PB0711
PB071 – Principy nízkoúrovňového
programování
Úvod, organizace, nástroje
Slidy pro komentáře (děkuji!):
https://drive.google.com/file/d/1JWSrimq4LOGRQufxk6_n
HiWnpy_UzcIu/view?usp=sharing
Principy nízkoúrovňového programování
1
IS,1998 2021
PB0712
Cíle předmětu
1. Zavést a podpořit programátorské schopnosti
2. Používat základní vývojové nástroje
3. Vysvětlit fundamenty (nízkoúrovňového)
programování
4. Seznámit s možnostmi jazyka C
5. Trochu nadchnout (nebo alespoň úplně
neodradit) do programování ☺
6. (A vše zvládnout v novém formátu)
Principy nízkoúrovňového programování 2
PB0713
3
Principy nízkoúrovňového programování
• Pokud budete mít během poslechu
přednášky dotaz, tak jej vložte na
slido.com (#pb071_2022)
• Společně projedeme dotazy každé
pondělí během přednášky Q&A
PB0714
Organizační
Historie, normy
Oblasti použití
Začínáme s C
Nástroje
Lehký průlet C
Principy nízkoúrovňového programování
PB0715Principy nízkoúrovňového programování 5
https://www.fi.muni.cz/pb071
PB0716
Semestr Jaro 2022 je prezenční s omezením
⚫ V předstihu v pátek dostupné slidy a video pro
přednášku
● Poslechněte si dopředu, zapište otázky na slido
⚫ Přednáška zkrácená prezenční s omezením počtu
● Pro účast na přednášce se prosím přihlašujte v ISu
● Vybrané témata + Kahoot + Q&A + bonus
⚫ Cvičení standardní prezenční v rámci vaší
seminární skupiny
Principy nízkoúrovňového programování 6
PB0717
Organizační (1)
⚫ Jazyk: C, občas česky a slovensky
⚫ Přednášky
● nepovinné, ale snad přínosné a zábavné ☺ (zkrácené prezenční)
● Přednášky přednahrané (IS), bodované odpovědníky
● Předpoklad základní znalosti algoritmizace (co je cyklus...)
● Rozcestník https://www.fi.muni.cz/pb071
⚫ Cvičení
● povinné, dvouhodinové, dvě neúčasti tolerovány (sem. skupiny)
● Předpoklad účasti na vaší skupině, pod domluvě možnost využití jiné
● aktivní práce na příkladech a domácích úkolech, konzultace
● podklady https://www.fi.muni.cz/pb071/seminars/
⚫ Ukončení předmětu
● Prostudujte https://www.fi.muni.cz/pb071/info/
● Úspěšné zakončení předmětu (podmínky + min 85 bodů)
● semestrové povinnosti (domácí úkoly + testíky, zisk alespoň 60 bodů + 4
nenulové kladné domácí úkoly)
● úspěšná programovací zkouška (krátký test + programovací příklad na PC)
● teoretická část zkoušky (teoretický test na PC)
Principy nízkoúrovňového programování 7
PB0718
Organizační (2)
⚫ Slidy z přednášky, ukázkové zdrojáky
● https://www.fi.muni.cz/pb071
⚫ Domácí úkoly
● 5+1 za semestr, zadávány průběžně (na webu cvičení)
● body za funkčnost, body za správné a včasné odevzdání
● deadline pro odevzdání (na stránce úkolu, 2 týdny, 24:00)
● budou zveřejňována ukázková řešení
⚫ Odevzdání/testování
● možnost odevzdání nanečisto (částečně omezeno, detaily na cvičení)
● odevzdání do fakultního git, spuštění notifikačního skriptu
● bonusové body v případě včasného odevzdání (alespoň 3 dny předem)
⚫ Obtížnost úkolů se postupně zvyšuje
● Nenechávejte si řešení na poslední chvíli
● První domácí úkoly jsou typicky snažší body!
