Fond. informatica1 parte 31 fondamenti di informatica parte 3 appunti per la laurea in Ingegneria Civile, Edile, Ambientale a.a. 2005-2006 di anna maria

fond. informatica1 parte 3 1

fondamenti di informatica parte 3

appunti per la laurea in Ingegneria Civile, Edile, Ambientale a.a. 2005-2006dianna maria carminelli [email protected]

Linguaggio C & C++

mailto:[email protected]


Struttura dei programmiCome gia’ indicato, ogni programma C o C++ è

composto da funzioni delle quali main() è la principale, punto di innesco del programma.

Gia’ nei programmi presentati si possono notare parti differenti, composte da frasi di commento, dichiarazioni, definizioni (per es. di variabili col loro nome), comandi esecutivi.

I commenti servono come documentazione del programma, essenziale per far capire a chi lo legge cosa fa il programma e come lo fa;

le dichiarazioni e definizioni permettono al compilatore di interpretare e tradurre tutte le frasi del programma correttamente come appare negli esempi indicati nel seguito.


Dichiarazioni e comandi (frasi, istruzioni) di tipo esecutivo

Le dichiarazioni relative alle funzioni, (cfr. project7) servono per segnalare al compilatore le funzioni create dal programmatore e usate nella parte esecutiva del programma, il loro tipo e quello dei loro argomenti se presenti. Si tratta di dichiarazioni simili a quelle che sono nei file header. Con tali indicazioni il compilatore riconosce e traduce le funzioni che incontra successivamente.

Con le frasi “esecutive” infine si esprime l’ algoritmo: il compilatore traduce ogni frase nel numero di istruzioni del linguaggio macchina, necessario e sufficiente per la sua corretta esecuzione.


C++: Definizione di VariabiliIl corpo di ogni funzione ha frasi

dichiarative (che possono porsi nella parte dichiarativa iniziale) ed esecutive, col significato di istruzioni, comandi (che producono la parte esecutiva).

Comunque, in ogni funzione deve essere presente la dichiarazione (in C++ si dice definizione) delle variabili usate con il loro nome (o identificatore) ed il loro tipo, PRIMA o “contemporaneamente” al loro uso.


Perche’ ?

Le dichiarazione o definizioni di ogni variabile hanno anche lo scopo di indicare al compilatore di prenotare spazio in C.M.

Quanto spazio? Dipende dal tipo di dato che la variabile dovra’ identificare e contenere.

Il tipo di dato determina la codifica del dato: fixed, floating, char ...


Gli Identificatori del C e C++sono associati alle entita’ del linguaggio

come: variabili, costanti, funzioni, tipi derivati (vedere avanti).

Regole di composizione: ogni identificatore deve iniziare con un carattere alfabetico (o con l’ underline _ , ma quest’ ultimo e’ pertinente agli identificatori del Sistema); internamente puo’ contenere caratteri alfanumerici ed anche l’ underline _ , ma non lo spazio bianco.


Totale liberta’ di scelta ?… quasi ! In ogni linguaggio esistono alcune

parole riservate (keyword) con significato preciso per il compilatore del linguaggio e quindi non usabili come identificatori normali.

Ecco le parole riservate comuni al C e C++ auto break case char const

continue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void while

In C++ ce ne sono ancora altre per es….:


keywords asm bool catch class delete friend

handle inline new operator private protected public template this throw try unsigned virtual volatile … ED ALTRE TIPICHE DI OGNI COMPILATORE

Nota: non esistono parole riservate come array e pointer nonostante entrambe le entita’ siano realizzabili in C e C++ . La loro creazione avviene usando altri costrutti tipici del linguaggio.

Da qui in poi le keyword saranno scritte in grassetto.


Tipi di datiTutti i linguaggi di programmazione hanno alcuni tipi

di dati predefiniti (fondamentali); in C e C++ sono: int per variabili di tipo intero (di almeno 2 byte);float “ “ “ “ floating-point (almeno 4byte);char “ “ “ “ carattere (1byte x car.);double “ “ “ “ float, ma in doppia precisione

, ossia di almeno 8 byte. In C++ esiste anche il tipo bool per indicare una

variabile logica (booleana) che può assumere solo i valori true(vero) e false (falso)

Questi sono i tipi base standard. Oltre a questi tipi di dati fondamentali, in C e C++ ci sono gli indirizzi di variabili (meglio: di posizioni di C.M. dove si trovano i dati identificati dalle variabili).


Il C++ e’ a forte tipizzazioneossia ad ogni entita’ del linguaggio e’

associato un tipo di dato che ne determina lo spazio di memoria necessario e il possibile uso (per es. aritmetica intera o floating-point ? cfr. Parte 1)

Oltre ai tipi fondamentali predefiniti, in C++ si possono definire tipi di dato derivati ottenuti dai tipi fondamentali con vari meccanismi per elaborare oggetti complessi: matrici, solidi tridimensionali, numeri complessi ….


Definizioni: es. in E:/carmin/Inf2005/programm1-2 Tutte le variabili utilizzate nei C++ program (o

function) in fase di costruzione devono essere definite per garantirne l’ allocazione in memoria: non usarle senza definizione !

La definizione puo’ avere la forma seguente:tipo nomi di variabili separate da virgola: es.int i, j, k, leo, lilla;float x, y, z, sup, inf, set1;Nota: il tipo intero puo’ essere anche indicato

come short int, long int, unsigned.


Inizializzazione delle var. Puo’ avvenire in 3 modi (cfr. fasi traduz. Parte2):1) alla definizione: es. int a = 7; e’ il compilatore

che pone il valore 7 nella zona di memoria identificata dalla variab. a (fase di compilazione);

2) con una frase di assegnazione nella parte esecutiva del programma eseguita durante l’ esecuzione del programma (fase di esecuzione): es. a=7; preceduta pero’ dalla frase int a;

3) con le frasi int a; ed una frase di lettura di un valore da porre in a (ancora fase di esecuzione).


RiflessioneFra le 3 possibilita’ quale scegliere ?La scelta dipende dalle condizioni, pero’ la

definizione di a come variabile significa che il suo valore e’ soggetto a cambiare nel corso del programma (altrimenti cosa sarebbe ???!) Inizializzarla a 7 significa che al primo giro del programma il suo valore deve essere 7 e quindi se e’ il compilatore ad inizializzarla si risparmia tempo in fase esecutiva.


