Programmazione di Calcolatori

Programmazione di Calcolatori
Lezione XV La struttura di un programma Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

L’idea … Obiettivo: Idea: una più efficace gestione del software
ridurre i tempi di compilazione Idea: organizzare il codice in diversi file organizzare i file in una struttura di cartelle che ne rifletta l’organizzazione logica (es. manipolazione di stringhe, vettori, matrici, ecc.) mantenere nello stesso file definizioni di funzioni con compiti “omogenei” (es. funzioni di I/O di matrici, funzioni di ordinamento di vettori, ecc.) Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Definizioni e dichiarazioni
Utilizzo delle funzioni: una funzione può essere chiamata all’interno di un file F se: - è definita in F precedentemente alla chiamata, o è dichiarata in F precedentemente alla chiamata e definita altrove Definizione di una funzione: coincide con l’istante di “creazione” della funzione Dichiarazione di una funzione: “informa” il compilatore della esistenza di una definizione per la funzione esterna al file in cui è chiamata evidenziandone le “caratteristiche” Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Dichiarazione extern Sintassi: Esempio:
intestazione della corrispondente definizione preceduta della parola chiave “extern”seguita da un “;”, dalla quale vengono omessi i nomi dei parametri formali Esempio: // sorgente Lezione_XV\Es_1\scambia.c // funzione che scambia il contenuto di due variabili intere void scambia (int *var1, int *var2) { // definisce una variabile di appoggio int temp; // scambia le variabili di input utilizzando la variabile di appoggio temp = *var1; *var1 = *var2; *var2 = temp; }; Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

// sorgente Lezione_XV\Es_1\main.c #include <stdio.h> // chiamante per lo scambio di due variabili int main () { // definizione e acquisizione delle variabili int A, B; printf ("\nDammi il valore della I variabile: "); scanf ("%d", &A); printf ("\nDammi il valore della II variabile: "); scanf ("%d", &B); // visualizzazione delle variabili prima dello scambio printf("\nI variabile prima dello scambio: %d\n", A); printf("II variabile prima dello scambio: %d\n", B); // chiama la funzione che scambia le variabili scambia(&A, &B); printf("\nI variabile dopo lo scambio: %d\n", A); printf("II variabile dopo lo scambio: %d\n", B); return(1); } Chiamo scambia() senza che, nel file, sia stata prima definita o dichiarata Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Compilazione: Risultato: Problema: la funzione scambia() è chiamata all’interno del file main.c senza che sia stata definita o dichiarata all’interno dello stesso file Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Soluzione: // sorgente Lezione_XV\Es_2\main.c #include <stdio.h> // chiamante per lo scambio di due variabili int main () { … }; // dichiarazione extern della funzione per lo scambio di // due variabili extern void scambia(int *, int *); Risultato: Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Struttura di un programma
Proposta: assegnare una cartella ad ogni tipo di dato interessato dall’elaborazione (vettori, matrici, stringhe, ecc.) All’interno di ogni cartella: prevedere un file, con estensione “.h”, contenenete le direttive per il preprocessore funzionali all’elaborazione del corripondente tipo di dato mantenere all’interno di uno stesso file, con estensione “.c”, definizioni di funzioni con compiti omogenei (es. funzioni di I/O, di ordinamento, di ricerca, ecc. ecc.) prevedere per ogni file sorgente contenente definizioni di funzione, un file omonimo, di estensione ”.h”, contenente una dichiarazione “extern” per ognuna di tali definizioni Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Proposta: Infine, includere in testa ad ogni file: le dichiarazioni extern delle funzioni chiamate al suo interno ma dichiarate altrove le necessarie direttive per il preprocessore Attraverso la direttiva per il preprocessore: #include “path\nome_file.h” Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Esempio: Ordinare un vettore di n interi in ordine crescente: Selection Sort Algoritmo: per ogni posizione p degli elementi del vettore, ad esclusione dell’ultima: determinare il valore minimo nel vettore a partire dalla posizione p inclusa. Sia q la posizione di tale valore minimo scambiare il valore nella posizione p con quello nella posizione q Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Ordinare, in ordine crescente, un vettore di n interi: Selection Sort Sottoproblemi: determinare la posizione del valore minimo nel vettore a partire da una posizione data scambiare i valori di due variabili intere Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