Principy nízkoúrovňového programování 8
PB0719
Neopisujte
⚫ Škodíte především sami sobě
● začněte pracovat včas, ať máte čas na řešení "záseků“
⚫ Provádíme automatickou kontrolu opisu u všech
odevzdaných příkladů
● každý s každým
● s řešeními z minulých let (pokud je podobný příklad)
● u podezřelých příkladů probíhá manuální kontrola
⚫ V případě opsání jsou potrestání oba účastníci
Principy nízkoúrovňového programování 9
http://dkdavis.weebly.com
PB07110
Neopisujte
⚫ Co je OK
● Společně diskutujete ústně možnosti řešení
● Společně diskutujete včetně využití tabule, z tabule ale
neopisujete ani si ji nefotíte (pochopení v hlavě)
● Necháte si poradit od konzultanta
⚫ Co není OK
● Pošlete svůj kód kolegovi
● Najdete kód na internetu a zkopírujete ho (Ctrl+C, přepis)
● Napíšete kus kódu kolegovi nebo diktujete co má psát
● … (pokud si nejste jisti, zeptejte se nás)
Principy nízkoúrovňového programování 10
http://dkdavis.weebly.com
PB07111
Kontakt
⚫ Přednášející
● Petr Švenda, svenda@fi.muni.cz
● konzultační hodiny: přednášky, pátky 8:30 – 11:00 A403
● dotazy k přednášce, celkové organizaci, známky, eskalace problémů
⚫ Cvičící
● na hodinách – váš primární kontakt, využívejte hojně
⚫ Studentští konzultanti
● dodatečné konzultace nezávisle na skupině
● v definované konzultační hodiny (viz hlavní web)
● od druhého týdne semestru
Principy nízkoúrovňového programování 11
IS,1998 2021
PB07112
Sběr zpětné vazby
⚫ Občasné dotazníčky (obtížnost úloh, porozumění...)
⚫ Samozřejmě možné osobně
⚫ Předmětová anketa
● Piště prosím témata/věci/postřehy, které se Vám líbila i nelíbila
● Anketu čteme a předmět podle ní vylepšujeme, má to cenu!
⚫ Velké poděkování všem předem za poznámky a náměty!
Principy nízkoúrovňového programování 12
PB07113
Komentáře k slidům z přednášky
⚫ Není nutné se přihlašovat, jakékoli poznámky ke slidům
⚫ Faktické chyby, příliš komplikované (probírat déle), příliš
snadné (probírat rychleji), návrh na rozšíření…
⚫ Link na komentovatelné slidy uveden vždy na prvním slidu
dané přednášky
Principy nízkoúrovňového programování 13
PB07114
Kolektiv PB071 2010-2021
Přímé zapojení: 144
Včetně testerů: >> 200
Zpětná vazba: >> 2000
Principy nízkoúrovňového programování 14
PB07115
Předpoklady, návaznost na další předměty
⚫ Předpoklady
● předchozí zkušenost s libovolným programovacím
jazykem (vlastní nebo IB111)
● základy algoritmizace
● (příkazy, podmínky, cykly, funkce, koncept proměnné)
⚫ Na předmět PB071 navazuje
● PB161 Programování v jazyce C++ (3. semestr)
● PB162 Programování v jazyce Java (3. semestr)
● PB173 Tématické programování C/C++ (3,5 sem.)
● práce v laboratořích (nebojte se zeptat)
⚫ Seznam předmětů s programováním na FI
● https://www.fi.muni.cz/studies/index/programming.html.cs
Principy nízkoúrovňového programování 15
PB07116
https://www.fi.muni.cz/pb071/tutorials/
Principy nízkoúrovňového programování 16
PB07117
C vs. Python
⚫ Připravili jsme pro vás přehled základních rozdílů
● díky Marku Klučárovi!
● https://www.fi.muni.cz/pb071/man/c-vs-python.html
⚫ Práce na Unixových strojích
● Požadujeme jen elementární základy (ssh, gcc)
● http://www.ee.surrey.ac.uk/Teaching/Unix/
Principy nízkoúrovňového programování 17
“Unix was not designed to stop you from doing stupid things,
because that would also stop you from doing clever things”
Doug Gwyn
PB07118
Organizační
Historie, normy
Oblasti použití
Začínáme s C
Nástroje
Lehký průlet C
Principy nízkoúrovňového programování
PB07119
Jazyk C v kontextu
⚫ 1969-73 K-R C (AT&T Bell Labs)
● Brian Kernighan, Dennis Ritchie
● pro systémové programování v rámci UNIXu
● Kniha The C Programming Language (1978)
● Programovací jazyk C, CPress, 2006
⚫ Imperativní, procedurální, staticky typovaný jazyk
⚫ Není objektově orientovaný
● nejsou přímo jazykové konstrukce (např. typ class)
Principy nízkoúrovňového programování
19
série příkazů měnící
stav programu
typ (většiny) proměnných
znám v době překladu
podpora strukturovaného
programování
PB07120Principy nízkoúrovňového programování 20
PB07121
Proč se učit a používat jazyk C
⚫ Porozumění fundamentům provádění výpočtů
● Vysokoúrovňové jazyky spoustu důležitých detailů skrývají
⚫ Nízkoúrovňový jazyk, snadné mapování na strojový kód
● použití na aplikace původně implementované v assembleru
● zdrojový kód kompilovaný do nativního kódu HW platformy
● rychlost, nutnost minimální podpory ze strany běhového prostředí
● velká kontrola nad prostředím
● (With great power comes great responsibility ☺)
⚫ Jeden z nejpopulárnějších jazyků vůbec
● překladač C existuje pro téměř všechny počítačové platformy
● základ pro syntaxi spousty dalších jazyků
⚫ Typicky vysoká rychlost kódu
● https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/index.html
Principy nízkoúrovňového programování
21
PB07122Principy nízkoúrovňového programování 22
http://leftoversalad.com/c/015_programmingpeople/
PB07123
Popularita jazyku
Principy nízkoúrovňového programování
23
Normalizovaný výsledek
Powells, Delicious, Yahoo Search,
Freshmeat,
Ohloh, Craigslist, Google Code
PB07124
Popularita jazyku
Principy nízkoúrovňového programování 24
⚫ Zjišťovat popularitu jazyků není snadné
● Množství řádek kódu? Počet vývojářů? Počet systémů v
daném jazyce? Absolutně nebo přírůstek za čas?