In programm1 project4-5 appaiono le 3 possibilita’ !

I progetti di questi programmi appaiono dalle frasi di commento dei programma, ma quali sono i loro diagrammi di flusso ???! Quando la logica e’ sequenziale e gia’ illustrata, diventano superflui !

Si noti nelle visualizzazioni l’ uso delle funz. setw(n) e setprecision(n) manipolatori di posiz. e precisione del C++. Altri sono: oct, hex …!

MODIFICHE SUGGERITE: per modificare i contenuti delle variabili usare gli operatori aritmetici di C e C++:

+ addizione - sottrazione - cambio segno* moltiplicazione / divisione %restoper es. come segue:


Modifiche di project4-5 in programm1: esaminare tutto

Avendo definito: i = 12345;si puo’ modificare il suo contenuto cosi’:i = -i; // in i e’ posto l’ opposto di i che si puo’

visualizzare; oppure:

i = i*2; // in i va il prodotto di i per 2 che si puo’ visualizzare ed anche:

i = i+1; // i e’ aumentato di 1 ed anche:i = i / 3; // “ “ diviso per 3 oppurei = i % 4; // viene fatta la divisione fra l’

intero i e l’ intero 4 ed il resto e’ posto in i.


Espressioni aritmetiche Alla destra dell’ operatore di assegnazione puo’ esserci per

esempio un’ espressione aritmetica, formata da variabili e costanti collegate tra loro da operatori aritmetici che il compilatore considera con le priorita’ seguenti:

- (cambio segno) (PRIMO) * / % (SECONDO) + - = ULTIMO ! OSSIA: prima e’ calcolata l’ espressione

poi e’ assegnato il risultato! La valutazione di ogni espressione, procede secondo la

priorita’ degli operatori presenti e se essi hanno la stessa priorita’ da sinistra a destra. Il valore cosi’ ottenuto e’ “assegnato alla variabile posta alla sinistra” dell’ operatore

di assegnazione.


Parentesi e Costanti Nelle espressioni si possono usare parentesi tonde (anche

annidate) per modificare la priorita’ degli operatori … come nelle espressioni algebriche;

si possono trovare entita’ fisse del linguaggio che sono le costanti: per es. “buonasera” e’ una costante tipo testo (stringa delimitata da “); altra costante di tipo numerico floating-point e’ 3.1415923 usata in project4-5 (controllare). Ci sono poi costanti di tipo intero in base 10 (per es. 365), in base 8 (per es. 077 col valore ottale preceduto da zero), in base 16 (per es. 0xff oppure 0Xff oppure 0XFF col valore esadecimale preceduto da zero e da X o x).


Altre costantidi tipo carattere delimitate da ‘(per es.’a’ o ‘\n’ =

line feed) Chi e’ line feed ? Nel codice ASCII e’ il decimo carattere con significato di andare a capo.

Altri caratteri speciali:’\0’ NUL=fine stringa; ‘\g’ BEL=bip; ‘\t’ horizontal tab; altri …

usare il programma project71 in Programm2 per vedere le codifiche ASCII di tutti i caratteri … provare anche CTRL Z ...

NOTA: anche una costante puo’ essere identificata da un identificatore e avere un tipo, preceduto da const.


Altri esercizi

Definire una costante ottale,una esadecimalee convertirle in decimale (usando l’

algoritmo noto!);LEGGERE UN VALORE INTERO

DECIMALEed usarlo come nuova base per

convertirci le costanti definite…


Remember 1Se una costante serve in una sola frase del

programma non occorre dichiararla come costante;per es. per calcolare la lunghezza della circonferenza

del cerchio di raggio r, si può scrivere:float circo, r;cin >> r;circo = 2* 3.1415927 *r; cout<< circo;se invece serve in diverse frasi del programma, (per

es. se occorre calcolare anche l’ area del cerchio) è MEGLIO definire:

pg=3.1415927; (o anche con #define pg 3.1415927) e poi usare pg per calcolare area e circonferenza.


Remember 2Le costanti si possono definire anche tramite il

precompilatore con #define (vedere project3 in programm1)

Le frasi esecutive del programma scritto in un qualsiasi linguaggio di programmazione come il C++ sono tradotte in istruzioni del linguaggio della macchina (parte 5) col significato di comandi come Somma, Trasferisci …

le frasi dichiarative diventano comandi particolari, diversi dai precedenti, del tipo: riserva una zona di C.M.

i commenti sono tradotti in binario col codice ASCII, ossia alla maniera di costanti alfanumeriche (stringhe)


Il tipo puntatore a carattereappare nell’ esempio della stringa di

project8.cpp const char* benvenuto = “sono una stringa per il main”. In C o C++ una stringa di caratteri delimitata da 2 virgolette viene memorizzata con una costante stringa formata da una successione di caratteri (codice ASCII): essa termina col carattere ‘\0’ che e’ inserito automaticamente dal compilatore. Nell’esempio l’ indirizzo del primo carattere, dal compilatore e’ posto in benvenuto che diventa il puntatore alla stringa.


Registro P di 4 bit => 16 locazioni (byte) indirizzabili

CPU = “Ragnetto”

REG. P.

Central Memory

0000

0001

1111

Registro P.= Pointer o

i.C.=Istruction Counter


PuntatoriLa loro importanza specialmente per il C++ e’

notevole. Il puntatore indica un indirizzo di C.M. ed e’

rappresentato simbolicamente da una freccia.Una variabile di tipo puntatore e’ destinata a

identificare e contenere solo indirizzi.Per indicare al compilatore che la variabile e’

di tipo puntatore non si usa una nuova parola riservata, ma il tipo del valore puntato seguito da un asterisco e dal nome del puntatore: es. char* benvenuto


EsempiScrivendo: int kika = 5; si definisce kika come

una variabile intera e si inizializza con 5. Un puntatore ad un intero si definisce: int *pk; col significato che pk puo’ contenere solo indirizzi di variabili intere; con char *pl; si definisce pl come un puntatore a carattere (per es. come benvenuto) e cosi’ via. Pulizia concettuale: un puntatore definito come puntatore ad un tipo deve sempre contenere indirizzi di varabili di quel tipo!!!

