Cum Se Scrie Un Program (in C)

1. Cum se scrie un program in C? 1.1. Un prim program 1.2. Variabile, expresii si asignari 1.3. Un exemplu de utilizare a variabilelor de tip float 1.4. Initializarea variabilelor 1.5. Folosirea directivei #define 1.6. Folosirea functiilor printf() si scanf() 1.7. Instructiunea "while" 1.8. Stilul de redactare al programelor 1.9. Erori de programare frecvente 1.10. Redirectarea intrarii si iesirii 1.11. Exercitii propuse spre implementare ======== Capitolul 1 ======== ========================= Cum se scrie un program (in C) ? ========================= Programele sunt scrise pentru a instrui masinile sa lucreze cu taskuri specifice sau sa rezolve probleme specifice. O procedura (descrisa pas cu pas) asociata unui task se numeste algoritm. Programarea este activitatea de comunicare (codificare) a algoritmilor in calculatoare. Procesul de programare are (in general) patru pasi: 1. Specificarea task-ului; 2. Descoperirea unui algoritm pentru solutia sa; 3. Codificarea algoritmului in C; 4. Testarea codului. Un calculator este o masina electronica digitala compusa din trei componente: 1. procesor (central processing unit sau CPU); 2. memorie; 3. dispozitive de intrare/iesire. Procesorul lucreaza cu instructiuni care sunt inregistrate in memorie. Pe langa aceste instructiuni, in memorie sunt pastrate si date. Dispozitivele de intrare/iesire iau informatii de la agenti externi catre masina si produc informatii pentru acesti agenti. Dispozitivele de intrare sunt (de obicei): 1. tastatura; 2. discheta; 3. banda; 4. CD-ROM. Dispozitivele de iesire sunt (de obicei): 1. ecranul terminalului; 2. imprimanta; 3. discheta; 4. banda; 5. CD-ROM. Sistemul de operare consta intr-o colectie de programe speciale si are doua scopuri principale: 1. coordoneaza resursele (memoria, procesorul, imprimanta) masinii. De exemplu, daca un fisier este creat pe disc sistemul de operare are grija de detaliile localizarii acestuia si memoreaza numele, lungimea si data creearii; 2. produce instrumente necesare utilizatorilor, multe dintre ele sunt folositoare utilizatorilor C. De exemplu, doua dintre acestea sunt un editor de texte si un compilator de C.

Un cod C se numeste cod sursa, iar un fisier ce contine un cod sursa se numeste fisier sursa. Dupa ce a fost creat un fisier sursa, atunci se invoca un compilator de C. De exemplu, pentru sistemele MS-DOS se poate da comanda: bc ex1.c sau tcc ex1.c iar pentru unele sisteme UNIX: cc ex1.c Daca nu sunt erori in ex1.c, atunci aceasta comanda produce fisierul executabil asociat (ex1.exe). Acum acesta poate fi rulat (executat) cu numele sau (ex1 sau ex1.exe). In continuare, vom preciza trei dintre trasaturile procesului de compilare (mentionam ca asupra acestor notiuni, vom reveni cu detalii interesante intr-un capitol viitor): 1. invocarea preprocesorului; 2. invocarea compilatorului; 3. invocarea incarcatorului. Preprocesorul modifica o copie a codului sursa prin includerea altor fisiere si facand alte schimbari. Compilatorul traduce aceasta in cod obiect folosit de incarcator pentru producerea fisierului executabil final. Fisierul care contine codul obiect se numeste fisier obiect. Fisierele obiect, spre deosebire de fisierele sursa, nu se pot intelege asa usor. Cand spunem deci compilare, de fapt invocam preprocesorul, compilatorul si apoi incarcatorul. Dupa ce scriem un program, acesta trebuie compilat si testat. Daca sunt necesare modificari, atunci codul sursa trebuie editat din nou. Asadar, partea proceselor de programare consta din ciclul: editare ---> compilare ---> executie ^^ | | | |__________ | | |_______________________| ----------------------Un prim program ----------------------O sa incepem cu un exemplu de program C necesar pentru tiparirea unui sir pe ecran. #include <stdio.h> main() { printf("azi am inceput laboratoarele de C\n"); } Folosind un editor de texte, presupunem ca am scris si salvat acest fisier numit "ex1.c". Cand programul este compilat si rulat atunci va apare pe ecran sirul: azi am inceput laboratoarele de C ------------Explicatii: ------------1. #include <stdio.h> Liniile care incep cu "#" se numesc directive de preprocesare (precompilare). Acestea comunica cu preprocesorul. Aceasta directiva "#include" determina preprocesorul sa includa o copie a fisierului header "stdio.h" in acest punct al codului. Parantezele unghiulare din "<stdio.h>" indica ca acest fisier se gaseste in biblioteca C (pentru compilatorul Borland 3.1 pentru MS-DOS, acesta se gaseste in subdirectorul BC31/INCLUDE). Am inclus acest fisier deoarece acesta contine informatii despre functia "printf()".

2. main() Fiecare program are o functie numita "main", care se executa intai. Parantezele ce urmeaza dupa "main" indica compilatorului ca aceasta este o functie. 3. { Acolada stanga incepe corpul fiecarei functii. O acolada dreapta corespunzatoare trebuie sa fie la sfarsitul functiei. 4. printf() Sistemul C contine o biblioteca standard de functii care poate fi utilizata in programe. "printf()" este o functie din biblioteca care tipareste pe ecran. Aceasta este o functie descrisa in biblioteca "stdio.h" (care se numeste prototipul functiei "printf()"). 5. "azi am inceput laboratoarele de C\n" Un sir constant in C consta dintr-un numar de caractere incadrate intre ghilimele. Acest sir este un argument al functiei "printf()". Caracterele \n de la sfarsitul sirului (se citesc "backslash n") reprezinta, de fapt, un singur caracter numit "newline". O forma echivalenta a programului de mai sus: #include <stdio.h> main() { printf("azi am inceput "); printf("laboratoarele de C\n"); } -------------Observatii: -------------1. Primul "printf" contine la sfarsit un spatiu. -------------------------------------Variabile, expresii si asignari -------------------------------------In urmatorul exemplu vom ilustra folosirea variabilelor pentru manipularea valorilor intregi. Variabilele sunt folosite sa memoreze valori. Din moment ce diferite tipuri de variabile sunt folosite sa memoreze diferite tipuri de date, tipul fiecarei variabile trebuie specificat. Pentru a ilustra aceasta idee vom calcula cate ore si minute contin un anumit numar de zile. Algoritmul ar fi: 1. asigneaza un numar de zile unei variabile; 2. calculeaza numarul de ore si memoreaza-l intr-o variabila; 3. calculeaza numarul de minute si memoreaza-l intr-o variabila; 4. afiseaza numarul de zile, ore si minute pe ecran. Urmatorul program scris in C reprezinta implementarea algoritmului precedent: #include <stdio.h> main() { int zile, ore, minute; zile=7; ore=24*zile;

