Προγραμματισμός Η/Υ 1 (Εργαστήριο) Ενότητα 2: Δομή ενός προγράμματος C Καθηγήτρια Εφαρμογών: Τσαγκαλίδου Ροδή Τμήμα: Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε.
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και την Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Να κατανοήσει ο φοιτητής τα χαρακτηριστικά και τη δομή ενός προγράμματος C, τις έννοιες των τύπων των μεταβλητών, των εντολών και των συναρτήσεων. Επίσης τον τρόπο δήλωσης και χρησιμότητας αυτών μέσα σε ένα πρόγραμμα C. 4
Περιεχόμενα ενότητας Χαρακτηριστικά και Δομή ενός προγράμματος C. Μεταβλητές -Τύποι μεταβλητών. Σταθερές- Εντολές. Συναρτήσεις Παραστάσεις 5
Το πρώτο πρόγραμμα στη C Tο παρακάτω πρόγραμμα τυπώνει τη φράση «ΤΕΙ KOZANHS». 6
Χαρακτηριστικά ενός προγράμματος C (1) Η #include δεν είναι εντολή της C, αλλά αποτελεί οδηγία για τον προμεταγλωττιστή να ενσωματώσει στο πρόγραμμα το αρχείο κεφαλίδας (header file) stdio.h (standard I/O library) το οποίο είναι εγκατεστημένο στο σκληρό δίσκο. Περιέχει συναρτήσεις βιβλιοθήκης για διάβασμα (input) και εμφάνιση (output) δεδομένων. 7
Χαρακτηριστικά ενός προγράμματος C (2) Το σύμβολο # σημαίνει ότι τη γραμμή τη διαχειρίζεται ο προεπεξεργαστής. Το αρχείο κεφαλίδας περιέχει συναρτήσεις που είναι απαραίτητες για τον μεταγλωττιστή. Εκτός από το αρχείο stdio.h υπάρχουν και άλλα αρχεία επικεφαλίδων που περιέχουν συναρτήσεις έτοιμες προς χρήση (math.h, κλπ.). 8
Δομή ενός προγράμματος C (1) Ένα απλό πρόγραμμα της C αποτελείται από: Μία συνάρτηση με όνομα main(). Είναι αυτή που καλείται, εκτελείται πρώτη και ξεκινάει πάντα ένα πρόγραμμα σε C. To int δηλώνει ότι ο τύπος της συνάρτησης είναι ακέραιος και επιστρέφει έναν ακέραιο αριθμό στο λειτουργικό σύστημα που την κάλεσε. Το void δηλώνει απουσία τιμής και στο συγκεκριμένο πρόγραμμα δε μεταβιβάζονται τιμές στη συνάρτηση main. 9
Δομή ενός προγράμματος C (2) Με το return 0, η συνάρτηση main() επιστρέφει κωδικό εξόδου το 0 και συμβολίζει την επιτυχημένη εκτέλεση του προγράμματος. Τα άγκιστρα {} υποδεικνύουν μια ενότητα εντολών. 10
Δομή ενός προγράμματος C (3) To προηγούμενο πρόγραμμα όταν το εκτελέσουμε δεν θα δούμε τίποτα στην οθόνη γιατί κλείνει το παράθυρο που εμφανίζεται το μήνυμα «ΤΕΙ ΚΟΖΑΝΗS» πολύ γρήγορα. Για να έχουμε τη δυνατότητα να καθυστερήσουμε τον τερματισμό του προγράμματος χρησιμοποιούμε την εντολή system( pause ) η οποία βρίσκεται στο αρχείο κεφαλίδας <stdlib.h>. 11
Δομή ενός προγράμματος C (4) Επομένως το πρώτο μας παράδειγμα διαμορφώνεται ως εξής: 12
Δομή ενός προγράμματος C (5) Κάθε εντολή πρέπει να τερματίζεται με ελληνικό ερωτηματικό. Οι εντολές στη C εκτελούνται σειριακά. Η C κάνει διάκριση κάνει διάκριση μεταξύ πεζών και κεφαλαίων χαρακτήρων. Κάθε οδηγία προς τον προεπεξεργαστή πρέπει να βρίσκεται στην ίδια γραμμή. 13
