Programovací jazyk C: Základy
Programování F1400 + F1400a
doc. RNDr. Petr Mikulík, Ph.D.
podzimní semestr 2020
/*
Nejjednodussi program v Cecku
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello world!\n");
return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{
int x, y1, y2;
for (x=-20; x<=20; x++) {
y1 = 2*x;
y2 = 3 + x*x;
printf("%i\t%i\t%i\n", x, y1, y2);
}
return 0;
}
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Úvod
Jazyk C – historie: 1972 pro naprogramování Unixu, do té doby se
operační systémy psaly v assembleru
Vývoj jazyka – K&R C, pak některá drobná vylepšení, ISO normy: ANSI C
a C99
Současnost: Podobná syntaxe (zápis příkazů) se používá i v dalších
programovacích jazycích: C++, Java; awk, javascript, . . .
Programování:
Napsání musí předcházet analýza problému (např. matematická)
Vývojové diagramy či jiné čmárání po papíru
Program = Algoritmus + Datové struktury + Syntaxe konkrétního jazyka
Napsání programu v daném programovacím jazyce
90 % času padne na odladění a vylepšování programu
A když se program osvědčil, je třeba ho změnit. . .
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
„Hello, world!“ v Céčku
Nejjednodušší program v C: na obrazovku vypíše Ahoj, světe!
1 /* Toto je muj nejjednodussi program v Cecku. */
2 #include <stdio.h>
3 int main()
4 {
5 printf("Hello world!\n");
6 return 0;
7 }
Srovnejte s gnuplotem: stačilo napsat
gnuplot> print "Hello, world!"
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Struktura programu v C: #include, //, /* */
Popis jednotlivých částí programu:
1 // Toto je muj prvni program. ... jednoradkova poznamka
2 /* Muj program bude neco ... viceradkova poznamka
3 vypisovat na obrazovku.
4 */
5 ... prazdny radek nic neznamena
6 #include <stdio.h> ... pouzij tyto knihovny
7 int main() ... vstupni bod do programu
8 { ... zacatek tela funkce main()
9 printf("Hello world!\n"); ... prikaz, kterym neco vypiseme
10 return 0; ... vratime systemu 0 pri uspechu
11 } ... konec tela funkce main()
Na začátku programu uvedeme seznam knihoven, které budeme
používat. Obvykle se jedná o knihovny pro vstup/výstup, standardní
(běžné) funkce, matematické funkce, práce s řetězci atd.
Do poznámek píšeme komentáře k programu, např. na začátku programu
datum, autora a požadovanou činnost programu, dále pak třeba popis
jednotlivých algoritmů či význam datových struktur (proměnných).
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Struktura programu v C: int main(), {}, ;
Popis jednotlivých částí programu:
1 #include <stdio.h> ... pouzij tyto knihovny
2 int main() ... vstupni bod do programu
3 { ... zacatek tela funkce main()
4 printf("Hello world!\n"); ... prikaz, kterym neco vypiseme
5 return 0; ... vratime systemu 0 pri uspechu
6 } ... konec tela funkce main()
Text int main() označuje vstup do programu a říká, že při ukončení
programu vrátíme operačnímu systému nějaké celé číslo (int = integer).
V případě úspěchu vracíme systému nulu příkazem return 0;, jinak
nějaké nenulové číslo, např. return 1;.
Ve složených závorkách je nějaký blok kódu (viz též složené závorky
v TEXu).
Středníky oddělují jednotlivé příkaz a jsou velmi důležité! Za některá
klíčová slova totiž nepatří (např. cykly).
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Struktura programu v C: funkce printf()
Popis jednotlivých částí programu:
1 #include <stdio.h> ... pouzij tuto knihovnu
2 int main()
3 {
4 printf("Ahoj "); ... tisk, ale neodradkujeme
5 printf("svete!\n"); ... druhe slovo s odradkovanim.
6 printf("Hello world!\n"); ... cely radek najednou
7 printf("1\t2\t3\t4\n"); ... cisla do sloupcu
8 printf("1.0\t2.34\t3.1415\t4.2\n");
9 return 0;
10 }
Funkce printf() tiskne text (a nejen text. . . ). Kvůli ní je třeba na
začátku dokumentu začlenit knihovnu stdio (standard input/output).
Text k tisku je v uvozovkách. Za zpětným lomítkem jsou tzv. řídící
sekvence, např.
\n: newline, značí nový řádek
\t: tabulátor, odskok na 8. pozici (tabulky)
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Překlad programu
Zdrojový kód (zdroják) napíšeme v textovém editoru (nebo textovém
editoru uvnitř nějakého GUI). Vyrobíme soubor např. ahoj.c.
Překladač: zdrojový kód (zdroják) → spustitelná binárka. Použití:
gcc ahoj.c -o ahoj nebo gcc ahoj.c -o ahoj.exe
clang ahoj.c -o ahoj
cc ahoj.c -o ahoj
Vznikne nám spustitelný program ahoj (unixové systémy) nebo ahoj.exe
(VMS, DOS, OS/2, MSW).
Z příkazové řádky, jsme-li v tom správném pracovním aktuálním adresáři,
spustíme program na unixu příkazem
./ahoj
a na ostatních systémech
ahoj.exe nebo ahoj
Samozřejmě ho můžeme pustit i odkliknutím jeho ikony z nějakého
souborového manažeru.