minute=60*ore; printf("O saptamana are %d ore, %d minute.\n",ore, minute); } Cand compilam si rulam acest program, pe ecran va apare mesajul: O saptamana are 168 ore, 10080 minute. ------------Explicatii: ------------1. Linia int zile, ore, minute; reprezinta o declaratie de variabile. Variabilele zile, ore, minute sunt declarate de tip "int", unul dintre cele mai importante tipuri din C. O variabila de tip "int" poate lua o valoare intreaga intre -32678 si 32677. Toate variabilele dintr-un program trebuie declarate inainte de a fi utilizate. Declaratiile, la fel ca si instructiunile, au la sfarsit ";". 2. Linia zile=7; reprezinta o instructiune de atribuire (sau asignare). Semnul "=" este operatorul de asignare de baza in C. Valoarea expresiei din partea dreapta a simbolului "=" este atribuita variabilei din partea stanga. 3. Instructiunea printf("O saptamana are %d ore, %d minute.\n",ore, minute); este similara celei prezentate in exemplul precedent, dar are trei argumente. Primul argument, intotdeauna un sir de caractere, se numeste sir de control. Aici, intalnim specificarea de conversie (care se mai numeste format) "%d". Formatele "%d" determina tiparirea valorilor expresiilor corespunzatoare (al doilea si al treilea argument) in formatul intregilor zecimali. Asadar, primul format "%d" corespunde cu valoarea variabilei "ore", iar cel de-al doilea format "%d" cu valoarea variabilei "minute". In C, toate variabilele trebuie declarate inainte de a fi utilizate in expresii si instructiuni. Forma generala a unui program simplu este: directive de precompilare main() { declaratii instructiuni } Un nume de variabila, numit si identificator, consta dintr-o secventa de litere, cifre si "underscore", dar fara a incepe cu cifra. Cuvintele cheie, numite si cuvinte rezervate, nu pot fi utilizate ca nume de variabile. Exemple de cuvinte cheie: char, int, float. Operatorii binari + - * / % sunt folositi pentru adunare, scadere, inmultire, impartire sau modul. Exemple: 5 % 2 = 1 si 7 % 4 = 3. Evident, in expresia a % b, b nu trebuie sa fie zero, din moment ce nu se poate face impartirea cu

zero. ---------------------------------------------------------------Un exemplu de utilizare a variabilelor de tip float ---------------------------------------------------------------#include <stdio.h> main() { float x, y; x = 1.0; y = 2.0; printf("Suma dintre x si y este %f.\n", x+y); } Pe ecran se va afisa Suma dintre x si y este 3.000000. -------------Observatii: -------------1. Linia float x, y; semnifica declararea variabilelor x si y de tip "float" (deci de tip real). In realitate sunt numere rationale din intervalul [-10^{308},-10^{-308}] U [10^{-308},10^{308}] 2. Linia printf("Suma dintre x si y este %f.\n", x+y); are doua argumente si reprezinta o tiparire la ecran. De remarcat, ca spre deosebire de exemplele precedente (unde foloseam formatul %d), aici folosim formatul pentru numere reale, care este "%f". 3. Precizarea tipului variabilelor este esential. De exemplu, daca, sa zicem, ca x=7.0 si y=2.0, sunt declarati ca fiind de tip float, atunci x/y se evalueaza la 3.5. Daca, insa x=7 si y=2, sunt declarati ca fiind de tip int, atunci x/y se evalueaza la 3 (ramane doar partea intreaga). ---------------Initializarea ---------------Initializarea variabilelor se poate face si cand se declara acestea. De exemplu, putem scrie: char c='A'; int i=1; Putem astfel modifica programul precedent, inlocuind liniile int zile, ore, minute; zile=7; cu int zile=7, ore, minute; -------------Observatii: -------------1. De obicei, pentru initializarea unei variabile se folosesc constante sau expresii constante. Se pot insa folosi si variabile care au deja valoarea precizata. De exemplu, urmatoarea secventa de program este corecta: int zile=7, ore=zile * 24, minute=ore * 60;

-----------------------------------Folosirea directivei #define -----------------------------------Reamintim ca in procesul de compilare a programelor C, intai este invocat preprocesorul. De exemplu, pot fi incluse fisiere, sau anumite siruri de caractere specificate pot fi modificate in alte siruri. Directivele de preprocesare incep cu caracterul # (in C traditional, acesta trebuie pus pe prima coloana, pe cand in ANSI C poate fi precedat de spatii). Se recomanda scrierea # pe prima coloana, iar a directivelor de precompilare la inceputul programului. Iata cateva exemple de folosire a directivei "#define": #define LIMIT 100 #define PI 3.14159 -------------Observatii: -------------1. Daca aceste directive de preprocesare apar la inceputul fisierului, atunci in momentul compilarii preprocesorul schimba toate aparitiile identificatorului LIMIT la 100 si a lui PI cu 3.14159. Singurele care raman neschimbate sunt sirurile constante. De exemplu, preprocesorul va schimba printf("PI = %f\n", PI); in printf("PI = %f\n", 3.14159); Deoarece identificatorul PI se va inlocui peste tot (cu exceptia sirurilor constante) in 3.14159, atunci acesta se va numi constanta simbolica. 2. Directiva #define poate aparea oriunde in program, dar ea afecteaza numai liniile care urmeaza acesteia. 3. Prin conventie, identificatorii care trebuie schimbati de preprocesor se scriu cu majuscule. -------------------------------------------------Avantaje ale folosirii directivei #define -------------------------------------------------1. Lizibilitate marita. Se refera la citirea si intelegerea rapida a fisierului sursa (PI stim ce inseamna si ne amintim ca este 3.ceva, deci nu trebuie sa scriem de fiecare data valoarea sa); 2. Schimbarile ulterioare ale unor valori constante se face foarte usor. De exemplu, vrem sa modificam valoarea lui LIMIT la 10000. In locul liniei #define LIMIT 100 scriem #define LIMIT 10000 Daca nu am fi folosit acest mod de definire a constantei LIMIT, atunci ar fi trebuit sa modificam peste tot in program 100 cu 10000. ----------------------------------------------Folosirea functiilor printf() si scanf() ----------------------------------------------Functiile de tiparire, respectiv de citire, "printf()" si "scanf()" au urmatoarele argumente: sir_de_control si celelalte_argumente unde sir_de_control este un sir care poate contine specificatii de conversie, sau formate. O specificare de conversie incepe cu caracterul % si se termina cu caracterul de conversie. De exemplu, in formatul %d, litera "d" este caracterul de conversie. --------------------------Folosirea lui printf() --------------------------Reamintim ca formatul %d este folosit pentru scrierea valorii unei expresii ca un intreg zecimal. In mod similar: - %c este folosit pentru tiparirea unei expresii ca un caracter - %f este folosit pentru tiparirea unei expresii reale

- %s este folosit pentru tiparirea unui sir de caractere ----------Exemplu:: Fie instructiunea: ----------printf("Multime de argumente: %s %d %f %c%c\n","one",2,2.33,'G','O'); Argumentele lui "printf()" sunt separate de virgula, deci avem sase argumente. Primul argument este sirul de control. Obtinem corespondenta: %s <---> "one" %d <---> 2 %f <---> 2.33 %c <---> 'G' %c <---> 'O' Cand se executa programul ce contine aceasta instructiune, obtinem: Multime de argumente: one 2 2.330000 GO -------------Observatii: -------------1. Daca instructiunea "printf()" contine prea multe caractere, atunci se poate scrie aceasta pe mai multe linii, separate prin virgula. De exemplu, putem scrie: printf("%s%s\n", "Aceasta instructiune se va scrie ", "pe o linie de text foarte lunga.\n"); Tabelul de mai jos descrie cum caracterele de conversie afecteaza argumentele corespunzatoare. printf() |--------------------------------------------------------------------------------| | Caracter | | | de | Cum este tiparit argumentul corespunzator ? | | conversie | | |--------------------------------------------------------------------------------| | c | ca un caracter | | d | ca un intreg zecimal | | e | ca un numar in virgula flotanta in notatia stiintifica | | f | ca un numar in virgula flotanta | | g | in format e sau f (alegand cel mai scurt dintre ele) | | s | ca un sir | |---------------------------------------------------------------------------------| Cand un argument este tiparit, locul unde este tiparit se numeste campul sau, iar numarul de caractere ale acestui camp se numeste lungimea campului. Aceasta lungime poate fi specificata intrun format ca un intreg plasat intre caracterul % si caracterul de conversie. De exemplu, instructiunea printf("%c%3c%7c\n", 'A', 'B', 'C'); va tipari A B C Pentru numerele in virgula flotanta, putem controla precizia (numarul de cifre zecimale), la fel ca lungimea campului. Forma generala a formatului este %m.nf si semnifica ca m este lungimea campului, iar n precizia. Formatul %mf specifica doar lungimea campului, iar formatul %.nf numai precizia. De exemplu, instructiunile: printf("Numere1: %.1f %.2f %.3f\n", 1.0, 2.0, 3.0); printf("Numere2: %7.1f %7.2f %7.3f\n", 4.0, 5.0, 6.0);