Inizializzare un puntatore non e’ cosi’ semplice come inizializzare un intero: per farlo si puo’ usare l’ operatore unario & col significato di indirizzo di


Esempi degli operatori & e * Avendo: int kika = 5, j; int *pk; si puo’ porre:

pk = & kika; dando cosi’ a pk l’ indirizzo di kika. (Si può anche prenotare memoria per l’ intero puntato da pk con la funz. malloc, new… cfr. ultima parte)

Ma posto pk = & kika; pk identifica kika che a sua volta identifica la zona di memoria contenente 5: c’e una sorta di catena ! Quindi per arrivare a 5 si puo’ usare kika, ma anche usare pk purche’ preceduto dall’ operatore * che, sui puntatori, attiva un’ operazione di indirezione come indicato nello schema successivo da dove si deducono “equivalenti”: j = kika; j = *pk; a j e’ assegnato 5


1 1000 1004

100A

Addr.16 C.M.Schemino dello stato di C.M. dopo:kika = 5; pk = &kika; // & estrae l’ indirizzo di una

variabile int o char o float o double, * estrae il contenuto di un indirizzo ossia il

contenuto dell’ indirizzo contenuto in un puntatore come pk.

Kika 10 0A16

00000000000001012

Pk 100416


Esempi delle varie codifiche per tipi diversi sono in

project6 di programm2project6.cpp e’ la versione monoblocco del

programma sulle codifiche ed e’ subito da vedere e capire tramite i commenti inseriti.

Per introdurre l’ uso di funzioni ci sono i programmi project7-8 e project71 anche se le funzioni li’ presentate lavorano su variabili globali.

La versione project11 in programm3 è strutturata a blocchi con l’uso di funzioni che si vedranno piu’ avanti.

Vedere E:/carmin/Inf2005/programm2 e E:/carmin/Inf2005/ programm3.


Esercizi e ...Scrivere un programma in C++ in cui la parte

elaborativa consiste nella lettura e somma di 3 valori numerici (letti da Input). Il totale deve essere visualizzato. I valori numerici possono essere interi o Floating_point. Scrivere un altro programma ove, letti 2 valori float, calcoli le somme per difetto e per eccesso dei 2 valori e le restituisca al main.

….e se i valori numerici fossero 100 ?….e se il numero dei valori numerici fosse

incognito ?


Elaborazione ciclica (iterativa)Le domande precedenti servono ad introdurre

le frasi iterative che permettono di realizzare cicli ossia di ripetere una frase o un blocco di frasi (nell’ es. precedente: lettura e somma di valori numerici in numero variabile).

Le frasi sono:for …; while … ; do … while; (del while è già stato presentato un esempio in project71)

Seguono sintassi e diagrammi di while … ; do … while; e per il for …; quale formato ?


La sintassidi un tipo di frase stabilisce la forma generale,

il costrutto cui occorre attenersi nello scrivere frasi di quel tipo.

Per il for la sintassi e’ la seguente: for(<espress.1>;<espress.2>;<espress.3>)

<frase>;dove: <espress.1> inizializza la var. di controllo del

ciclo; <espress.2> condizione di fine ciclo; <espress.3> incrementa la var. di controllo del

ciclo; <frase> e’ la singola istr. o il blocco di istruzioni da ripetere. Ogni espressione puo’ mancare ! Esempi in project6 e project11 di programm2-3 e...


Esempio e significatodella frase for:for (int i=1; i<=3; i=i+1) {cout << endl; … }cin >> a; ….1) assegna ad i il valore 1;2) controlla che risulti i<=3;3) se la condizione e’ vera: esegui la frase o il

blocco di frasi tra le { } (qui vai a capo), aumenta i di 1 e riprendi ad operare dal punto 2);

4) altrimenti ( i>3 ) esci dal ciclo ed esegui la frase successiva al for (qui cin >> a).


Il for si usa quando il numero di ripetizioni e’ noto: esempio

somma =i= 3 in C o C++ come segue:int somma =0, inc =3, max =23, i;for (i=0; i<max; i=i+1) somma = somma+inc;cout << “\nla somma e’: “ << somma;L’ addizione di inc a somma e’ ripetuta max volteIn C e C++ ogni espressione del tipo i=i+1; si

puo’ scrivere con i++; (analogamente i--;) le espressioni del tipo somma = somma+inc; si possono scrivere con somma += inc; (analogamente x*=n; invece di x=x*n; e cosi’ pure le altre operazioni.)


La funzione Fattoriale di n

Dato l’ intero n>0, il suo fattoriale n! è definito dal prodotto 1*2*3*… *n. Per convenzione: 0!=1 ed i fattoriali dei numeri negativi non sono definiti. La funzione fattoriale indica il numero delle permutazioni di n oggetti e cresce molto rapidamente.

Fare un programma in C++ strutturato in sottoprogrammi che legga un valore n (0<n<10), calcoli il suo fattoriale usando la frase for e lo visualizzi.


Altri esercizi

Scrivere un programma in C++ che esegua la successione dei numeri interi da 1 a 100;

Scrivere un programma in C++ che esegua la successione dei numeri interi negativi da -2 a -50;

e poi quella dei numeri positivi dispari da 1 a 100;….


Sintassi e significato del while Esempi in Programm4 project14-16

while (<Condizione>) <Frase>fintantoche’ la Condizione e’ vera la Frase

viene eseguita: si esce dal ciclo passando alla FraseSucc. quando la Condizione diventa falsa;

si utilizza quando non si conosce il numero di ripetizioni da effettuare, per es. sapendo che int x >0 ma non quanto vale x si puo’ scrivere:

while (x >0) {cout<<“\nx ancora>0”; x--; }la Condiz. e’ esaminata prima dell’ esecuzione

della Frase.


Sintassi e significato del do ... While es. in Programm4 project17

do <Frase> while (<Condizione>)la Frase viene eseguita per tutto il tempo che

la Condizione e’ vera: si esce dal ciclo quando la Condizione diventa falsa.

si utilizza quando non si conosce il numero di ripetizioni da effettuare, per es. sapendo che int x 1 ma non quanto vale si puo’ scrivere:

do {cout<<“\nx ancora>0”; x--; } while (x >0)

la Condiz. e’ esaminata dopo l’ esecuzione della frase: ecco perche’ nell’ es. deve essere x 1.


Diagramma di: while(Condiz.) {Frase}

Condiz.False

True

FraseSucc.