Μεταβλητές (1) Οι μεταβλητές είναι το πιο θεμελιώδες μέρος οποιαδήποτε γλώσσας. Μία μεταβλητή είναι ένα συμβολικό όνομα που μπορεί να δεχτεί διάφορες τιμές. Μία μεταβλητή είναι μια θέση μνήμης πού έχει ένα συγκεκριμένο όνομα με μέγεθος 1 byte. Μεταβλητές ονομάζονται τα μεγέθη που οι τιµές τους µπορούν να αλλάζουν κατά τη διάρκεια εκτέλεσης ενός προγράµµατος. 14
Μεταβλητές (2) Ενώ η τιμή της µεταβλητής µπορεί να αλλάζει κατά την εκτέλεση του προγράµµατος, ο τύπος και το όνοµα της µεταβλητής µένουν υποχρεωτικά αναλλοίωτα. Οι μεταβλητές σ ένα πρόγραμμα επιτρέπουν την αποθήκευση δεδομένων. 15
Ονόματα Μεταβλητών Τα ονόματα των μεταβλητών σ ένα πρόγραμμα C πρέπει να αρχίζουν με γράμμα και μπορούν να περιέχουν αλφαριθμητικούς χαρακτήρες. Επίσης δεν μπορούν να περιέχουν ειδικούς χαρακτήρες όπως #, &, * κλπ. Υπάρχουν συγκεκριμένα ονόματα τα οποία αναφέρονται ως λέξεις κλειδιά της C και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Τα ονόματα των μεταβλητών είναι ευαίσθητα στην δομή τους (Κεφαλαίοι, μικροί χαρακτήρες) π.χ. AVariable Avariable. 16
Λέξεις Κλειδιά Σχήμα 1. Λέξεις κλειδιά, πηγή: Διδάσκων, 2014. 17
Δηλώσεις μεταβλητών (1) Πριν χρησιμοποιηθεί μια μεταβλητή στη C θα πρέπει να δηλωθεί. Ο μεταγλωττιστής μ αυτόν τον τρόπο ενημερώνεται για την ποσότητα μνήμης που θα ανατεθεί στη μεταβλητή. τύπος όνομα1, όνομα2,.όνομαν; Int :ακέραια μεταβλητή (4 bytes) char: μεταβλητή χαρακτήρα (1 byte) float: πραγματική μεταβλητή(4 bytes) double: πραγματική μεταβλητή διπλής ακρίβειας (8 bytes) 18
Δηλώσεις μεταβλητών (2) Κατά τη δήλωση μιας μεταβλητής μπορεί να τις ανατεθεί και τιμή. int a,b; float c,n; char ch; Οι προηγούμενες είναι ισοδύναμες με τις παρακάτω: Π.χ. int a=14,b; float c=12.3,n; char ch= D ; 19
Μεταβλητές μόνο για ανάγνωση Με το διακριτικό const μπροστά από τον τύπο μιας μεταβλητής δεν μπορούμε να μεταβάλλουμε το περιεχόμενό της. Π.χ. const int b=33; const float c=7.2; Δηλώνονται οι μεταβλητές b και c μόνο για ανάγνωση. 20
Δηλώσεις μεταβλητών (3) Πριν δοθεί τιμή σε μία μεταβλητή, αυτή έχει απροσδιόριστο περιεχόμενο(!), δηλαδή ούτε μηδέν, αλλά ούτε και κενό!! Π.χ. int a,b,c a=75; b=a+c; // η b θα έχει απροσδιόριστη τιμή, καθώς η c δεν έχει τιμή!!! 21
Σταθερές Οι σταθερές αναφέρονται σε σταθερές τιμές οι οποίες δεν είναι δυνατόν να τροποποιηθούν από το πρόγραμμα. Μπορεί να είναι αριθμητική ή χαρακτήρα. Για να δηλωθεί μια μεταβλητή σαν σταθερά, πρέπει να προηγηθεί η λέξη const πριν από τον τύπο της μεταβλητής. Π.χ. const int x=15; 22
Εντολές (1) Οι εντολές ορίζουν συγκεκριμένες λειτουργίες τις οποίες εκτελεί ένα πρόγραμμα σαν μέρος του αλγόριθμου που υλοποιεί. Οι εντολές τελειώνουν πάντα με υποδιαστολή (;) semicolon ενώ τα directives έχουν πάντα μήκος μία γραμμή. Στη C, όλες οι εντολές και οι συναρτήσεις της βιβλιοθήκης της συντάσσονται με πεζούς χαρακτήρες. 23