vor avea ca efect afisarea: Numere1: 1.0 2.00 3.000 Numere2: 4.0 5.00 6.000 -------------------------Folosirea lui scanf() -------------------------Functia "scanf()" este asemanatoare cu "printf()", dar este folosita pentru intrari in loc de iesiri. Primul sau argument este un sir de control care are formatele corespunzatoare cu variatele moduri de interpretare a sirurilor de intrare. Dupa sirul de control urmeaza adresele variabilelor. Adresa unei variabile este locul din memorie unde este memorata variabila (vom reveni in capitolele viitoare). Simbolul "&" reprezinta operatorul de adresa. De exemplu, scanf("%d", &x); formatul %d implica interpretarea caracterelor tiparite la intrare ca un intreg zecimal, si apoi memorarea valorii variabilei la adresa lui x. Tabelul de mai jos descrie efectele caracterelor de conversie din formate folosite de functia scanf(). scanf() |-------------------------------------------------------------------------| | Caracter | | | de | La ce caractere se face convertirea ? | | conversie | | |-------------------------------------------------------------------------| | c | la un caracter | | d | la un intreg zecimal | | f | la un numar in virgula flotanta (float) | | lf | la un numar in virgula flotanta (double) | | Lf | la un numar in virgula flotanta (long double) | | s | la un sir | |-------------------------------------------------------------------------| ----------Atentie ! Functia "prinf()" foloseste formatul %f pentru tiparirea numerelor ----------- float si double, pe cand "scanf()" foloseste formatul %f pentru citirea unui float si %lf pentru citirea unui double. -----------Exemplu:: Aria unui cerc. -----------#include <stdio.h> #define PI 3.141592653589793 main() { double raza; printf("\n%s\n\n%s", "Acest program calculeaza aria cercului", "Dati raza:"); scanf("%lf", &raza); printf("\n%s\n%s%.2f%s%.2f%s%.2f\n%s%.5f\n\n", "Aria = PI * raza * raza", " = ", PI, " * ", raza, " * ", raza, " = ", PI * raza * raza); } Presupunem ca la executia programului introducem raza egala cu 2.333. Atunci vor apare pe ecran:

Acest program calculeaza aria cercului Dati raza: 2.333 Aria = PI * raza * raza = 3.14 * 2.33 * 2.33 = 17.09934 Daca am calcula separat (pe hartie), am obtine Aria = 3.14 * 2.33 * 2.33 = 17.046746, numar care nu coincide cu cel furnizat de calculator. Justificarea este aceea ca PI si raza sunt tiparite doar cu doua zecimale, pe cand valorile lor sunt pastrate in memorie cu precizie mai mare. ----------------------------Instructiunea "while" ----------------------------Instructiunea while face parte din categoria actiunilor repetitive. Pentru a intelege aceasta instructiune, vom face un exemplu de adunare a numerelor de la 1 la 10. ------------Exemplu:: ------------#include <stdio.h> main() { int i=1, suma=0; while (i<=10) { suma = suma + i; i = i + 1; } printf("Suma primelor 10 numere este %d\n",suma); } ------------Explicatii: ------------1. La linia int i=1, suma=0; se declara variabilele i si sum de tip int si sunt initializate cu 1 si 0, respectiv. 2. Constructia while (i<=10) { suma = suma + i; i = i + 1; } reprezinta o instructiune while (sau iteratie while). Mai intai, se evalueaza expresia i<=10. Cum valoarea initiala a lui i este egala cu 1, rezulta ca se vor executa instructiunile dintre acolade. Astfel, variabila suma va fi asignata cu vechea valoare a lui suma la care se adauga valoarea lui i. Deci, suma se evalueaza la 1. Apoi, variabila I se evalueaza la suma dintre vechea valoare a lui i (i=1) si 1, deci este egala cu 2. In acest moment, executia revine la inceput adica evaluam expresia i<=10. Cum valoarea lui i este 2, rezulta ca se va executa iar corpul lui while. La sfarsitul acestei iteratii, suma este evaluata la 1+2, iar i la 3. Se observa usor ca i<=10 este tot adevarata, deci se va executa din nou corpul lui while. La sfarsitul celei de-a treia iteratii, sum este evaluata la 1+2+3, iar i la 4.

Procesul continua pana cand valoarea lui i este 11, care implica falsitatea expresiei i<=10. Astfel se iese din bucla while. 3. Instructiunea printf("Suma primelor 10 numere este %d\n", suma); va afisa mesajul Suma primelor 10 numere este 55. 4. Formatul general al instructiunii while este while (expresie) instructiune unde instructiune poate fi o singura instructiune sau un grup de instructiuni delimitate prin { si } (care se mai numeste si instructiune compusa). ----------------------------------------------Generalizarea problemei precedente ----------------------------------------------Dorim sa citim mai multe numere (fara a sti aprioric numarul lor si care sunt acestea) si dorim sa afisam suma lor. Consideram urmatorul algoritm cu patru pasi: 1. Initializarea a doua variabile contor si suma; 2. Afisarea unor mesaje utile citirii numerelor; 3. Citirea repetata a numerelor, incrementarea variabilei contor si adunarea numarului citit la suma; 4. Afisarea celor doua valori ale variabilelor. Instructiunea while este una din cele trei constructii existente in C menite sa descrie actiuni repetitive. In solutia noastra, utilizam valoarea returnata de functia "scanf()" pentru a controla instructiunea while. Consideram urmatorul cod C: #include <stdio.h> main() { int contor = 0; float suma = 0.0, x; printf("Suma urmatoarelor numere va fi calculata\n"); printf("Dati numerele:\n"); while (scanf("%f", &x)==1) { contor = contor +1; suma = suma +x; } printf("\n%s%5d\n%s%12f\n\n", "Numarul de numere: ", contor, "Suma lor: ", suma); } -------------Explicatii: -------------1. scanf("%f", &x)==1 Simbolul == reprezinta operatorul de egalitate. Expresia a==b intoarce true daca valoarea lui a este egala cu valoarea lui b. De exemplu, 1==1 intoarce true, 2==3 intoarce false. Functia "scanf()" are rolul de a citi caractere scrise de utilizator, sa le converteasca la float, si sa plaseze aceasta valoare la adresa lui x. Daca totul se desfasoara cu succes, atunci scanf() intoarce valoarea 1, adica true. Daca din anumite motive, procesul de conversie esueaza, atunci se intoarce valoarea 0 (deci false). Daca nu mai introducem nici o data (Control^z in MD-DOS, CR urmat de Control^d in UNIX), atunci scanf() va intoarce valoarea -1 (deci tot false).

2. while (scanf("%f", &x)==1) { contor = contor +1; suma = suma +x; } Dupa cum am vazut mai sus, bucla while se executa atata timp cat scanf("%f", &x)==1 se evalueaza la true. Iteratia se incheie cand tastam Control^z sau ceva ce nu se poate converti la float, de exemplu 'a' sau CR. La fiecare executie a buclei se incrementeza variabila contor, iar valoarea variabilei suma creste cu valoarea lui x (citita de la tastatura). 3. printf("\n%s%5d\n%s%12f\n\n", "Numarul de numere: ", contor, "Suma lor: ", suma); Presupunem ca executam acest program pentru numerele 1.1 2.02 3.003 4.0004 5.00005 Pe ecran va apare rezultatul: Numarul de numere: 5 Suma lor: 15.123449 --------------Observatii: --------------1. Daca numaram spatiile, observam ca valoarea lui contor a fost tiparita pe un camp de 5 caractere, iar suma pe 12 caractere. Aceasta este cauzata de formatele "%5d" si "%12f". Retineti ca tiparirea zecimalelor pentru suma este gresita de la a treia zecimala. --------------------------------------------Stilul de redactare al programelor --------------------------------------------Un stil bun de scriere a codului este esential pentru arta programarii. Aceasta faciliteaza citirea, scrierea si intretinerea programelor. Un stil bun foloseste: 1. spatii goale si comentarii, astfel incat codul este usor de citit si de inteles; 2. utilizarea indentarii este cruciala, care indica cu precizie structurile de control. De exemplu, in constructia while (expresie) instructiune indentarea instructiunii indica ca executia acesteia este sub controlul iteratiei while; 3. alegerea de nume sugestive pentru variabile; 4. corespondenta dintre acolade. De exemplu, urmatorul program este scris in stilul "Bell Labs industrial programming style" (#,{,},m pe prima coloana). #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define GO "Start" main() { } --------------Observatii: --------------1. Programatorii incepatori uneori cred ca vor "sparge" piata cu stilul lor propriu de redactare a