⚫ PYPL PopularitY of Programming Language Index
● Podíl vyhledávání ‘X tutorial’ dle Google Trends
https://pypl.github.io/PYPL.html
PB07125
⚫ https://benchmarksgame-
team.pages.debian.net/benchmarksgame/which-
programs-are-fastest.html
Principy nízkoúrovňového programování 25
PB07126
Benchmarks game
⚫ Srovnávat rychlost jazyků není snadné
● Konkrétní úloha, cílový hardware (CPU jádra, cache…)
⚫ Idea testování
● Několik různých, jasně zadaných úkolů
● Spouštěno na jednotné hardware
● Programátoři píší svoje co řešení, to nejrychlejší se
počítá
⚫ Pozor na vyhodnocení!
Principy nízkoúrovňového programování 26
PB07127
Celkové výsledky přes různé programy
Principy nízkoúrovňového programování 27
PB07128
Srovnání rychlostí – práce s poli
https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/performance/revcomp.html
Principy nízkoúrovňového programování
28
C++ program (tento
konkrétní) není
optimalizovaný pro
více jader
PB07129
Srovnání rychlostí – práce s poli
Principy nízkoúrovňového programování
29
PB07130
Srovnání rychlostí – matematické operace
Principy nízkoúrovňového programování
30
PB07131
Vhodnost použití jazyka C
⚫ Vhodné využití pro:
● rychlé vědecké výpočty
● systémové aplikace
● programování hardwarových a embedded zařízení
● rychlá grafika (hry), rychlost obecně
⚫ Nevhodné pro
● webové aplikace (PHP, JavaScript…)
● rychlé prototypy (ale nutno znát dobře jiný jazyk)
● větší projekty vyžadující objektově orientovaný návrh
(C++, Java…)
Principy nízkoúrovňového programování
31
PB07132Principy nízkoúrovňového programování
32
http://programmers.stackexchange.com/questions/159637/
what-is-the-mars-curiosity-rovers-software-built-in
PB07133
Normy, standardy a rozšíření
⚫ Kniha The C Programming Language (1978)
● neformální norma
⚫ ANSI X3.159-1989 (ANSI C, Standard C, C89)
⚫ ISO/IEC 9899:1990 (jen převzaté ANSI C, C90)
⚫ ISO/IEC 9899:1999 (C99)
● gcc -std=c99
● (budeme využívat při psaní a domácích úlohách)
⚫ ISO/IEC 9899:2011 (C11, defacto nejnovější)
● probereme některá rozšíření (vlákna, synchronizace…)
● ISO/IEC 9899:2018 jen opravy
● http://en.wikipedia.org/wiki/C11_(C_standard_revision)
● (Připravován standard C2x - možná 2023)
Principy nízkoúrovňového programování 33
PB07134
Nestandardizovaná rozšíření
⚫ Nestandardizované rozšíření
● užitečné prvky jazyka dosud neobsažené v normě (např. gnu99)
● specificky označeny a dokumentovány
⚫ Problém: využívání vede k omezení přenositelnosti
● pro jinou platformu nelze překompilovat bez změny kódu
● omezuje dostupnost programu
● zvyšuje cenu přechodu na jinou platformu (customer lock-in)
⚫ Proč psát programu v souladu s normou?