Frase

Diagramma di: do{Frase} while (Condiz.)

Condiz.

False

FraseSucc.

FraseTrue

Esempi in programm4: project14-15

Esempio in programm4: project16


Ripensando al ciclo del DOS ...Operazioni svolte:1) Accensione & bootstrapping2) Ricerca e caricamento DOS3) Esecuzione di autoexec.bat (inizializzazione!)

4) Prompt e attesa di un comando6) Esecuzione del comando7) Ritorna a 4)

4) 6) 7) => CICLO INFINITO !!!


Ciclo Infinito: tipico della Shell dei S.O. come si scrive in C o in C++ ? La frase 7)

Ritorna a 4) potrebbe essere scritta con un goto quattro; con quattro posto come etichetta della frase 4) ossia cosi’:

quattro: Esegui(prompt); //qui quattro = label Aspetta(comando); Esegui(comando); goto quattro; ...ma il goto NON E’ una frase BEN VISTA

dai... “Programmatori Strutturati” ! Meglio usarla solo per andare a segnalare errori …. e allora?


CICLO INFINITO: possibilita’ ed … altro

1) For (;;) 2) while (1) { ... } 3) do { ... } while (1) … ma perche’ ?? RIFLETTERE !… e poi avendo alcuni cicli infiniti nel

proprio progr. invece di ripetere per ogni ciclo una delle 3 frasi cosa si puo’ fare ? Ricordare #define ….


Esempio di un ciclo infinitoEs. #define forever For (;;) Una volta cosi’ definito si puo’

usare nel proprio programma forever invece di For (;;) …

cosi’ per il ciclo del DOS: forever{Esegui(prompt); Aspetta(comando); Esegui(comando);}

Un altro esempio in Programm4 project17 qui di seguito …

Collegamento a Project17.exe.lnk


/* PROGRAM provo_while infinito; INIZIO DOCUMENTAZIONE:

Il programma in versione monoblocco deve solo mostrare l'uso di un while infinito per la ripetizione di una stampa interrotta quando e‘ True la condizione nella frase if. La condizione e' True se la funzione kbhit() NON restituisce 0. Cio' si verifica solo alla pressione di un tasto. Fare il programma in versione strutturata a moduli con la funzione tastosi che attiva kbhit(). */#include "iostream.h" // Libreria: Standard I/O del C++#include "conio.h" /* Libreria: Conform.I/O del C */main (){ /* Inizio Modulo principale */ clrscr(); while (1)

{ cout<<"\ndammi un carattere:"; if (kbhit()) break; } cout<< "\nFINE";

return 0;} /* Fine Modulo principale */


Elaborazione condizionaleLa condizione che appare nella frase while e’

tipica delle scelte che intervengono nello svolgimento di programmi.

La scelta di una condizione permette di interrompere la sequenzialita’ delle operazioni: in base al valore della condizione un blocco di frasi puo’ essere eseguito o no; tra 2 blocchi puo’ essere scelto uno per l’esecuzione e saltato l’ altro; ci puo’ anche essere un annidamento di scelte…

Scelta essenziale per trovare i numeri dispari!


Scelte e frase if … sintassi, significato ed esempi

if (< condizione >) frase1;se la condizione e’ vera esegui la frase1 che

puo’ essere semplice o composta; es. di frase semplice:

if (j>0) cout << “j e’ positivo”;if (< condizione >) Frase1; else Frase2;se la condizione e’ vera esegui Frase1,

altrimenti esegui Frase2; poi prosegui con la Frase in sequenza, come indicato nel diagramma seguente.

es. if (j>0) cout << “j e’ positivo”; else cout << “j e’ minore o =0”;


Diagramma: if(condiz.) {Frase1} else {Frase2}

Condiz.

L’ else puo’ mancare: se manca l’ else, la freccia da

Frase1 porta a Frase2. Project14 in program4 ha vari else…(fra 2 diapo)

Frase1True

False

Frase

Frase2


Frasi if annidate: selezione multlipla, ma ...

if (< condizione 1>) <frase 1>; else if (< condizione 2>) <frase 2>;else if (< condizione 3>) <frase 3>;…..else if (< condizione n>) <frase n>;else frase n+1; // qui puo’ andare male …Ricordare che <frase i> e’ una singola istr. o

in generale un blocco di istruzioni: segue esempio … ma usare con cautela if annidati !!!


Esempio con operatori != (diverso), == (uguale)e >maggiore

{// ricordare: EOF = CTRL-Z char c;while ((c=getchar()) != EOF) if (c==‘a’) cout<< “ primo carattere\n”; else if (c==‘b’) cout<< “secondo car.\n”; else if (c==‘c’) cout<< “terzo car. \n”; else if (c>‘c’) cout “carattere imprevisto\n”;} //vedere prg. project14 in programm4, ma

meglio usare switch.


Operatori relazionali== il primo operando e’ uguale al secondo!= “ “ “ “ diverso dal “> “ “ “ “ maggiore del “>= “ “ “ “ “ o uguale al “< “ “ “ “ minore del secondo<= “ “ “ “ “ o uguale al “ATT.ne operatore di uguaglianza ==: NON

confonderlo con l’ operatore di assegnazione!!


Ma sono tutte accessibili le variabili e le costanti?

Quando la definizione delle variabili (o costanti) viene fatta all’ esterno di tutte le funzioni, le variabili sono dette globali: ad esse si puo’ accedere con qualunque istruzione di una qualsiasi funzione componente l’ intero programma C o C++.

Invece se le variabili sono definite all’ interno di una funzione sono dette locali alla funzione: ad esse si puo’ accedere solo dall’ interno della funzione.


L’ esempio in project8 (program2)

mette in luce anche la globalita’ e la localita’ dell’ ambiente di una funzione o programma.

L’ ambiente locale si intende formato da tutte le entita’ dichiarate e definite dentro la funzione.

In project8.cpp l’ ambiente locale al main si compone della sola const char* benvenuto che e’ usabile, visibile solo all’ interno del main, mentre la const char* bene e le var. car e num esterne al main e a tutte le altre funzioni formano l’ ambiente globale e sono visibili e usabili in ogni funzione.