programelor. Atentie ! Utilizati strategia care este deja in uz. ----------------------------------------Erori de programare frecvente ----------------------------------------Mai ales la inceputul invatarii programarii pe calculator, se fac multe erori simple, cum ar fi: 1. neinchiderea sirului cu ghilimele drepte. Cand compilatorul intalneste ghilimeaua stanga, atunci incepe sa colecteze toate caracterele care urmeaza spre a forma un sir de caractere, pana intalneste ghilimeaua dreapta. Daca aceasta nu exista, atunci compilatorul da mesajul de eroare, de tipul: Unterminated string or character constant 2. scrierea gresita a numelui variabilelor; 3. nedeclararea lor. In general, compilatorul da un mesaj de eroare potrivit, alteori din cauza interpretarii separate, nu. De exemplu, scriem gresit "prinf()" in loc de "printf()". Atunci compilatorul va da un mesaj prin care ne informeaza ca nu gaseste functia "prinf()". Deci, el nu isi da seama de omiterea unei litere, ci o interpreteaza in mod diferit. 4. daca dorim sa citim o variabila de tip double, atunci in functia "scanf()" trebuie sa specificam formatul "%lf"; 5. faptul ca uneori uitam ca in formatul "%m.nf" pentru afisarea cu virgula mobila, m semnifica lungimea campului. De exemplu, pentru a specifica doua zecimale la dreapta si trei la stanga, nu trebuie sa scriem %2.3f, ci %6.3f deoarece se numara si punctul zecimal; 6. poate cea mai frecventa greseala cand se foloseste scanf() este uitarea operatorului de adresa. Daca, de exemplu, scriem scanf("%d%d", a, b) in loc de scanf("%d%d", &a, &b) atunci compilatorul nu se va "prinde" de eroare. Bineinteles, ca vom obtine rezultate eronate (runtime error) care sunt ceva mai greu de corectat. --------------------------------------Redirectarea intrarii si iesirii --------------------------------------Putem citi valorile variabilelor dintr-un fisier, nu neaparat de la tastatura. De exemplu, fisierul nostru executabil se numeste "ex1.exe". Pentru a extrage datele din fisierul de intrare "in.dat", dam comanda ex1.exe < in.dat Putem, de asemenea, sa scriem valorile unor variabile intr-un fisier extern, sa zicem "out.dat". Astfel dam comanda ex1.exe > out.dat Evident, daca se doreste atat citirea unor variabile din fisier, cat si scrierea rezultatelor in alt fisier, atunci se va da comanda ex1.exe < in.dat > out.dat ------------Exemplu:: ------------#include <stdio.h> main() { char ch; while (scanf("%c", &ch) ==1) { printf("%c", ch); printf("%c", ch);

} } ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Presupunem ca dispunem de rezultatele din anul curent relative la cursul de schimb valutar dintre leu, dolar, marca si franc. Sa se scrie un program C care deseneaza (cu caractere ASCII) graficul evolutiei raportului leu/valuta, unde valuta={dolar, marca, franc}. Apoi, desenati graficul raportului dolar/marca si marca/franc. 2. Scrieti un program C care primeste la intrare un numar de secunde, si intoarce numar maxim de ore, de minute, de secunde care este echivalent ca timp. De exemplu, 7384 secunde este echivalent cu 2 ore, 3 minute si 4 secunde. 3. Folosind o bucla while, scrieti un program C care calculeaza al n-lea termen din sirul din Fibonacci. Reamintim ca sirul lui Fibonacci este dat de recurenta liniara de ordin 2: a_1=a_2=1; a_{n+2}=a_{n+1}+a_n, n>=1

Atomi lexicali, operatori, sistemul C 2.1. Caractere si atomi lexicali 2.2. Avantajele folosirii comentariilor 2.3. Cuvinte rezervate 2.4. Identificatori 2.5. Constante 2.6. Siruri constante 2.7. Operatori si semne de punctuatie 2.8. Operatorii de precedenta si asociativitate 2.9. Operatorii de incrementare si decrementare 2.10. Operatori de asignare 2.11. Sistemul C 2.12. Exercitii propuse spre implementare

========= Capitolul 2 ========= =========================== Atomi lexicali, operatori, sistemul C =========================== Ca si alte limbaje, C are un alfabet si reguli pentru scrierea programelor corecte folosind semne de punctuatie. Aceste reguli formeaza sintaxa limbajului C. Compilatorul C are rolul de a testa daca un program C este corect. Daca sunt erori, atunci va afisa o lista de mesaje de eroare si se va opri. Daca nu sunt erori, atunci compilatorul va "traduce" acest program in cod obiect, folosit de incarcator pentru producerea codului executabil. Mai intai compilatorul imparte multimea caracterelor (programul sursa) in atomi lexicali, care reprezinta vocabularul de baza al limbajului. In ANSI C (ANSI = American National Standards Institute) sunt sase tipuri de atomi lexicali (care se mai numesc si elemente lexicale sau unitati lexicale): 1. cuvinte rezervate (sau cheie); 2. identificatori; 3. constante; 4. siruri constante; 5. operatori; 6. semne de punctuatie. ---------------------------------Caractere si atomi lexicali ---------------------------------In fapt, un program C este o secventa de caractere. Caracterele permise in programele C sunt: 1. litere mici : a b ... z 2. litere mari : A B ... Z 3. cifre : 0 1 ... 9 4. alte caractere: d f * / = ( ) { } [ ] < > ' " !@#$%&_|^~\.,;:? 5. spatii : blank, newline si tab

--------------Comentarii --------------Comentariile sunt siruri de caractere cuprinse intre /* si */. Comentariile nu reprezinta atomi lexicali. Compilatorul va traduce comentariile intr-un singur caracter spatiu, de aceea comentariile nu fac parte din codul executabil. ----------Atentie ! Pentru a verifica aceasta, puteti citi lungimea unui cod executabil (fara comentarii) si ----------- apoi sa comparati lungimea codului executabil obtinut dupa o noua compilare (cu comentarii). ------------------------------Exemple: de comentarii: ------------------------------1. /* un comentariu */ 2. /** al doilea comentariu **/ 3. /*****/ 4. /* * Al patrulea * comentariu */ 5. /************** * Al cincilea * * comentariu * **************/ -------------------------------------------Avantajele folosirii comentariilor: -------------------------------------------1. Principalul scop este usurarea documentarii ulterioare. Scopul documentarii este explicarea clara a folosirii programelor; 2. Uneori un comentariu poate contine informatii ce argumenteaza demonstratia corectitudinii acelui algoritm; 3. Sfat ! Folositi comentariile in timpul introducerii textului programului. ----------------------Cuvinte rezervate ----------------------Cuvintele rezervate (cheie) au un inteles strict insemnand un atom individual. Ele nu pot fi redefinite sau utilizate in alte contexte. Iata lista lor: auto do goto break double if case else int char enum long const extern register continue float return default for short