● lze přímo kompilovat pro jiné platformy - svoboda volby platformy
● svoboda volby kompilátoru, a odolnost vůči jeho změnám
● větší potenciální využití kódu (i jiné projekty/překladače)
● norma může omezit problematické jazykové konstrukce (nižší
chybovost)
Principy nízkoúrovňového programování
34
PB07135
Jazyk C a další
⚫ Jazyk C/C++
● překlad přímo do strojového kódu
● překlad nutný zvlášť pro každou platformu
⚫ Další imperativní: Java, C#...
● překlad do mezi jazyku bytecode/CIL
● jedna binárka pro všechny platformy
● (Java Virtual Machine) JVM pro velké množství platforem
● bytecode interpretovaný, ale JIT (Just-In-Time) kompilátor
⚫ Skriptovací imperativní: Perl, Python…
● typicky se interpretuje, platformově nezávislé (pokud je interpret)
⚫ Funcionální: Haskel, LISP…
● jiné paradigma: matematický zápis odvození z počátečních hodnot
⚫ Logické programování: Prolog…
● jiné paradigma: JAK má výsledek vypadat, ne jak se k němu dostat
⚫ Aktuální trend je slučování různých paradigmat
Principy nízkoúrovňového programování
35
CPU
C/C++
JVM
Java
interpret
Python
JIT
PB07136
Jazyk C je vysokoúrovňový! ☺
⚫ “C is a very nice high-level programming
language with many of the modern programing
constructs in it” https://youtu.be/tc4ROCJYbm0?t=1149
Principy nízkoúrovňového programování 36
PB07137
Historie, normy
Oblasti použití
Začínáme s C
Nástroje
Lehký průlet C
Principy nízkoúrovňového programování
PB07138
Hello World (na Aise) – Pokus 1
Principy nízkoúrovňového programování
38
1. Připojíme se na Aisu (2x, pro edit & pro překlad)
⚫ Unix/Linux: ssh váš_login@aisa.fi.muni.cz
⚫ Windows: Putty váš_login@aisa.fi.muni.cz
2. Vytvoříme soubor s příponou .c (hello.c)
⚫ např. pico hello.c
3. Vložíme funkci se speciálním jménem main
⚫ návratová hodnota int (celé znaménkové číslo - integer)
⚫ zatím bez parametrů (kulaté závorky)
4. Implementujeme tělo funkce main
⚫ do složených závorek {}
⚫ vrátíme hodnotu signalizující úspěšně ukončení (return 0;)
⚫ uložíme
int main() {
return 0;
}
PB07139
Hello World (na Aise) – Pokus 1 (pokr.)
Principy nízkoúrovňového programování
39
5. Přeložíme
● gcc hello.c
● vznikne soubor a.out
6. Spustíme: ./a.out
⚫ Věci ke zlepšení
● nic nevypisuje
● chybí komentáře
● odstranit warning (no newline at end of file)
● překlad starou verzí gcc (gcc --version)
● kontrola shody vůči standardu
PB07140
Hello World (na Aise) – Pokus 2
⚫ Přidání výpisu na standardní výstup
● typicky konzole, obrazovka
● funkce printf (google: C printf)
⚫ Komentáře
Principy nízkoúrovňového programování
40
#include <stdio.h>
/*
This is (possibly) multi
line commentary
*/
int main() {
// This is single line comment
printf("Hello world\n");
return 0;
}
knihovna obsahující funkci
printf
klíčové slovo pro vložení
knihovních funkcí
funkce pro vytištění řetězce
parametr funkce printf,
řetězec “Hello world”
PB07141
Hello World (na Aise) – Pokus 2 (pokr.)
Principy nízkoúrovňového programování
41
⚫ Při překladu varování (warning)
● warning: no newline at end of file
● přidáme nový řádek na konec zdrojového souboru
⚫ Překlad starou verzí gcc
● Verzi zjistíme pomocí gcc --version
● Na Aise defaultně starší verze 4.8.5
● My budeme používat 10.2
● module add gcc-10-2 (přidejte si do .profile)
PB07142
Hello World (na Aise) – Pokus 2 (pokr.)
⚫ Kontrola shody vůči standardu
● různé překladače mají různý stupeň podpory
● několik verzí standardu, lze kontrolovat vůči konkrétní
⚫ Přepínače překladače
● gcc hello.c (->a.out)
● default -std=gnu99 (C99 + GNU rozšíření)
● gcc -std=c99 -pedantic -Wall -o hello hello.c
● povinné přepínače pro odevzdání úloh
● -o jméno umožní specifikovat vlastní jméno pro přeložený
program (namísto a.out)
● gcc -std=c99 -pedantic -Wall -Wextra -Werror -o hello hello.c
● dodatečné doporučené přepínače
Principy nízkoúrovňového programování
dodatečné varování
varování interpretovat
jako error
42
PB07143
Hello World (na Aise) – Pokus 2 (pokr.)