Εντολές (2) Υπάρχουν πολλά είδη εντολών όπως οι: Ανάθεση (assignment statement). Εντολές συνθήκης (conditional statements). Εντολές βρόγχου - επανάληψης (iterative statements). Εντολές έκφρασης (expression statements). 24
Σχόλια Μπορούν να προστεθούν σχόλια οπουδήποτε μέσα σε ένα πρόγραμμα της C. Τα σχόλια αρχίζουν με τους χαρακτήρες /* και τελειώνουν με τους χαρακτήρες */. Επίσης μπορούμε να έχουμε σχόλια γραμμής. Ξεκινάνε με δύο συνεχόμενες καθέτους (//) και τελειώνουν στο τέλος της γραμμής. 25
Συναρτήσεις Συνάρτηση είναι σύνολο εντολών που εκτελούν μια συγκεκριμένη λειτουργία και καλείται μόνο με το όνομά της. Κάθε συνάρτηση επιστρέφει μόνο μια τιμή. Μπορεί να είναι μια συνάρτηση βιβλιοθήκης ή να ορίζεται μέσα στο ίδιο το πρόγραμμα. Παίρνει πληροφορίες από το πρόγραμμα που την καλεί, εκτελεί τη λειτουργία και επιστρέφει στο πρόγραμμα. 26
Κατηγορίες Συναρτήσεων Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες συναρτήσεων: Συναρτήσεις βιβλιοθήκης library functions (είναι κομμάτι της βιβλιοθήκης). Συναρτήσεις εφαρμογών application functions (ορίζονται από τον προγραμματιστή). Οι συναρτήσεις της C αποτελούνται από εντολές. 27
Παραστάσεις (1) Μία παράσταση είναι ένας συνδυασμός σταθερών, μεταβλητών, τελεστών ή και συναρτήσεων. Οι παραστάσεις σε συνδυασμό συνήθως με αριθμητικούς ή λογικούς τελεστές χρησιμοποιούνται για να δηλώσουν υπολογισμούς. Ένας τελεστής είναι ένα σύμβολο που αναπαριστά μια συγκεκριμένη πράξη. Π.χ. a=20; b=15; c=(a+2)*b; 28
Παραστάσεις (2) Παραστάσεις με διαφορετικού τύπου μέλη. int a,b; float z; a=5; b=2; z=(a+b)/2; 29
Προτάσεις Περιέχουν εντολές, παραστάσεις ή κλήσεις συναρτήσεων και τερματίζονται με ελληνικό ερωτηματικό (;). Έχουμε: Δηλωτικές προτάσεις (declaration statements) π.χ. int x,y; Εκτελέσιμες προτάσεις (executable statements) π.χ. y=75+x; Προτάσεις ορισμού (definition statements) π.χ. int main(void). 30
Η οδηγία # define Την #define την χρησιμοποιούμε συνήθως για να ορίσουμε κάποιες σταθερές του προγράμματος. Π.χ. #define PI 3.141593 Ο προμεταγλωττιστής αντικαθιστά το PI σε όλο το πρόγραμμα με το 3.141593. 31
Παράδειγμα #include<stdio.h> #define K 10 int main (void) { int a,b,c; a=100+k; b=100-k; c=a+b+k; return 0; } Μετά την εκτέλεση του παραπάνω προγράμματος η τιμή του a=110, b=90 και c=210. H οδηγία #define δεν τερματίζεται με ερωτηματικό. 32
Βιβλιογραφία μαθήματος Kernighan, B. & Ritchie D. (1990). H Γλώσσα Προγραμματισμού C, Κλειδάριθμος, Αθήνα. Καρολίδης Δ. (2013). Μαθαίνετε εύκολα C. ISBN 978-960- 93-5034-1. Τσελίκης Γ. & Τσελίκας, Ν. (2012).C Από τη θεωρία στην Εφαρμογή (β Έκδοση). ISBN: 978-960-93-1961-4. Χατζηγιαννάκης, Ν. (2012). Η γλώσσα C σε βάθος. Κλειδάριθμος, Αθήνα. 33
Τέλος Ενότητας