signed unsigned sizeof void static volatile struct while switch typedef union

Anumite implementari pot contine si alte cuvinte rezervate: asm cdecl far huge interrupt near pascal Comparativ cu alte limbaje de programare, C are un numar mic de cuvinte rezervate. Ada, de exemplu, are 62 cuvinte rezervate. Aceasta este o caracteristica a limbajului C de a avea doar cateva simboluri speciale si cuvinte rezervate. ----------------Identificatori ----------------Un identificator este un atom lexical compus din secventa de litere, cifre sau underscore ("_") cu restrictia ca primul caracter este o litera sau underscore. In multe implementari C, se face distinctie dintre litere mici si mari. In general, se obisnuieste ca identificatorii sa fie scrisi cu nume sugestive care sa usureze citirea si documentarea programului. -----------Exemple:: -----------1. k, _id, contor, un_identificator sunt identificatori; 2. gresit#unu, 100_gresit_doi, -plus nu sunt identificatori. Identificatorii sunt creati pentru a da nume unice pentru diverse obiecte dintr-un program. Cuvintele rezervate pot fi privite ca fiind identificatori. Identificatori precum "printf()" sau "scanf()" sunt deja cunoscuti sistemului C ca fiind functii de intrare/iesire. O diferenta majora dintre sistemele de operare si sistemele C o reprezinta lungimea admisa pentru numele identificatorilor. Astfel, pentru unele sisteme vechi, este acceptat un identificator al carui nume are mai mult de 8 caractere, dar numai primele 8 sunt semnificative. De exemplu, identificatorul _23456781 este privit la fel ca _23456782. In ANSI C, primele 31 de caractere sunt luate in considerare. --------Atentie ! --------Identificatorii care incep cu underscore pot fi confundati cu numele variabilelor sistem. De exemplu, identificatorul _iob declarat in biblioteca <stdio.h> este folosit pentru numele unui vector de structuri. Daca un programator foloseste un identificator cu acelasi nume, dar pentru alte scopuri, atunci ori se va semnala o eroare aparent necunoscuta, ori (si mai rau) compilatorul se va comporta ciudat. Recomandarea este: Nu folositi identificatori care incep cu underscore. ------------Constante ------------C manipuleaza diferite tipuri de valori. Numere precum 0 si 17 sunt exemple de constante intregi, iar numere precum 1.0 si 3.14159 sunt exemple de constante numere zecimale. Ca si multe alte limbaje, C trateaza constantele "int" si "float" in mod diferit. Constantele caracter sunt foarte apropiate de tipul "int" (vom reveni). Un caracter special l-am si intalnit deja. Este vorba de '\n', care se mai cheama "secventa escape". In traducere libera, ar insemna "evadare a lui n din intelesul uzual". In fapt, el este folosit pentru a trece cursorul curent la linie noua (newline). Constantele de intregi, reali, caractere si enumerare sunt toate colectate de compilator ca fiind atomi lexicali. Din cauza limitelor impuse de memoria masinilor, unele constante care pot fi exprimate sintactic nu pot fi disponibile pe o masina anume. De exemplu, numarul

123456789000000000000 nu poate fi memorat ca fiind un intreg. --------------------Siruri constante --------------------O secventa de caractere incadrate intre ghilimele, de exemplu "abc", este un sir constant. Este inteles de compilator ca fiind un singur atom lexical. In capitolele ulterioare, vom vedea ca de fapt sirurile constante se memoreaza ca siruri de caractere. Sirurile constante sunt tratate mereu diferit fata de constantele de tip caracter. De exemplu, "a" nu este totuna cu 'a'. De mentionat ca ghilimeaua " reprezinta un singur caracter, nu doua. De aceea, daca dorim sa apara intr-un sir constant, atunci ea trebuie precedata de \ (backslash). Daca dorim ca intr-un sir sa apara \, atunci trebuie sa-l precedam tot cu \ (devenind astfel \\). -----------Exemple:: -----------1. "sir text" 2. "" /* sirul vid */ 3. " " /* sir de spatii */ 4. " a = b + c " /* nu se executa nimic */ 5. " /* acesta nu este un comantariu */ " 6. " un sir ce contine ghilimea \" " 7. " un sir ce contine backslash \\ " 8. /* "gresit" */ /* nu este un sir */ 9. "gresit doi" /* nici asta nu este sir */ Doua siruri constante care sunt separate doar printr-un spatiu vor fi concatenate de compilator intrunul singur. De exemplu, "abc" "def" este echivalent cu "abcdef" Aceasta este o trasatura a limbajului ANSI C, nefiind disponibil in C traditional. Sirurile constante sunt tratate de compilator ca atomi lexicali. Ca si alte constante, compilatorul va rezerva spatiu in memorie pentru pastrarea sirurilor constante. ------------------------------------------Operatori si semne de punctuatie ------------------------------------------In C, exista multe caractere speciale cu inteles specific. De exemplu, operatorii aritmetici + * / % reprezinta adunarea, scaderea, inmultirea, impartirea, modulul, respectiv. Reamintim (pentru bubulici) ca a % b inseamna restul impartirii intregi a lui a la b (notatie matematica: a mod b; a nu se confunda modul cu valoarea absoluta). De exemplu, 5 % 3 are valoarea 2. Atentie la numere intregi negative (Vezi Exercitiul 1). Anumite simboluri au intelesuri dependente de context. Consideram simbolul % din instructiunile printf("%d", a); si a = b % 7; Primul simbol % este un format de scriere, pe cand al doilea reprezinta operatorul modul. In exemplul de mai jos, parantezele (,) se folosesc atat pentru a preciza ca () este un operator ("main" reprezinta numele unei functii), cat si ca semne de punctuatie. main() {

int a, b = 2, c = 3; a = 17 * (b + c); ... } Anumite caractere speciale sunt folosite in multe contexte. Fie espresiile a+b ++a a += b Ele folosesc caracterul +, dar ++ este un singur operator, la fel ca si +=. -----------------------------------------------------Operatorii de precedenta si asociativitate -----------------------------------------------------Operatorii au reguli de precedenta si asociativitate care implica evaluarea expresiilor. Din moment ce expresiile din interiorul parantezelor se evalueaza mai intai, este clar ca parantezele sunt folosite pentru a preciza care operatii se fac mai intai. Consideram expresia 1+2*3 In C, operatorul * are prioritate (precedenta) mai mare decat +, deci se va face intai inmultirea apoi adunarea. Deci valoarea expresiei este 7. O expresie echivalenta este 1 + (2 * 3) Pe de alta parte, expresia (1 + 2) *3 este diferita; ea are valoarea 9. Consideram acum expresia 1 + 2 - 3 + 4 - 5. Operatorii + si - au aceeasi precedenta, deci se va folosi regula de asociativitate la stanga. Astfel (((1 + 2) - 3) + 4) -5 este o expresie echivalenta. In continuare vom prezenta un tabel in care precizam regulile de precedenta si asociativitate pentru cativa operatori din C. |----------------------------------------------|----------------------------| | Operatori | Asociativitate | |----------------------------------------------|----------------------------| | () ++ (postfix) -- (postfix) | de la stanga la dreapta | |----------------------------------------------|----------------------------| | +(unar) -(unar) ++(prefix) --(prefix) | de la dreapta la stanga | |----------------------------------------------|----------------------------| | * / % | de la stanga la dreapta | |----------------------------------------------|----------------------------| | + | de la stanga la dreapta | |----------------------------------------------|----------------------------| | = += -= *= /= etc. | de la dreapta la stanga | |----------------------------------------------|----------------------------| Toti operatorii de pe o linie (de exemplu, *, /, %) au aceeasi prioritate intre ei, dar au prioritate mai mare decat cei ce apar in liniile de mai jos. Operatorii + si - pot fi si binari si unari. De remarcat ca cel unar are prioritate mai mare. De exemplu, in expresia -a*b-c primul operator - este unar, pe cand al doilea binar. Folosind regulile de precedenta, se vede ca aceasta este echivalenta cu ((- a) * b) - c ---------------------------------------------------------Operatorii de incrementare si decrementare --------------------------------------------------------Operatorii de incrementare si de decrementare (++, --) au o prioritate foarte mare (dupa cum se poate vedea in tabelul de mai sus) si se pot asocia atat de la dreapta la stanga, cat se de la stanga la