Principy nízkoúrovňového programování 43
PB07144
Jak na chyby (error) a varování (warnings)?
Principy nízkoúrovňového programování 44
#define PRINT_MESSAGE "Hello World"
int main() {
// print on stdout
printf(PRINT_MESSAGE)
return 0;
}
PB07145
Jak na chyby (error)?
Principy nízkoúrovňového programování
45
⚫ Chyby bránící překladu (error)
● pokud se vyskytnou, nelze program přeložit
● je nutné v každém případě odstranit
⚫ Začněte s odstraňováním první chyby
● další mohou být způsobené tou první
soubor obsahující
chybu [hello2.c]
řádek s chybou (v
původním *.c souboru) [5]
sloupec s chybou [3]
PB07146
Jak na chyby (error)? (pokr.)
⚫ Porozumějte chybové hlášce
● error: expected ';' before 'return'
● v jednoduchých úvozovkách je text z našeho kódu
● mimo uvozovky je text překladače (popis chyby)
⚫ Google je náš programovací přítel
● cut&paste chybovou hlášku
⚫ Prozkoumejte v kódu i řádek o jedna výše
● zapomenuté středníky, závorky apod. se detekují až u
následujícího příkazu
⚫ Opravte a přeložte znovu
Principy nízkoúrovňového programování
46
#define PRINT_MESSAGE "Hello World"
int main() {
printf(PRINT_MESSAGE);
return 0;
}
PB07147
Jak na varování (warning)?
⚫ Varování nebrání překladu programu
● typicky ale upozorňují na reálný problém
● může způsobovat problém při sestavení resp. při běhu
⚫ Stejně jako u erroru máte soubor i řádek varování
● vysvětlení hledejte přes Google
⚫ Pravidlo 1: vždy kompilujte bez warnings
● pokud se zobrazuje 100 varování, nevšimnete si 101
● budou se vám lépe hledat errory ve výpisu
⚫ Přepínač překladače –Werror
● mění varování na error, program se nepřeloží
● ztrácíte ale rozlišení varování vs. error
Principy nízkoúrovňového programování
47
PB07148
Jak na varování (warning)? (pokr.)
Principy nízkoúrovňového programování
48
⚫ warning: incompatible implicit declaration
of built-in function 'printf'
● implicitní deklarace je použití proměnné/funkce bez
toho, aby překladač věděl, co je to za funkci
● printf je funkce, která zde není deklarována
● google printf → #include <stdio.h>
#include <stdio.h>
#define PRINT_MESSAGE "Hello World"
int main() {
printf(PRINT_MESSAGE);
return 0;
}
PB07149Principy nízkoúrovňového programování 49
PB07150
Kahoot!
⚫ Připravte si notebook / telefon s připojením na net
● wlan_fi → http://fadmin.fi.muni.cz/ (Aisa login / heslo)
● Eduroam (učo@eduroam.muni.cz / sekundární heslo)
⚫ Pokud nemáte, nevadí (připojte se k sousedovi)
⚫ Budeme používat v průběhu celého semestru
⚫ Navštivte stránku https://kahoot.it a jdeme na to!
● PB071 Prednaska 01 - Úvod C
Principy nízkoúrovňového programování 50
PB07151
PB071 Prednaska 01 - Úvod C
Principy nízkoúrovňového programování 51
PB07152
Historie, normy
Oblasti použití
Začínáme s C
Nástroje
Lehký průlet C
Principy nízkoúrovňového programování
PB07153
VERZOVÁNÍ KÓDU
Principy nízkoúrovňového programování
PB07154
Centrální repozitář (např. SVN)
Principy nízkoúrovňového programování 54
Zdroj obrázků: Joomla's Documentation
Co když pracujete offline?
Co když chcete spolupracovat
jen s vybraným uživatelem?