/*Variabili e costante Gobali usabili in tutti i MOduli*/ int num; char car;const char* bene= "Sono bene una costante globale"; /* Dichiarazione dei Prototipi dei MODULI usati */ void leggi(); void scrivi(); void elabora();

void attendi(); main() { /* Inizio Modulo principale e dichiarazioni: ambiente

locale del main */ const char* benvenuto= "Sono benvenuto

costante locale al main"; /* INIZIO Parte esecutiva */ clrscr(); cout<<"\n Costanti locale benvenuto, bene globale)"; cout << "\n" << benvenuto; cout << "\n" << bene; ....


…..void scrivi() /*Intestazione delle funzione scrivi */ /* Visualizza le costanti ed il carattere <> 0 col

suo valore numerico: variabili globali utilizzate: car, num */ { /* Inizio scrivi */ cout << "\nsono in scrivi posso scrivere bene,

ma benvenuto ?"; cout << "\n" << bene <<endl; // cout << "\n" << benvenuto <<endl;cout << "\n";cout<< "Carattere letto e Valore numerico

corrispondente: "<< car<<" "<< num; } /* Fine scrivi*/ …..


Printf: un esempio delle funzioni di libreria del C

E’ gia’ stata usata e come appare evidente dal suo uso ed effetto, si tratta di una funzione della libreria Lib del C ossia di un segmento di codice (che permette di usare il video per visualizzazioni) e quindi puo’ essere eseguito piu’ volte nel corso del programma. Questo segmento di codice e’ stato isolato dai Sistemisti della Borland ed il suo prototipo e’ disponibile nel file “header” <stdio.h> del C.


Primi esempi di funzioni voidscritti come esempi di funzioni per strutturare

bene i PROGRAMMI sono in programm2 project7-8. Sono le funzioni: void leggi(), void elabora() void scrivi(), void attendi().

Si tratta di funzioni create dall' utente che lavorano su variabili globali (uso dell’ ambiente globale): non hanno ne’ tipo (sono indicate come void), ne’ argomenti.

Si tratta di un uso improprio delle funzioni e dei sottoprogrammi in generale, adottato nei primi esempi soltanto per evidenziare le componenti funzionali di un programma.


Scope di un’ entita’Scope puo’ essere tradotto con raggio d’

azione e significa l’ insieme di codice in cui una variabile o una costante e’ visibile e quindi usabile in modo corretto.

=> lo scope dell’ ambiente globale comprende il main, le funzioni, tutto il codice che sta sullo stesso file del main;

=> lo scope dell’ ambiente locale si esaurisce nella funzione di appartenenza;

=> lo “scope” del precompilatore e’ tutto il file in cui si richiama !


( … ma a chi giova la modularita’ dei programmi ?

Il problema della globalita’ e della localita’ delle variabili di un programma non esisterebbe se il programma non fosse strutturato a moduli, ma monoblocco: pero’ questo modello non va.

Esempi di programmi monoblocco sono i primi in program1..

Dagli esempi elementari appare poco la convenienza della modularita’ che diventa essenziale se aumenta la complessita’ dei programmi.

Di tutto cio’ si parlera’ +avanti.


Una pausa di riflessioneUno degli scopi del corso e’ imparare a

programmare usando il linguaggio C++. Ossia l’ accento va su imparare a programmare.

Per questo e’ necessario capire come deve essere fatto un programma e la lettura e analisi di programmi scritti da altri aiuta a capirlo.

L’ organizzazione a moduli dei programmi vuole evidenziare le funzionalita’ di ogni programma: lettura dati, loro elaborazione, stampa risultati.

Di cio’ bisogna ricordarsi quando si scrive un programma.


La riflessione termina con un nuovo programma in C++

da fare usando alcune frasi finora presentate.Progetto logico: il prg. deve leggere 2 valori interi da

assegnare alle variabili Base e Altezza e visualizzarli;calcolare le aree del rettangolo, triangolo (Base *

Altezza/2), del quadrato costruito sulla Base e del quadrato costruito sull’ Altezza, del cerchio di raggio = Base, Altezza o con un valore del raggio da leggere;

visualizzare le aree.Fare un programma monoblocco ed uno strutturato a

moduli (funzioni appena saranno presentate.)


Variabili globaliL’ambiente globale si puo’ schematizzare

come lo strato piu’ esterno di un sistema ad anelli concentrici.

Tutte le funzioni rappresentate dagli anelli interni lo possono vedere e usare, ma ne diventano dipendenti.


Variabili localiPer rendere indipendente ogni funzione

occorre sganciarla dall’ ambiente globale e comunicarle i dati su cui lavorare ad ogni sua attivazione.

Lo schema che si puo’ considerare e’ quello di 2 entita’ (scatole) che comunicano tra loro: la prima attiva la seconda inviandole i dati su cui lavorare e questa le restituisce il risultato che ha calcolato (per esempio con una sua variabile . locale).1 2


Indipendenza delle funzioniLa funzione o sottoprogramma in genere

e’ lo strumento che ha permesso lo sviluppo di quantita’ enormi di software (esempio tipico le librerie) e deve lavorare indipendentemente dall' ambiente globale e dal programma che lo attiva.

Per essere indipendente, il sottoprogramma ha bisogno di variabili e strutture dati in generale, per identificare i dati su cui deve lavorare al suo interno.


Sottoprogrammi parametrici Il sottoprogramma per identificare e scambiare dati

con l’esterno usa il meccanismo degli argomenti (dichiarati nella sua intestazione) che prendono il nome di parametri formali. Le frasi componenti il suo corpo utilizzano questi parametri formali.

Quando il sottoprogramma e’ attivato per es. dal main i parametri formali diventano il veicolo di trasporto delle informazioni che il main vuole comunicare al sottoprogramma e/o ricevere da questo.

(Nel corpo del sottoprogramma possono essere usate anche altre variabili e strutture dati con compiti provvisori e circoscritte al solo sottoprogramma: queste appartengono all’ ambiente LOCALE del sottoprogr. definito e usabile solo al suo interno.)


… ma, perche’ sottoprogrammi ? La motivazione del nome sta nel loro uso. Si

tratta in generale di programmi (software) che vanno in esecuzione solo se vengono attivati o richiamati da altri programmi.

Anche il main program va in esecuzione solo se qualcuno lo chiama, ma costui puo’ essere solo l’ utente o il S.O. non una qualsiasi funzione definita ad un livello a lui sottostante.