dreapta. Operatorii ++ si -- se pot aplica variabilelor, dar nu si constantelor. Mai mult, ei pot apare ca notatie prefixata, cat si postfixata. De exemplu, putem avea ++i si contor++, dar nu putem avea 167++ sau ++(a * b - 1). Fiecare din expresiile ++i si i++ au o valoare; mai mult fiecare cauzeaza incrementarea valorii variabilei i cu o unitate. Diferenta este: 1. expresia ++i va implica intai incrementarea lui i, dupa care expresia va fi evaluata la noua valoare a lui i; 2. expresia i++ va implica evaluarea sa la valoarea lui i, dupa care se va incrementa i. -----------Exemplu:: -----------int a, b, c = 0; a = ++c; b = c++; printf("a=%d b=%d c=%d ++c=%d\n", a, b, c, ++c); Intrebare: Ce se va tipari la ecran ? Intr-un mod similar, --i va implica decrementarea valorii lui i cu 1, dupa care expresia --i va avea noua valoare a lui i, pe cand i-- se va evalua la valoarea lui i, dupa care i se va decrementa cu 1. Retineti deci ca, spre deosebire de + si -, operatorii ++ si -- vor determina schimbarea valorii variabilei i din memorie. Se mai spune ca operatorii ++ si -- au efect lateral (side effect). Daca nu folosim valoarea lui ++i sau a lui i++, atunci acestea sunt echivalente. Mai precis, ++i; si i++; sunt echivalente cu i = i + 1; -----------Exemple:: -----------Presupunem ca avem declaratiile int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4; Atunci avem: Expresie Expresie echivalenta parantetizata Valoare a*b/c a*b%c+1 ++ a * b - c -7 - - b * ++ d

(a * b) / c ((a * b) % c) + 1 ((++ a) * b) - (c --) 7 - ((- b) * (++ d))

0 3 1 17

----------------------------Operatori de asignare ---------------------------Pentru schimbarea valorii unei variabile, am utilizat deja instructiunea de asignare (atribuire), cum ar fi a = b + c; Spre deosebire de celelalte limbaje, C trateaza = ca un operator. Precedenta sa este cea mai mica dintre toti operatorii si asociativitatea sa este de la dreapta la stanga. O expresie de asignare simpla are forma:

variabila = parte_dreapta unde "parte_dreapta" este o expresie. Daca punem ; la sfarsitul expresiei de asignare, atunci vom obtine instructiune de asignare. Operatorul = are doua argumente, "variabila" si "parte_dreapta". Valoarea expresiei "parte_dreapta" este asignata pentru "variabila" si aceasta valoare se returneaza de catre expresia de asignare (ca un tot unitar). -----------Exemplu:: Consideram instructiunile -----------b = 2; c = 3; a = b + c; unde toate variabilele sunt de tipul int. Folosind faptul ca = este un operator, putem condensa aceasta la a = (b = 2) + (c = 3); Explicatia este ca expresia de asignare b = 2 atribuie valoarea 2 atat variabilei b, cat si instructiunii intregi. Daca exemplul de mai sus pare artificial, atunci o situatie frecvent intalnita este asignarea multipla. De exemplu, instructiunea a = b = c = 0; este echivalenta cu (folosind asociativitatea de la dreapta la stanga) a = (b = (c = 0)); Relativ la =, mai exista inca doi operatori. Este vorba de += si -=. Expresia k=k+2 va aduna 2 la vechea valoare a lui k si va asigna rezultatul lui k si intregii expresii. Expresia k += 2 face acelasi lucru. ---------------------------------------Lista operatorilor de asignare: = += -= *= /= %= >>= <<= &= ^= |= ---------------------------------------Toti acesti operatori au aceeasi precedenta si se asociaza de la dreapta la stanga. Semantica lor este specificata de variabila op= expresie care este echivalent cu variabila = variabila op (expresie) cu exceptia faptului ca variabila sa nu fie o expresie. -----------Exemplu:: -----------Expresia de asignare j *= k + 3 este echivalenta cu j = j * (k + 3) si nu cu j=j*k+3 Fie declaratia int i = 1, j = 2, k = 3, m = 4;

Consideram urmatoarele exemple de evaluari ale expresiilor Expresie Expresie echivalenta Expresie echivalenta Valoare i += j + k i += (j + k) i = (i + (j + k)) 6 j *= k = m + 5 j *= (k = (m + 5)) j = (j * (k = (m + 5))) 18 -----------Exemple:: Calculul puterilor lui 2 ----------#include <stdio.h> main() { int i = 0, power = 1; while (++i <= 10) printf("%6d", power *=2); printf("\n"); } Iesirea acestui program va fi: 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 --------------Sistemul C --------------In capitolele precedente am prezentat directiva de preprocesare #include si #define. Directiva #include avea forma generala: #include si insemna includerea in acest loc a fisierului header specificat din directoarele specifice C (MSDOS \bc\include sau \tc\include, UNIX /usr/include). O alta forma este #include "nume_fisier" ce are drept scop inlocuirea acestei linii cu o copie a fisierului "nume_fisier" din directorul curent. Deci, atunci cand utilizam o functie C, trebuie sa specificam prototipul ei (scanf() si printf() au prototipul <stdio.h>, rand() are prototipul <stdlib.h>). -----------Exemplu:: -----------#include <stdio.h> #include <stdlib.h> main() { int i, n; printf("\n%s\n%s", "Vom afisa niste intregi aleatori.", "Cati doriti sa vedeti ? "); scanf("%d", &n); for (i = 0; i < n; ++i)

{ if (i % 6 == 0) printf("\n"); printf("%12d", rand()); } printf("\n"); } Daca de exemplu, tastam numarul 11, atunci pe ecran vor apare 11 numere intregi aleatoare. -------------Observatii: -------------1. Atentie ! ++i < n este diferit de i++ < n; 2. Operatorul == este operatorul de egalitate (test), adica a == b va fi evaluata la true daca si numai daca valoarea lui a este egala cu valoarea lui b (in caz contrar va fi evaluata la false). 3. Functia rand() intoarce un intreg cuprins intre 0 si n, unde n este dependent de sistem. In ANSI C, n este dat de constanta RAND_MAX.

----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Investigati comportarea operatorilor / si % pentru numere intregi negative. Mentionam ca in unele sisteme C, 7/-2 da rezultatul -3, in altele -4. Verificati daca se pastreaza identitatea din matematica (prevazuta a fi adevarata de ANSI): (a / b) * b + a % b = a Sugestie: Scrieti un program C care sa contina liniile de cod int a, b; printf("dati doi intregi nenuli: "); scanf("%d%d", &a, &b); printf("%s%4d\n%s%4d\n%s%4d\n%s%4d\n%s%4d\n", " a =",a, " b =",b, " a / b =", a / b, " a % b =", a % b, "Verif. ANSI=", (a / b) * b + a % b - a); 2. Scrieti un program C care sa calculeze cel mai mare divizor comun dintre a si b, unde a, b sunt numere intregi, folosind algoritmul lui Euclid. 3. Din moment ce + si ++ sunt operatori, rezulta ca expresia a+++b poate fi interpretata fie ca a++ + b fie a + ++b depinzand de modul de grupare semnului +. Scrieti un program scurt pentru a vedea ce interpretare face compilatorul C. 4. Inlocuiti ++i cu i++ in programul de calcul a puterilor lui 2. 5. Un patrat magic (de latura n) are proprietatea ca include in locatiile sale toate numerele intregi din intervalul 1, ..., n^2 si sumele numerelor de pe fiecare linie, fiecare coloana sau fiecare diagonala sunt egale. De exemplu: 6 1 8 7 5 3 2 9 4 este un patrat magic de dimensiune 3. Sa se scrie un program C care testeaza daca un patrat este magic sau nu. De asemenea, incercati sa generati toate patratele magice de ordin n. 6. Sa se scrie un program C care sa calculeze n!, unde n>0 este un numar natural (iar n! = 1 * 2 *

