”, &A); printf(“Inserisci il secondo numero\n”); scanf(“%d”, &B); somma = A + B; printf(“La somma è %d\n”, somma); return 0; }

Nozioni sulla memoria Ammettiamo che si voglia fare la somma fra A = 3 e B = 2 (numeri che immettiamo da tastiera), ottenendo banalmente somma = 5. Il computer sistemerà i precedenti valori in apposite locazioni di memoria, distruggendo il dato che c’era scritto prima, identificate rispettivamente dal nome A, B e somma. Da osservare che queste locazioni non saranno necessariamente adiacenti. N.B. Mentre l’operazione di scrittura di un dato in memoria è distruttiva, non lo è quella di lettura.

Le funzioni Le funzioni sono uno degli strumenti più potenti del C infatti permettono un notevole risparmio e riuso del codice, con ovvii vantaggi del programmatore. Le funzioni esistono più o meno in tutti i linguaggi e vengono chiamate anche procedure o subroutine. I programmi C sono scritti tipicamente combinando le nuove funzioni scritte dal programmatore con quelle “preconfezionate” disponibili nelle librerie. Il C assume che ogni funzione ritorni un valore, questo accade utilizzando l'istruzione return seguita, eventualmente, da un valore. Le funzioni sono invocate da una chiamata che specifica il nome della funzione e fornisce delle informazioni (gli argomenti) di cui la funzione chiamata ha bisogno per completare le attività per cui è stata progettata. Un capo (la funzione chiamante) chiede ad un operaio (la funzione chiamata) di eseguire un compito e tornare indietro a riferire. Esempio: il main (capo) chiede alla funzione printf (operaio) di visualizzare delle informazioni, poi restituirà il controllo.

Le funzioni della libreria matematica Funzione Descrizione Esempio sqrt(x) radice quadrata di x sqrt(900) è 30 exp(x) funzione esponenziale e exp(1,0) è 2,718282 log(x) logaritmo naturale di x log(2,718282) è 1,0 log10(x) logaritmo base 10 di x log10(1,0) è 0 fabs(x) valore assoluto di x fabs(-5) è 5 ceil(x) arrotonda x all’intero più ceil(9,2) è 10 piccolo non < di x floor(x) arrotonda x all’intero più floor(9,2) è 9 grande non > di x pow(x,y) x elevato alla potenza di y pow(2,7) è 128 fmod(x,y) resto di x/y in virgola mobile fmod(13,6,2,3) è 1,9 sin(x) seno trigonometrico di x sin(0,0) è 0,0 cos(x) coseno trigonometrico di x cos(0,0) è 1,0

Le definizioni di funzione ESEMPIO: programma che utilizza la funzione square per calcolare e visualizzare i quadrati degli interi compresi fra 1 e 10 #include <stdio.h> int square(int y); /*prototipo della funzione*/ int main( ) { int x; /*contatore */ for(x = 1; x <=10; x++) { /* itera 10 volte, calcola e visualizza il quadrato di x ad ogni ciclo*/ printf(“% d ”,square(x)); /* chiamata di funzione */ } return 0; /* funzione square*/ int square(int y) /* il parametro y è una copia di x*/ return y * y; /*restituisce il quadrato di y come intero*/

Formato delle funzioni Il formato di una definizione di funzione è: tipo_del_valore_di_ritorno nome_funzione(lista_parametri) { dichiarazioni (intestazione della funzione) istruzioni } Il nome della funzione è un qualsiasi identificatore valido. Il tipo del valore di ritorno è quello del risultato restituito al chiamante. Se questo è void indica che la funzione non restituirà nessun valore. Se non specificato sarà considerato int dal compilatore. La lista dei parametri è un elenco, separato da virgole, che specifica i parametri ricevuti dalla funzione alla chiamata. Il tipo dei parametri deve essere specificato salvo che non siano di tipo int.