PB07155
5+1 důvodů proč verzovat (a používat git)
1. Co když si omylem smažu adresář s kódy?
● Velice inteligentní záloha
2. Co když pracuji ze dvou a více strojů?
● Inteligentní přenos a synchronizace kódů
3. Co když se potřebuji vrátit ke starší verzi kódů?
● Proto, že fungovala nebo v ní zákazník našel chybu
4. Co když pracuji s dvěma a více lidmi?
● Změny probíhají nad stejnou částí kódu
5. Co když spouštím složité analýzy a testy?
● Kontinuální integrace na serveru přes noc
Principy nízkoúrovňového programování 55
PB07156
Lokální a centrální repozitář (např. git)
Principy nízkoúrovňového programování 56
Zdroj obrázků: Joomla's Documentation
PB07157
Situace pro PB071 (git, ale jeden uživatel)
Principy nízkoúrovňového programování 57
Git repozitář
gitlab.fi.muni.cz
Váš počítač
- lokální repozitář
- zdrojové kódy
PB07158
Využití fakultního GitLab serveru
Principy nízkoúrovňového programování
58
⚫ https://gitlab.fi.muni.cz/
⚫ LDAP Username/password
● Vaše přihlašovací údaje na aisu
⚫ New project → Project name → Create project
⚫ Command line instructions
⚫ Domácí úkoly budou odevzdávány přes Git
PB07159
Situace pro PB071 (git, ale jeden uživatel)
Principy nízkoúrovňového programování 59
Váš počítač
- Otevřít příkazovou řádku ve vhodném adresáři
- Vytvořit lokální repozitář: git clone xxx
- Soubor README.md přidán do verzování: git
add README.md
- Uložení změny v README.md do lokálního
repozitáře: git commit –m "zpráva"
- Uložení změny z lokálního do centrálního
repozitáře: git push –u origin master
- Stáhnutí změn z centrálního do lokálního
repozitáře: git pull
Git repozitář
- Server gitlab.fi.muni.cz
- Repo vytvořeno přes webové rozhraní (návod
na https://www.fi.muni.cz/pb071/tutorials/git/)
PB07160
Základy gitu - shrnutí
⚫ git clone cesta
● Vytvoří lokální repozitář svázaný s centrálním
● Provádí se jednou pro daný stroj
⚫ git pull
● Stáhne nejnovější verze souborů z centrálního repozitáře do lokálního
● Provádí se při přechodu na váš jiný pracovní stroj a nebo pokud někdo jiný
modifikuje souboru v centrálním repozitáři
⚫ git add soubor
● Ne všechny soubory se verzují (*.obj, *.class…)
● Provádí se jednou pro každý soubor, který chcete verzovat
⚫ git commit –m "description of code change"
● Vloží do lokálního repozitáře změny ve všech verzovaných souborech
● Provádí se často po dokončení logického kusu kódu (několikrát denně)
⚫ git push –u origin master
● Vloží změny z lokálního repozitáře do centrálního do větve (branch) master
● Typicky existují alespoň dvě větve: master (stabilní kód) a devel (aktuální vývoj)
● Provádí se relativně často (např. každý den)
Principy nízkoúrovňového programování 60
PB07161
.gitignore
⚫ Speciální soubor gitu ve vašem adresáři
⚫ Specifikuje, které lokální soubory se nemají
posílat do repositáře (mezivýsledky, videa...)
⚫ U domácích úloh máme předpřipravený .gitignore
● Automatická kontrola přítomnosti před odevzdáním
Principy nízkoúrovňového programování 61
# Intermediate compilation files
*.o
# Resulting binary
*.exe
# Any other file(s)
dont_commit_this.txt
# Ignore whole directory
/pb071_Qt_4_7_4_for_Desktop_-_MinGW_4_4__Qt_SDK__Debug/
/pb071_Qt_*/
PB07162
KOMPILACE NA AISE
Principy nízkoúrovňového programování
PB07163
Kompilace Aisa
Principy nízkoúrovňového programování
63
⚫ GNU GCC
● přepínače (-c, -g,-Wall,-Wextra, -o …)
● https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.5.1/gcc/Option-Summary.html
⚫ Překlad přímo do výsledné binárky
● gcc –std=c99 -pedantic -Wall -o hello hello.c
● (mezivýsledky jsou smazány)
⚫ Spuštění programu
● ./hello
PB07164
Překlad po částech
1. Preprocessing "gcc -E hello.c > hello.i"
● rozvinutí maker, expanze include…
2. Kompilace "gcc -S hello.i" (lépe gcc --std=99 -S hello.i)
● syntaktická kontrola kódu, typicky chybová hlášení
3. Sestavení "as hello.s -o hello.o"
● assembly do strojového kódu
4. Linkování "gcc hello.o"
● nahrazení relativních adres absolutními
⚫ Při běžném překladu proběhnou všechny kroky
automaticky, nemusíme pouštět každý zvlášť
Principy nízkoúrovňového programování
64
PB07165
Překlad po částech - preprocessing
Principy nízkoúrovňového programování
65
1. Preprocessing "gcc -E hello2.c > hello2.i"
● rozvinutí maker, expanze #include
● odstranění poznámek
#define PRINT_MESSAGE "Hello World"
int main() {
// print on stdout
printf(PRINT_MESSAGE)
return 0;
}
hello2.c
PB07166
Překlad po částech - kompilace
Principy nízkoúrovňového programování
66
2. Kompilace "gcc -S hello2.i“ (lépe gcc --std=99 -S hello.i)
● překlad do assembleru, syntaktická kontrola kódu
● zde nastává většina chybových hlášení a varování
● vzniká soubor *.s (pokud nejsou chyby)
# 1 "hello2.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command line>"
# 1 "hello2.c"
int main() {
printf("Hello World")
return 0;
}
hello2.i
PB07167
Překlad po částech – sestavení
Principy nízkoúrovňového programování
67
3. Sestavení "as hello2.s -o hello2.o"
● assembly do strojového kódu
● zatím ještě relativní adresy funkcí apod.