... * n). 3. Controlul instructiunilor 3.1. Operatori relationali, de egalitate si logici 3.2. Operatori si expresii relationale 3.3. Operatori si expresii de egalitate 3.4. Operatori logici si expresii logice 3.5. Evaluare rapida (short-circuit) 3.6. Instructiunea compusa 3.7. Instructiunea vida 3.8. Instructiunile "if" si "if-else" 3.9. Instructiunea "while" 3.10. Instructiunea "for" 3.11. Operatorul "," 3.12. Instructiunea "do" 3.13. Instructiunea "goto" 3.14. Instructiunile "break" si "continue" 3.15. Instructiunea "switch" 3.16. Operatorul conditional 3.17. Exercitii propuse spre implementare ======== Capitolul 3 ======== ================== Controlul instructiunilor ================== -----------------------------------------------------Operatori relationali, de egalitate si logici -----------------------------------------------------Operatori relationali : <, >, <=, >= Operatori de egalitate: ==, != Operatori logici : !, &&, || Ca si ceilalti operatori, acesti operatori au reguli de precedenta si asociativitate care determina precis modul de evaluare a acestor expresii. -------------------------------------------------------------------------------| Operatori | Asociativitate | -------------------------------------------------------------------------------() ++ (postfix) -- (postfix) | de la stanga la dreapta | + (unar) - (unar) ++ (prefix) -- (prefix) | de la dreapta la stanga | * / % | de la stanga la dreapta | + | de la stanga la dreapta | < <= > >= | de la stanga la dreapta | == != | de la stanga la dreapta | && | de la stanga la dreapta | || | de la stanga la dreapta | ?: | de la dreapta la stanga | = += -= *= /= etc | de la dreapta la stanga | , (operatorul virgula) | de la stanga la dreapta | ------------------------------------------------------------------------------Operatorul ! este unar, spre deosebire de toti operatori (relationali, de egalitate si logici) care sunt binari. Toti operatorii vor fi prezenti in expresii ce pot lua valoarea intreaga 1 sau 0. Motivul este ca

C reprezinta "false" orice expresie egala cu zero, si "true" orice expresie diferita de zero. -----------Exemple: In continuare, dam o lista de expresii ce se evaluaza la false -----------1. O expresie de tip int ce are valoarea 0; 2. O expresie de tip float ce are valoarea 0.0; 3. Caracterul null '\0'; 4. Pointerul NULL. ----------------------------------------Operatori si expresii relationale ----------------------------------------Am vazut ca operatorii <, >, <=, >= sunt toti binari. Expresiile ce contin acesti operatori pot lua valoarea 0 sau 1. ----------Exemple. Primele patru exemple sunt corecte, restul sunt gresite: ----------1. a < 3 2. a > b 3. -1.1 >= (2.2 * x + 3.3) 4. a < b < c (corecta, dar confuza) 5. a =< b 6. a < = b 7. a >> b Fie expresia relationala "a < b". Daca valoarea lui a este mai mica decat valoarea lui b, atunci expresia va avea valoarea 1, pe care o gandim ca fiind "true". Daca valoarea lui a este mai mare decat valoarea lui b, atunci expresia va avea valoarea 0, pe care o gandim ca fiind "false". Observam ca valoarea lui "a < b" este aceeasi cu valoarea lui "a - b < 0". Folosind precedenta operatorilor aritmetici, aceasta este deci echivalenta cu "(a - b) < 0". De altfel, pe multe masini, expresii cum sunt "a < b" sunt implementate ca fiind "a - b < 0". ----------Exemple: Vom considera urmatorul tabel cu declaratii si initializari. ----------Presupunem ca avem declaratiile: int i = 1, j = 2, k = 3; double x = 5.5, y = 7.7; ---------------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare | ---------------------------------------------------------------------i<j-k i < (j - k) 0 - i + 5 * j >= k + 1 ((- i) + (5 * j)) >= (k + 1) 1 x - y <= j - k -1 (x - y) <= ((j - k) - 1) 1 x+k+7
3. x + y == 2 * x - 5 4. a = b 5. a = = b - 1 6. (x + y) =! 44 Intuitiv, o expresie de egalitate cum ar fi a == b este sau "true" sau "false". Mai precis, daca a este egal cu b, atunci a == b intoarce valoarea 1 (true); altfel, aceasta intoarce valoarea 0 (false). O expresie echivalenta este a - b == 0 (aceasta este ceea ce se implementeaza la nivel masina). Expresia "a != b" ilustreaza folosirea operatorului "diferit de" (sau "nu este egal cu"). ----------Exemple: Vom considera urmatorul tabel cu declaratii si initializari. ----------Presupunem ca avem declaratiile: int i = 1, j = 2, k = 3; ------------------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare | ------------------------------------------------------------------------i == j j == i 0 i != j j != i 1 i + j + k == - 2 * - k ((i + j) + k) == ((-2) * (- k)) 1 -------------------------|------------------------------------|----------| -----------------------------------------Operatori logici si expresii logice -----------------------------------------Operatorul logic ! este unar, iar && si || sunt binari. Expresiile ce contin acesti operatori intorc valoarea 0 sau 1. Negarea logica poate fi aplicata unei expresii aritmetice sau unui tip pointer. Daca o expresie are valoarea 0, atunci expresia negata are valoarea 1. Daca expresia are o valoare diferita de 0, atunci expresia negata intoarce valoarea 1. ----------Exemple. Primele trei exemple sunt corecte, restul sunt gresite: ----------1. !a 2. !(x + 7.7) 3. !(a < b || c < d) 4. a! 5. a != b (este corecta, dar se refera la operatorul "diferit") Unele identitati logice (din matematica) nu se "transmit" in C. De exemplu, se stie ca "not (not s) =s", in timp ce valoarea lui "!!5" nu este 5, ci 1. Motivul este ca operatorul "!" se asociaza de la dreapta la stanga, si deci "!!5" este echivalent cu "!(!5)", care echivalent cu "!(0)", ce intoarce valoarea 1. -----------Exemple: Vom considera urmatorul tabel cu declaratii si initializari. -----------Presupunem ca avem declaratiile: int i = 7, j = 7; double x = 0.0, y = 999.9; -------------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare | -------------------------------------------------------------------! (i - j) + 1 (! (i - j)) + 1 2 !i-j+1 ((! i) - j) + 1 -6 ! ! (x + 3.3) ! (! (x + 3.3)) 1 !x*!!y (! x) * (! (! y)) 1

----------------------|------------------------------|-------------| Operatorii logici binari && si || pot fi folositi in expresii care intorc 0 sau 1. ----------Exemple. Primele patru exemple sunt corecte, restul sunt gresite: ----------1. a && b 2. a || b 3. !(a < b) && c 4. 3 && (-2 * a + 7) 5. a && 6. a | | b 7. a & b (corecta, dar se refera la operatii peste biti) 8. &b (corecta, dar se refera la adresa lui b)----------Exemple: Vom considera urmatorul tabel cu declaratii si initializari. ----------Presupunem ca avem declaratiile: int i = 3, j = 3, k = 3; double x = 0.0, y = 2.3; -------------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare | -------------------------------------------------------------------i && j && k (i && j) && k 1 x || i && j - 3 x || (i && (j - 3)) 0 i < j && x < y (i < j) && (x < y) 0 i < j || x < y (i < j) || (x < y) 1 |----------------------|---------------------------------|------------| -------------------------------------Evaluare rapida (short-circuit) -------------------------------------Pentru expresiile ce contin && sau ||, evaluarea are loc cand s-a stabilit deja valoarea expresiei, eventual fara parcurgerea intregii expresii. Astfel, presupunem ca "expr1" se evalueaza la 0 (false). Atunci expresia expr1 && expr2 se va evalua la 0, fara a se mai face evaluarea expresiei "expr2". Alt exemplu, daca "expr1" se evalueaza la 1 (true), atunci expresia expr1 || expr2 se va evalua la true fara a se mai evalua expresia "expr2". Uneori se mai spune ca operatorii && si || sunt lazy (adica le este lene sa mai evalueze toti operanzii din expresie). ----------------------------Instructiunea compusa ----------------------------O instructiune compusa este un sir de declaratii si instructiuni delimitate de acolade. Ceea ce acoladele delimiteaza se numeste "bloc". O instructiune compusa este ea insasi o instructiune. ----------Exemplu: ----------{ a = 1; { b = 2; c = 3;