Invece qualsiasi sottoprogramma sottostante il main, puo’ attivare gli altri ed anche se’ stesso, (ricorsione =definizione di un oggetto con versioni più semplici dell’ oggetto stesso) ma non il main!


Compiti dei sottoprogrammi Il programma che chiama o attiva un

sottoprogramma perche’ effettui il compito per cui e’ stato costruito (per es. visualizzare una variabile), deve fornire al sottoprogramma i dati da elaborare (per es. la variabile da visualizzare).

Cio’ viene effettuato nella frase di attivazione specificando, dopo il nome del sottoprogramma e tra parentesi tonde, i nomi dei dati al posto dei parametri formali: questi si dicono parametri effettivi e sostuiscono i parametri formali tramite un meccanismo Hard-Soft.


I motivi per l' introduzione dei sottoprogrammi. 1)

1) Si inserisce una sola volta il codice del sottoprogramma (per es. la printf e’ un pezzo di codice di circa 1000 istruzioni che se si dovessero scrivere al posto del richiamo printf .... porterebbero i programmini di stampa a lunghezze grandiose!) Cio provoca: RIDUZIONE di CODICE sorgente ed eseguibile con conseguente maggior velocita’ di esecuzione.


I motivi per l' introduzione dei sottoprogrammi. 2) 3)

2) Il proprio sottoprogramma una volta scritto in modo appropriato, risulta indipendente da qualsiasi programma e puo’ essere utilizzato tante volte e da tanti programmi. (INDIPENDENZA)

3) Un sottoprogramma realizzato da professionisti ad alto livello (e quindi in modo ottimale !!) puo’ venire usato da milioni di utenti e milioni di volte. (OTTIMALITA’)


I motivi per l' introduzione dei sottoprogrammi. 4)

4) I meccanismi di attivazione e le rigide regole di utilizzo del sottoprogramma, di cui solo il nome ed i tipi dei parametri formali sono visibili all' esterno, permettono PULIZIA CONCETTUALE E SOSTANZIALE nella costruzione di software: cio’ significa che con l'uso corretto dei sottoprogrammi si ottiene un codice di buona qualita’, facile interpretazione ed uso. E' il primo passo verso la chiarezza e facilita’ di documentazione che sono gli obiettivi dell' Ingegneria del Software.


Meccanismi HardwareL' importanza di questi benefici ha fatto si’ che

tutti gli elaboratori, fin dalla prima generazione, contengano istruzioni macchina per eseguire l' attivazione , il richiamo di un sottoprogramma. Questo in linguaggio macchina e’ realizzato tramite un salto dal MODULO chiamante a quello chiamato lasciando pero’ MEMORIA del punto di ritorno a cui diventa possibile tornare dopo aver eseguito il modulo attivato. Queste istruzioni pero’ riguardano il linguaggio macchina che sara’ trattato in seguito (cenni in parte 5).


Frasi di “va e torna”Semplificando si tratta di istruzioni macchina di

salto al sottoprogramma chiamato e di ritorno al (sotto)programma chiamante. Ma nei linguaggi avanzati come il C, C++, Fortran, Pascal l’ attivazione di sottoprogrammi ha frasi diverse. Qui interessano le frasi del C e C++ per la definizione dei moduli e la loro attivazione che il Compilatore traduce nelle opportune istruzioni macchina di salto a e ritorno da sottoprogramma.


Regole del C e C++ (gia’ viste !)Un sottoprogramma (subroutine) non puo’ essere

attivato se non e’ stato dichiarato all’ inizio: la dichiarazione si effettua indicando il seguente prototipo del sottoprogramma:

[type] subroutine name (arguments type ); NOTA: tipi (non nomi degli argomenti) separati da

virgola!! es. int elabora (char, int); oppure void calcola(int, float*, float);I tipi degli argomenti indicati nel prototipo sono

condizionanti: i parametri effettivi e formali del sottoprogr. devono corrispondere a loro in numero, tipo e ordine.


Attivazione in C e C++ Chi attiva il sottoprogramma? qualsiasi altro

[sotto]programma: il main per es. ma non solo il main, anche le altre funzioni si possono attivare tra loro.

Come si attiva un sottoprogramma? scrivendo nel programma chiamante il nome del sottoprogramma seguito dai parametri effettivi separati da virgola e racchiusi tra parentesi tonde: es. calcola (100, p*, 3.14);

Da RICORDARE però che il prototipo di calcola DEVE essere inserito tra le dichiarazioni GLOBALI


In C e C++, dopo aver inserito il prototipo di una funzione la sua definizione inizia con l’ intestazione

(prima frase) dove arguments list e’ la sequenza dei parametri formali separati da virgola (tipo e nome); segue il corpo come qui sotto indicato:

type function name (arguments list){declarations; function body with the use of the arguments return(expression); /* type function name = type expression */ } Il sottoprogram. che NON usa il suo nome per

restituire valori e’ di tipo void ( procedura), le funzioni sono di tipo int, float, … ecc.


Funzioni & Procedure In C e C++ se il sottoprogramma e’ una

funzione il risultato di uscita e’ affidato al nome della funzione stessa. Ossia in ogni Funzione il NOME e’ il veicolo di attivazione e di trasporto del risultato in essa calcolato.

Se il sottoprogramma e’ piu’ generale (tipo procedura Pascal) il NOME e’ il veicolo di attivazione, ma i risultati di uscita possono essere posti nei parametri formali purche’ sia usato il passaggio per indirizzo (cfr.+avanti).


funzioni e procedure: esempiLe funzioni del C o C++ sono monodrome ossia

restituiscono un singolo valore, come in matematica y=log(x), e quindi il nome della funzione (che e’ un identificatore come quello di ogni variabile) identifica anche il risultato.

Le procedure del C o C++ iniziano e sono attivabili analogamente alle funzioni col loro nome, ma restituiscono alcuni valori ad es. somma, media e varianza di un gruppo di dati: 3 valori che non possono essere identificati da una sola entita’, (il nome!!!) ma da 3 che quindi devono essere poste tra i parametri di scambio.