hello2.s
hello2.o
PB07168
Překlad po částech – linkování
Principy nízkoúrovňového programování
68
4. Linkování "gcc hello2.o"
● nahrazení relativních adres absolutními
● odstranění přebytečných textů apod.
● objevují se chyby linkování
● např. chybějící slíbená implementace funkce
● získáme spustitelný program (možnost parametru –o jméno)
PB07169
PB071 Prednaska 01 - Kompilace
Principy nízkoúrovňového programování 69
PB07170
Editor
⚫ Samostatný program (vim, nano, pico, joe…)
⚫ Nebo integrovaný v IDE
● všechny mají
● zvýraznění syntaxe, lokalizace chyb, kontextová
nápověda…
● např. QT
Principy nízkoúrovňového programování
70
PB07171
Integrated Development Environment (IDE)
⚫ Integrovaný soubor nástrojů pro podporu vývoje
● typicky s grafickým rozhraním
● Code::Blocks, Eclipse, Netbeans, Visual Studio, QT
Creator, CLion a mnoho dalších
⚫ Obsahuje typicky:
● Způsob vytváření a kompilace celých projektů
● Editor se zvýrazňováním syntaxe
● WISIWIG GUI editor
● Pokročilý debugger
● Profilační a optimalizační nástroje
● Podporu týmové spolupráce…
Principy nízkoúrovňového programování
71
PB07172
QT Creator
⚫ IDE spustitelné na běžných OS (Windows, Linux, MacOS)
● pokud ale ovládáte dobře jiné, klidně jej použijte
● oproti Code::Blocks má příjemnější ovládání a lepší ladění
⚫ POZOR: QT není jen IDE, ale i celé API
● pro zajištění přenositelnosti nestandardizovaných operací
poskytuje mezivrstvu QT API (Qxxx objekty)
● (přenositelnost zdrojového, nikoli spustitelného kódu)
⚫ QT API nebudeme využívat
● budeme psát a překládat v čistém C
⚫ Tutoriál na https://www.fi.muni.cz/pb071/tutorials/qt-
creator/
⚫ Stahujte na https://www.qt.io/download
● open-source verze (existuje komerční varianta)
Principy nízkoúrovňového programování
72
PB07173
Doxygen
⚫ Nástroj obdobný jako JavaDoc pro Javu
● umožňuje generovat dokumentaci z poznámek přímo v kódu
● speciální formát poznámek (více typů)
⚫ Odevzdávané domácí úkoly musí dokumentaci obsahovat
⚫ Tutoriál na https://www.fi.muni.cz/pb071/tutorials/doxygen/
Principy nízkoúrovňového programování
73
/**
* Display sizes of basic data types
*
* @param arraySize size of dynamically allocated array
* @return nothing
*/
void demoDataSizes(int arraySize) {
#define ARRAY_SIZE 100
char array[ARRAY_SIZE]; // Fixed size array
...
}
PB07174
Cppcheck
⚫ Nástroj pro statickou analýzu C/C++
● Open-source freeware, http://cppcheck.sourceforge.net/
⚫ Aktivně vyvíjen, poslední verze 1.86 (2018-12-08)
⚫ Široce používaný nástroj
⚫ Příkazová řádka i GUI
⚫ Samostatně stojící verze, plugin do IDE, plugin do
verzovacích nástrojů…
● Code::Blocks, Codelite, Eclipse, Jenkins...