curs  curs+1 Start Nome: PosMinVett Variabili: int curs, pos, start int vett[N] curs  start min = vett[start] pos  start curs = N End true false pos vett[curs] < min pos  curs min  vett[curs] Descrizione variabili: curs: indice per la scansione del vettore vett[ ]: vettore interessato dal processamento start: posizione dalla quale ha inizio il processamento max: massimo valore individuato dalla posizione start alla posizione curs pos: posizione del valore memorizzato in max Determinare la posizione del valore minimo nel vettore a partire da una posizione data Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Scambiare i valori di due variabili intere Start Nome: ScambiaInt Variabili: int A, B, aux End aux  A A B B  aux Descrizione variabili: A: memorizza il primo valore intero B: memorizza il secondo valore intero aux: variabile di appoggio Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Start Nome: Selection Sort Variabili: int curs, pos int vett[N] false curs = N-1 true curs  0 End curs  curs+1 Applica PosMinVett a vett[ ] a partire dalla posizione curs e lascia il risultato in pos Applica ScambiaInt a vett[curs] e vett[pos] Descrizione variabili: curs: indice per la scansione del vettore vett[ ]: vettore interessato dal processamento pos: posizione del minimo elemento del vettore a partire dalla posizione curs Ordinare, in ordine crescente, un vettore di n interi: Selection Sort Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

// sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Esercizio_3.c // inclusione del file delle dichiarazioni extern per le funzioni standard di I/O #include <stdio.h> // definizione della dimensione del vettore #define N 6 // funzione per l'acquisizione del contenuto di un vettore di interi void AcqVettInt(int Vett[], int dim) { // definisce la variabile per la scansione del vettore int pos; // scandisce il vettore, acquisendone il contenuto for (pos = 0; pos < dim; pos++) printf("\nVett[%d]? ", pos); scanf("%d", &Vett[pos]); }; // funzione per la restituzione del contenuto di un vettore di interi void ResVettInt(int Vett[], int dim) // definizione della variabile per la scansione del vettore // scansione del vettore e restituzione del suo contenuto printf("\nVett[%d]: %d", pos, Vett[pos]); continua … Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

continua … // funzione che determina la posizione del minimo elemento di un vettore int PosMinVett(int *Vett, int dim) { // definisce la variabile per la scansione del vettore int curs; // definisce e inizializza le variabili per il minimo e per la sua posizione int min = Vett[0]; int pos = 0; // scansione del vettore for (curs = 0; curs < dim; curs ++) // se necessario aggiorna il minimo e la sua posizione if(Vett[curs] < min) min = Vett[curs]; pos = curs; }; // restituisce la posizione del minimo elemento return(pos); // funzione che scambia il contenuto di due variabili intere void ScambiaInt(int *A, int *B) // definisce una variabili di appoggio int aux; // scambia il contenuto delle due variabili tramite la variabile di appoggio aux = *A; *A = *B; *B = aux; Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

continua … // funzione di ordinamento void SelectionSort(int *Vett, int dim) { // definisce la variabile per la scansione del vettore int curs; // scandisce il vettore for (curs = 0; curs < dim-1; curs++) // definisce la variabile per la posizione del minimo int pos; // determina la posizione del minimo a partire da quella corrente pos = PosMinVett(Vett+curs, dim-curs); // scambia il valore dell'elemento corrente con quello del minimo ScambiaInt(Vett+curs, Vett+curs+pos); }; // chiamante int main () // definisce il vettore int vettore[N]; // inizializza, ordina e restituisce il contenuto del vettore AcqVettInt(vettore, N); SelectionSort(vettore, N); ResVettInt(vettore, N); return(1); Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Cartelle: vettori: assegnata al tipo di dato vettori utilities: contiene tutti i file necessari alla implementazione di funzionalità di interesse generale (indipendenti dal particolare tipo di dato) Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Cartella vettori: prepro.h direttive per il preprocessore da utilizzarsi nel processamento di vettori cerca.c definizione delle funzioni che implementano ricerche di vario tipo all’interno di un vettore cerca.h dichiarazione delle funzioni definite in cerca.c ordina.c definizione delle funzioni che implementano diverse modalità di ordinamento di vettori ordina.h dichiarazione delle funzioni definite in ordina.c Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Cartella vettori: vett_IO.c definizione delle funzioni che implementano l’I/O di vettori vett_IO.h dichiarazioni delle funzioni definite in vett_IO.c Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

// sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\prepro.h // direttive per il preprocessore da utilizzarsi nel processamento di // vettori // definizione della dimensione del vettore #define N 6 // sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\cerca.c // funzioni che implementano ricerche di vario tipo all'interno di un // vettore // funzione che determina la posizione del minimo elemento // all'interno di un vettore di interi int PosMinVett(int *Vett, int dim) { … }; // sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\cerca.h // dichiarazioni extern per le funzioni che implementano ricerche di // vario tipo all'interno di un vettore // dichiarazione extern della funzione che determina la posizione del // minimo elemento all'interno di un vettore di interi extern int PosMinVett(int *, int); Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

// sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\ordina.c // inclusione del file delle dichiarazioni extern per le funzioni che // implementano ricerche di vario tipo all'interno di un vettore #include "cerca.h“ // inclusione del file delle dichiarazioni extern delle utilities di // interesse generale #include "..\utilities\scambia.h" // funzioni che implementano diverse modalità di ordinamento di // vettori // funzione che implementa l'algoritmo di selection sort void SelectionSort(int *Vett, int dim) {…; PosMinVett(…); …; ScambiaInt(…); …}; // sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\ordina.h // dichiarazioni extern delle funzioni che implementano diversi // algoritmi di ordinamento di vettori // dichiarazione extern della funzione che implementa l'algoritmo di // seelection sort extern void SelectionSort(int *, int); Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

// sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\Vett_IO.c // inclusione del file delle dichiarazioni extern per le funzioni // standard di I/O #include <stdio.h> // funzioni di I/O di vettori // funzione per l'acquisizione del contenuto di un vettore di interi void AcqVettInt(int Vett[], int dim) { …; printf(); scanf(); … }; // funzione per la restituzione del contenuto di un vettore di interi void ResVettInt(int Vett[], int dim) { …; printf(); … }; // sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\vettori\vett_IO.h // dichiarazioni extern delle funzioni di I/O per un vettore // dichiarazione extern della funzione per l'acquisizione del // contenuto di un vettore di interi extern void AcqVettInt(int [], int); // dichiarazione extern della funzione per la restituzione // del contenuto di un vettore di interi extern void ResVettInt(int [], int); Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Cartella utilities: scambia.c definizioni delle funzioni che implementano lo scambio di variabili scambia.h dichiarazioni delle funzioni definite in scambia.c Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

// sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\utilities\scambia.c // funzioni per lo scambio di variabili // funzione che scambia il contenuto di due variabili intere void ScambiaInt(int *A, int *B) { … }; // sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\utilities\scambia.h // file che contiene le dichiarazioni extern delle funzioni per lo // scambio di variabili // dichiarazione extern per la funzione che scambia il contenuto di // due variabili intere extern void ScambiaInt(int *, int *); Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

main(): // sorgente: EsProposti\Lezione_XV\Es_4\main.c // inclusione del file di direttive per il preprocessore da utilizzarsi nel // processamento di vettori #include "vettori\prepro.h" // inclusione del file delle dichiarazioni extern per le funzioni di // ingresso-uscita di vettori #include "vettori\vett_IO.h“ // ordinamento di vettori #include "vettori\ordina.h" // chiamante int main () { … int vettore[N]; … AcqVettInt(vettore, N); SelectionSort(vettore, N); ResVettInt(vettore, N); … }; Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

Ridurre i tempi di compilazione
All’interno di ogni cartella generare i file oggetto (estensione “.o”) per ogni sorgente (estensione “.c”) : Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

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Si genera l’eseguibile “linkando” il main() e tutti i file oggetto generati in precedenza: Nel caso in cui si modifichi un file: si aggiornano i file oggetto generati per ognuno dei file sorgente il cui contenuto “dipende” da quello del file modificato si genera l’eseguibile “linkando” tutti i file oggetto (anche quelli che non sono stati aggiornati) Programmazione di Calcolatori: la struttura di un programma

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