Es. funzione con nome elabora in project9.cpp di Programm3

int elabora (char carattere) /*in questa intestaz. -preceduta dal prototipo int elabora(char)- la lista degli argomenti e’ di un solo argomento se no sarebbero separati da virgole */

{ int n; // n e’ variabile locale di elabora n=(int) carattere; // function body ... return(n); /* oppure return n che e’ int come

elabora: il nome elabora diventa il veicolo per restituire il valore calcolato. Invece per funzioni di tipo void niente return cfr. esempio diapo seg.*/

}


void scrivi() /* Visualizza il carattere <> 0 col suo valore numerico:

variabili globali utilizzate: car, num */ { /* Inizio scrivi */cout << "\nCarattere letto e Valore numerico corrispondente: ";cout << car <<" "<< num; } /* Fine scrivi senza return !!!*/

int elabora(char carat) /* Esegue la conversione di carat (parametro) nel

valore numerico corrispondente secondo il codice ASCII e lo restituisce al programma chiamante nel nome elabora */ { /* Inizio elabora */

int n; /* var. locale di elabora */ n = (int) carat; return (n); /* il valore di n viene restituito al main

*/ /* affidandolo al nome elabora=veicolo di

trasmissione */ }


FunzionamentoQuando l'istruzione contenente l’ attivazione

viene eseguita, il controllo delle operazioni passa dal programma chiamante al programma chiamato che viene eseguito

o fino alla fine o fino al primo return. (....ce ne possono

essere piu’ di uno!)In C, C++ (a differenza di altri linguaggi come

il Pascal) le funzioni non possono essere innestate una dentro l' altra: sono tutte allo stesso livello che si puo’ considerare sottostante il livello del main. => E’ impossibile attivare il main da un suo sottoprogramma!


Funzionamento e regoleAl main il controllo delle operazioni arriva

all' inizio (per es. dal S.O.); dal main passa al primo sottoprogramma chiamato; da questo puo’ passare ad un altro sottoprogramma o tornare al main per effetto di un return o della fine del sottoprogramma stesso, e cosi’ via.

Gli argomenti presenti nell’ intestazione del sottoprogramma (i parametri formali) sono nomi di variabili separati da virgole e preceduti dal tipo. Per scrivere il corpo del sottoprogr. si usano i suoi parametri formali. I parametri effettivi devono corrispondere in numero, ordine e tipo ai parametri formali che all’ attivazione sostituiscono.


void scrivi(char c, int n) /* Visualizza il carattere <> 0 col suo valore numerico:

parametri utilizzati: c, n */ { /* Inizio scrivi */cout << "\nCarattere letto e Valore numerico corrispondente: ";cout << c <<" "<< n; } /* Fine scrivi senza return !!!*/

/* INIZIO parte dichiarativa */#include "stdio.h" /* Libreria richiesta: Standard Input-Output */#include "conio.h" /* Libreria richiesta: I/O confor.*/#include "iostream.h" // " " I/O del C++

/* Dichiarazione dei Prototipi dei MODULI usati */void scrivi(char,int);int elabora(char); ….

……… main(){int num; char car;…..// LETTURA DI car num=elabora(car); scrivi (car,num);….


Visibilita’SOLO il NOME del sottoprogramma ed il TIPO

dei suoi parametri formali sono VISIBILI nel prototipo ossia all’ esterno del sottoprogramma: rappresentano l' INTERFACCIA del sottoprogramma !

INVISIBILI all' esterno del sottoprogr. sono i NOMI delle variabili locali e dei parametri formali del sottoprogramma: meccanismo di PROTEZIONE. Conseguenza:=>Variabili del sottoprogram. con lo stesso nome di quelle del main sono diverse.


Il passaggio_informazioni tra moduli non si basa sul nome

dei parametri formali, ma sulla loro posizione !! Il passaggio dei parametri effettivi da chiamante a chiamato puo’ avvenire:

1) per valore: non sono le variabili ad essere trasferite, ma il loro CONTENUTO che e’ copiato nel parametro formale corrispondente. Da cio’ segue che i valori delle variabili del programma chiamante non vengono modificati dall' attivita’ del sottoprogram. che lavora sui suoi parametri formali contenenti una copia dei parametri effettivi. E’ il passaggio standard, ma...


Il passaggio per valore e’ un MECCANISMO pulito, ma sprecone: duplica i

valori delle variabili ! Se venisse applicato anche a tabelle (array) di 10000 e piu’ elementi ci sarebbe uno spreco enorme di memoria… Si ottiene nel modo descritto dall’ esempio:

es. prototipo: int elabora (char); intestazione (prima frase del sottoprogramma):

int elabora (char carattere) con carattere = parametro formale di elabora;

attivazione (nel prg. chiamante): num=elabora (car); con car e num = variabili

definite da: char car; int num; nel prg. chiamante.


Il passaggio di parametri 2) per indirizzo: non sono trasferiti i valori

delle variabili, ma il loro INDIRIZZO che e’ copiato nel parametro formale corrispondente. Da cio’ segue: il sottoprogramma lavora sempre sui suoi parametri formali, ma questi ora contengono gli indirizzi delle variabili e quindi l' attivita’ del sottoprogram. puo’ modificare le var. originali e/o inserirci dati! ogni modifica si riflette sull' originale! E’ un meccanismo meno pulito, ma non sprecone! In C e C++ e’ obbligatorio per vettori, array e strutture.


Il passaggio per indirizzosi usa talvolta nelle procedure di lettura

come qui descritto:es. prototipo: void leggi ( int *); // l’

argom. e’ di tipo puntatore a intero intestazione: void leggi ( int *pu) //il

parametro formale pu e’ un puntatore a intcorpo: { cin>>*pu; }attivazione: leggi (&num); con la var num definita nel prg. chiamante da: int num; e con &num indirizzo di num, indirizzo

copiato nel param. pu di tipo puntatore a int.


Altro esempio di passaggio per indirizzo che

si ottiene come qui descritto per la funz. cambiaes. prototipo: int cambia ( char *); // l’ argom. e’

di tipo puntatore a carattere intestazione: int cambia (char * puntacar) // il

parametro formale puntacar e’ un puntatore a char attivazione: num = cambia(&car); con

le var. car e num definite nel prg. chiamante da: char car; int num; e con &car indirizzo di car indirizzo copiato nel param. puntacar di tipo puntatore a char.

In C++ c’e’ anche il passaggio per riferimento concettualmente simile a quello per indirizzo.


I/O di un sottoprogrammaIl passaggio di parametri evidenzia il ruolo dei

parametri stessi: un sottoprogramma per lavorare deve ricevere in ingresso i dati da elaborare e deve restituire in uscita i risultati prodotti. (NOTARE CHE questo principio vale per ogni tipo di programma o sottoprogramma ! Si vedra’ che anche il main ha possibili argomenti.)