● Tortoise SVN…
⚫ Multiplatformní (Windows, Linux, iOS)
● sudo apt-get install cppcheck
Principy nízkoúrovňového programování 74
PB07175
Cppcheck
Principy nízkoúrovňového programování 75
PB07176
Shrnutí
⚫ Organizační – vše na https://www.fi.muni.cz/pb071
⚫ Hlavním cílem předmětu je programovat a
nadchnout
⚫ Používejte nástroje (default QT Creator, git)
⚫ Domácí úkoly zadávány/probírány na cvičeních
● odevzdání na Aise
⚫ Nebojte se zeptat!
● přednáška, cvičení, poradci, konzultačky...
Principy nízkoúrovňového programování
76
PB07177
77
Principy nízkoúrovňového programování
• Pokud budete mít během poslechu
přednášky dotaz, tak jej vložte na
slido.com (#pb071_2022)
• Společně projedeme dotazy každé
pondělí v 13:00 hodin na online
Q&A (odkaz v rozvrhu ISu)
#pb071_2022
PB07178
Historie, normy
Oblasti použití
Začínáme s C
Nástroje
Lehký průlet C
Principy nízkoúrovňového programování
PB07179
F2C – demo (K&R)
⚫ Převod stupňů Fahrenheita na stupně Celsia
● celsius = 5 / 9 * (fahr - 32);
Principy nízkoúrovňového programování
79
#include <stdio.h>
int main(void) {
int fahr = 0 // promenna pro stupne fahrenheita
int celsius = 0; // promenna pro stupne celsia
int dolni = 0; // pocatecni mez tabulky
int horni = 300; // horni mez
int krok = 20; // krok ve stupnich tabulky
fahr := dolni;
while (fahr <= horni) {
celsius = 5 / 9 * (fahr - 32);
// vypise prevod pro konkretni hodnotu fahrenheita
printf("%d \t %d \n", fahr, celsius);
fahr = fahr + krok;
}
return 0;
}
Nelze zkompilovat a další problémy
PB07180
F2C – demo (problémy)
1. Problém s překladem
2. Problém s celočíselným dělením, implicitní
konverze datových typů
3. Výpis proměnných na více číslic
4. Konstanty jako reálná čísla
5. Proměnné jako reálná čísla
6. Výpis proměnných na více desetinných míst
7. Využití příkazu for
8. Symbolické konstanty
9. Samostatná funkce na výpočet převodu
Principy nízkoúrovňového programování
80
PB07181
F2C – demo (upraveno)
Principy nízkoúrovňového programování
81
#include <stdio.h>
#define F2C_RATIO (5.0 / 9.0)
// samostatná funkce pro vypocet prevodu
float f2c(float fahr) {
return F2C_RATIO * (fahr - 32);
}
int main(void) {
int fahr = 0; // promenna pro stupne fahrenheita
float celsius = 0; // promenna pro stupne celsia
int dolni = 0; // pocatecni mez tabulky
int horni = 300; // horni mez
int krok = 20; // krok ve stupnich tabulky
for (fahr = dolni; fahr <= horni; fahr += krok) {
celsius = f2c(fahr);
// vypise prevod pro konkretni hodnotu fahrenheita
printf("%3d \t %6.2f \n", fahr, celsius);
}
return 0;
}
PB07182
F2C – se vstupem od uživatele
Principy nízkoúrovňového programování
82
#include <stdio.h>
#define F2C_RATIO (5.0 / 9.0)
int main(void) {
int fahr = 0; // promenna pro stupne fahrenheita
float celsius = 0; // promenna pro stupne celsia
int dolni = 0; // pocatecni mez tabulky
int horni = 300; // horni mez
int krok = 20; // krok ve stupnich tabulky
// vypiseme vyzvu na standardni vystup
printf("Zadejte pocatecni hodnotu: ");
// precteme jedno cele cislo ze standardniho vstupu
scanf("%d", &dolni);
for (fahr = dolni; fahr <= horni; fahr += krok) {
celsius = F2C_RATIO * (fahr - 32);
// vypise prevod pro konkretni hodnotu fahrenheita
printf("%3d \t %6.2f \n", fahr, celsius);
}
return 0;
}
PB07183
Co si můžete hned doma vyzkoušet
⚫ Připojte se na Aisu a zkuste kompilaci s gcc
⚫ Nainstalujte QT Creator, zkuste si vytvořit projekt
⚫ Pohrajte si s git
● založte si git repozitář na gitlab.fi.muni.cz
⚫ Nalaďte si http://www.se-radio.net/ ☺
Principy nízkoúrovňového programování
83