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Překladače
Svobodné vs komerční
Tradiční dodavatelé unixových systémů (DEC, HP, . . . ): překladač cc
GNU Compiler Collection: GNU C, gcc
MacOSX, nyní i další: LLVM, clang
„Novější komerční“: Intel, Borland, Watcom, Microsoft
Distribuce překladačů obsahuje další potřebné prográmky (např. kolekci
GNU binutils)
GUI: opravdové GUI vs menítka v textových editorech
Geany, Anjuta, Kdevelop4 vs gedit, (g)vim, emacs, . . .
Dev-C++ vs PSpad, . . .
Musíte (měli byste. . . ) vědět či alespoň tušit, co udělá GUI po stlačení
ikonky, a co/kde/proč/jak nastavit.
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Počítání v celočíselné aritmetice
Program pro výpis hodnot celočíselných výrazů:
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 printf("Soucet %i a %i je %i\n", 1, 2, 1+2);
5 printf("Soucet %d a %d je %d\n", 1, 2, 1+2);
6 return 0;
7 }
Řetězec v printf() obsahuje formátovací parametry %i nebo %d pro
zobrazení hodnot celočíselných výrazů. Obě možnosti jsou synonyma
(integer nebo decimal integer).
Srovnejte s gnuplotem: stačilo napsat
gnuplot> print 1, 2, 1+2
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Počítání s celočíselnými proměnnými
Program pro základní práci s celočíselnými proměnnými:
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int a, b, c; // deklarace promennych, ktere budeme pouzivat
5 a = 7; b = -22; // mezery kolem = pro nasi prehlednost
6 c = a*b-(b+1)*2;
7 printf("Vyraz z %i a %i je %i\n", a, b, c);
8 a++; b--; c *= 2; // inkrement, dekrement, samonasobeni
9 printf("vyssi %i nizsi %i dvojnasobek %i\n",a,b,c);
10 return 0;
11 }
Nejdříve se proměnné deklarují, zde zavádíme tři proměnné typu integer.
Teprve pak je můžeme používat, tj. přiřazovat jim hodnoty. Lze též
provést první přirazení již v deklaraci, např.
1 int a=7, b=-22;
Srovnejte s gnuplotem: deklarace typu proměnné není třeba, stačí napsat:
gnuplot> a=1; b=3;
gnuplot> print "Vysledek je ", a
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Tabulka hodnot funkce – použití cyklu for
Počítač má hodně počítat, tak třeba tabulku hodnot nějaké funkce.
Popis programu: pro x od −20 do +20 s krokem ∆x = 1 spočítej hodnotu
y1 = 2x, y2 = 3 + x2 a na obrazovku vypiš tabulku se třemi sloupci čísel
x, y1, y2.
Program tedy musí obsahovat deklaraci proměnných a nějaký cyklus, ve
kterém se hodnoty počítají a vypisují na obrazovku.
Program bude vypadat například takto:
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int x, y1, y2; // souradnice a pocitane funkcni hodnoty
5 for (x=-20; x<=20; x++) {
6 y1 = 2*x; // prima umernost
7 y2 = 3 + x*x; // kvadraticka funkce
8 printf("%i\t%i\t%i\n", x, y1, y2);
9 }
10 return 0;
11 }
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Základní cyklus: možnosti zápisu cyklu for
Cyklus for – syntaxe v Céčku a jemu podobných jazycích:
1 for (nastaveni; podminka; prikaz na konci cyklu) {
2 prikaz1;
3 prikaz2;
4 ...
5 }
Cyklus for pro cyklení jediného příkazu (složené závorky nejsou nutné):
1 for (nastaveni; podminka; prikaz na konci cyklu)
2 JedinyPrikaz;
Cyklus for s vynechávkami:
1 for ( ; podminka; ) for ( ; x<20; )
2 JedinyPrikaz; x += 2;
Cyklus for, který nikdy neproběhne (nesplnitelná podmínka):
1 for ( ; 1 < 0; ) cokoliv;
Cyklus for nikdy nekončící (stále platná podmínka):
1 for ( ; 0 < 1; ) cokoliv;
Cyklus for nic nedělající (extra středník – zjevně chyba):
1 for (x=80; x <= 20; x++) ;
2 printf("x je %i, trojnasobek je %i\n", x, 3*x);
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Více cyklů v sobě
Cykly lze nořit do sebe. Ukázka kódu počítajícího tabulku
dvourozměrné funkce z(x, y) = x2 − y2 (tj. povrch) pro zadaný rozsah
hodnot souřadnic x (od −20 do +20) a y (od −10 do +10):
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int x, y, z;
5 for (x=-20; x<=20; x++) {
6 for (y=-10; y<=10; y++) {
7 z = x*x - y*y;
8 printf("%i\t%i\t%i\n", x, y, z);
9 }
10 }
11 return 0;
12 }
Abychom se v našem kódu vyznali, je dobré jednotlivé úrovně cyklů řádně
odsazovat a obestoupit složenými závorkami.
Poznámka: Jazyk Python nepoužívá složené závorky, jako blok kódu se bere blok
se stejným odsazením.
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy
Více cyklů v sobě . . . pokračování
. . . a pokud chceme, aby každé dvě po sobě jdoucí isolinie (bloky dat pro
konstatní x) byly na výstupu odděleny prázdným řádkem (pro
ozřejmění struktury dat, např. pro gnuplot), pak do předešlého kódu stačí
připsat kód pro vytištění prázdného řádku po každé isolinii:
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int x, y, z;
5 for (x=-20; x<=20; x++) {
6 for (y=-10; y<=10; y++) {
7 z = x*x - y*y;
8 printf("%i\t%i\t%i\n", x, y, z);
9 }
10 printf("\n"); // přidaný příkaz pro prázdný řádek
11 }
12 return 0;
13 }
Programování F1400 + F1400a Programovací jazyk C: Základy