Tra i parametri si distinguono dunque quelli di ingresso e quelli di uscita, di Input e di Output: i primi sono i valori dati e sono passati di norma per valore, i secondi per indirizzo: sono i risultati …ma talora i parametri sono di Input e di Output insieme (cfr. project12 in programm3 e diapo seg.)


void scambia(int *x, int *y) /* Esegue lo scambio del valore numerico puntato da x con il valore puntato da y */ { /* Inizio scambia */ int com; /* variabile LOCALE di comodo per fare lo scambio: sempre necessaria per scambiare valori*/ com = *x; // pone il valore puntato da x in com *x = *y; /* sovrappone il valore numerico puntato da y nel posto di memoria puntato da x .....! */ *y = com; /* sovrappone il valore numerico in com nel posto di memoria puntato da y: scambio effettuato! */ } /* Fine scambia */


Attivazione di scambiaCome si fa ?Semplicemente scrivendo il suo nome seguito dai

parametri effettivi. Per es. volendo scambiare 10 con 100 si può scrivere

scambia (10,100) ?NO!!! i parametri devono corrispondere al tipo

dichiarato nel prototipo che indica 2 puntatori come parametri: quindi occorre porre 10 in x e 100 in y e poi scrivere scambia(&x,&y); (x=10; y=100;)

…e se scambia fosse una funzione che restituisce un char (S per scambio fatto, N per scambio saltato) ?

char scambia(…) va attivata con char c =scambia(…) che ritorna un carattere da assegnare a c.


REMEMBER

In ogni Funzione il NOME e’ il veicolo della sua attivazione e di trasporto del risultato in essa calcolato.

In ogni Procedura il NOME e’ il veicolo della sua attivazione: il trasporto dei risultati in essa calcolati e’ generalmente affidato a parametri passati per indirizzo.

Esempi in programm3: project9-13


RiflessioneQuando si usera’ una procedura con prototipo

come void calcola(int, float*, float*) e quando si usera’ una procedura con prototipo

come float valcalcol(int, int*, float*)e quando si usera’ una procedura con prototipo

come int valori(int*, float*,float, float)??? (Vedere anche gli esercizi proposti nella diapo 29)


A proposito delle funzioniA qualcuno piace scrivere in C o C++ i

programmi alla maniera dei programmi Pascal dove la funzione principale (ossia il main) si pone alla fine dell’ intero programma facendola precedere dalle altre funzioni. In tal modo, con alcuni compilatori (per es. TURBOC) si possono omettere le dichiarazioni delle funzioni dato che il compilatore le riconosce via via che le incontra. E’ conveniente ? Lo SEMBRA, ma e’ meglio NON seguire questo metodo.

Perche’ ?


Impostazione da evitare per 2 motivi

Il primo motivo e’ che ogni funzione puo’ attivare anche funzioni definite successivamente e quindi, se non dichiarate, ignote al compilatore che non le sa riconoscere;

il secondo riguarda la modularita’ tipica del C, C++ che permette di compilare separatamente le varie funzioni (per es. su file diversi come le funzioni di libreria). Cio’ si puo’ realizzare meglio se si dichiarano inizialmente al compilatore le funzioni che il programma richiede.


Selezione multipla e frase switch: sintassi ed esempio switch (<espressione>){ case <costante 1>: <frase 1>; break; case <costante 2>: <frase 2>; break; ...case <costante n>: <frase n>; break;default: <frase> }Ricordare che <frase i> e’ una singola

istr. o in generale un blocco di istruzioni


Significato anche di default e break: programm4 project18-21

E’ calcolata (<espressione>) che ha la funzione di selettore e deve essere integrale (int o char)

se il risultato e’ il valore <costante i> viene eseguita la <frase i> associata e quindi break fa uscire dal blocco di switch; se mancasse break verrebbero eseguite tutte le frasi seguenti la i-esima: un perdi-tempo assurdo !

Invece se il risultato non corrisponde ad alcuna <costante i> viene eseguita la frase associata a default e si esce dal switch: questa e’ una clausola opzionale, ma comoda.


Break e altroLa frase break si può usare anche in cicli while, do…

while, for: vedere project 20 - 22 di programm4 dove si esce con un break da un ciclo infinito come qui riportato più semplicemente con la funzione (prototipo) int leggo(); Come scriverla?

forever { num = leggo(); // il valore digitato è assegnato a

num scriv_inter(num); // passaggio per valore switch (num) { case 1: cout <<"\nnumero 1 e ris: "; ris =

elabora(num); cout <<ris; break; case 2: cout <<"\nnumero 2 e ris: "; ris =

elabor1(num); cout <<ris; break; default: cout <<"\n intero non previsto\n"; } if (num==999)break; }


EserciziUtilizzando la frase break rifare il programma

project14.cpp inserendola opportunamente;Utilizzando la frase switch …. case e break

rifare il programma richiesto alla diapo 59 con le funzioni scritte per calcolare le aree di alcune figure geometriche inserendo pero’ anche una funzione di scelta che chieda all’ utente quale area vuole e restituisca al main l’ indicazione ottenuta. Il main deve quindi attivare solo la funzione che calcola l’area voluta e visualizzarla.


Altri Esercizi propostiOra che le frasi più importanti del C e C++

sono state presentate, utilizzatele per costruire programmi che risolvano i problemi matematici incontrati nei vostri studi.

Esempi:Risoluzione di un’ equazione di secondo grado;calcolo del M.C.D. tra due interi e del loro

m.c.m.studio di funzioni quadratiche e/o di altro tipo

trovando per esempio le zone del piano ove sono le radici…


Commenti sul test

1. NON aver fretta di consegnare e rivedere con occhio critico ciò che si è scritto

2. Attenzione alle dimenticanze … (per es. il segno di un dato!)

3. Cercare di essere sintetici, ma se non ci si riesce almeno essere precisi dicendo tutto (e solo) quello che è richiesto

4. Attenzione alle richieste: NON tralasciarne alcuna!!!

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Fond. informatica1 parte 31 fondamenti di informatica parte 3 appunti per la laurea in Ingegneria Civile, Edile, Ambientale a.a. 2005-2006 di anna maria