} } ------------------------Instructiunea vida ------------------------Instructiunea vida se reprezinta cu semnul ; (punct si virgula). Ea se foloseste cand se doreste folosirea ei sintactica, si nu neaparat folosire semantica. Dupa cum vom vedea, aceasta se foloseste in constructii "if-else" si "for". O expresie urmata de ; se numeste "instructiune expresie". ----------Exemplu: ----------a = b; a + b + c; ; printf("%d\n", a); -------------------------------------Instructiunile "if" si "if-else" -------------------------------------Forma generala a instructiunii "if" este if (expresie) instructiune Semantica intuitiva este simpla. Astfel, daca valoarea expresiei este true (diferita de zero), atunci se executa instructiunea, altfel nu. ----------Exemplu: ----------Instructiunea "if" de mai jos va testa daca se poate face impartirea cu y (ce trebuie sa fie diferit de 0): if (y != 0.0) x /= y; Urmatoarele doua instructiuni if (j < k) min = j; if (j < k) printf("j este mai mic decat k\n"); se pot scrie intr-una singura if (j < k) { min = j; printf("j este mai mic decat k\n"); } Instructiunea "if-else" de mai jos este foarte apropiata de instructiunea "if". Aceasta are forma generala if (expresie) instructiune1 else instructiune2 Semantica intuitiva este de asemenea clara. Daca valoarea expresiei este diferita de zero, atunci se executa instructiune1 si "se sare" peste instructiune2. Daca valoarea expresiei este zero, atunci "se sare" instructiune1, si se executa instructiune2. -----------Exemplu:

-----------Urmatorul subprogram C de mai jos calculeaza si afiseaza minimul dintre x si y. if (x < y) min = x; else min = y; printf("Valoarea minima = %d\n", min); ----------------------------Instructiunea "while" ----------------------------"While", "for" si "do" sunt cele trei instructiuni repetitive din limbajul C. Consideram urmatorul format general al instructiunii "while" (iteratia sau bucla "while"). while (expresie) instructiune instructiune_urmatoare Mai intai se evalueaza expresie. Daca aceasta nu este zero (deci este "true"), atunci se executa instructiunea, si control trece la inceputul buclei "while". Astfel, corpul buclei se executa de cate ori expresie se evalueaza la "true". Terminarea buclei are loc cand expresie ia valoarea zero (adica "false"). In acest punct, controlul se paseaza catre "instructiune_urmatoare". ----------Exemplu:----------while (i <= 10) { suma += i; ++i; } -------------------------Instructiunea "for" ------------------------Ca si instructiunea "while", instructiunea "for" se foloseste pentru descrierea structurilor iterative (repetitive). Astfel constructia for (expresie1; expresie2; expresie3) instructiune instructiune_urmatoare este semantic echivalenta cu expresie1; while (expresie2) { instructiune; expresie3; } instructiune_urmatoare; Deci, se va evalua expresie1. De obicei, aceasta se foloseste pentru initializarea buclei. Apoi, se evalueaza expresie2. Daca aceasta nu este zero ("true"), atunci se executa instructiune, se evalueaza expresie3, si controlul buclei se "paseaza" la inceputul buclei (cu deosebirea ca nu se mai evalueaza expresie1). De obicei, expresie2 este o expresie logica care controleaza bucla. Acest proces continua pana cand expresie2 este 0 (false), punct in care se plaseaza controlul catre instructiune_urmatoare. -----------Exemplu: Exemplul de mai jos calculeaza factorialul numarului n. -----------factorial=1;

for (i = 1; i <= n; i++) factorial *= i; Orice sau toate expresiile dintr-o instructiune "for" pot lipsi, dar nu poate lipsi ;. ----------Exemple: ----------Exemplul de mai jos calculeaza suma numerelor intregi de la 1 la 10. i = 1; suma = 0; for ( ; i <= 10; ++i) suma += i; Acesta se poate scrie echivalent: i = 1; suma = 0; for ( ; i <= 10; ) suma += i++; Daca, in schimb, lipseste expresie2, atunci obtinem o bucla infinita. --------------------Operatorul "," --------------------Operatorul "," are cea mai mica prioritate dintre toti operatorii din C. Este un operator binar ce are ca operanzi drept expresii si se asociaza de la stanga la dreapta. Intr-o expresie de forma expresie1 , expresie2 se evalueaza mai intai expresie1, apoi expresie2. Expresia "," intoarce valoarea si tipul operandului din dreapta. ----------Exemplu: Presupunem ca a, b sunt de tip int. Atunci expresia "," -----------a = 0, b = 1 intoarce valoarea 1 de tipul int. Operatorul "," este deseori folosit in instructiunea "for". ---------Exemplu: Exemplul de mai jos calculeaza factorialul numarului n (reluare). ----------for (factorial = 1, i = 1; i <= n; i++) factorial *= i; -----------Exemplu: Revenim asupra unui exemplu precedent (suma primelor N numere naturale) -----------for (suma = 0, i = 1; i <= n; ++i) suma += i; se poate scrie, echivalent, in for (suma = 0, i = 1; i <= n; suma += i, ++i); ------------Intrebare: Ce se intampla cu valoarea lui suma daca intervertim instructiunile -----------suma += i cu ++i ----------Exemplu: ----------for (i=0, p = head; p != NULL; p=p -> next )

..... -----------------------Instructiunea "do" ----------------------Instructiunea "do" poate fi considerata o varianta a instructiunii "while". Deosebirea consta in faptul ca pentru instructiunea "while" testul se face la inceputul ciclului, iar pentru "do" la sfarsit. Consideram constructia de forma do instructiune while (expresie); instructiune_urmatoare La inceput se executa instructiune, apoi se evalueaza expresie. Daca valoarea lui expresie este diferita de 0 ("true"), atunci controlul se paseaza la inceputul instructiunii "do", si procesul se repeta. Daca expresie se evalueaza la 0 (false), atunci controlul se paseaza la instructiune_urmatoare. ----------Exemplu: Suma unor numere intregi diferite de 0 ----------suma = i = 0; do { suma += i; scanf("%d", &i); } while (i > 0); -------------------------Instructiunea "goto" ------------------------Instructiunea "goto" (salt neconditionat) este considerata opusa programarii structurate. Sfatul general valabil este evitarea acestei instructiuni. Totusi, in unele cazuri se poate folosi (cand simplifica controlul, cand face codul mai eficient). O instructiune de etichetare are forma: eticheta : instructiune unde eticheta este un identificator. -----------Exemple: -----------bye: exit(1); eticheta1: a = b + c; 333: a = b + c; (exemplu gresit, de ce ?) Controlul programului poate fi transferat neconditionat catre o instructiune de etichetare astfel goto eticheta; ---------------------------------------------Instructiunile "break" si "continue" ---------------------------------------------Cele doua instructiuni break; si continue; intrerup controlul normal al programelor. Instructiunea "break" va cauza iesirea din bucla in care se afla sau din instructiunea "switch". Instructiunea "continue" se poate afla numai in instructiuni "for", "while" si "do". Ea are rolul de a trasmite controlul catre sfarsitul buclei respective.

----------Exemple: ----------while (1) { scanf("%lf", &x); if (x < 0.0) break; /* iesim cand x este negativ */ printf("%lf\n", sqrt(x)); } while (contor < n) { scanf("%lf", &x); if (x > -0.01 && x < =0.01) continue; /* valorile mici nu se iau in considerare */ ++contor; suma += x; } -----------------------------Instructiunea "switch" ----------------------------"switch" este o instructiune conditionala ce generalizeaza o instructiune "if-else". ----------Exemplu: ----------switch (val) { case 1: ++contor_a; break; case 2: case 3: ++contor_b; break; default: ++contor_c; } Corpul unei instructiuni "switch" este un exemplu de instructiune compusa. Expresia de control dintre paranteze (ce urmeaza cuvantului switch) trebuie sa fie de tip integral (vom reveni intr-un alt capitol). Dupa evaluarea lui val, controlul sare la eticheta corespunzatoare valorii lui val. De obicei, ultima instructiune dintr-un "case" este de obicei "break". Daca nu exista "break", atunci se vor executa si instructiunile din urmatoarele "case"-uri. Atentie ! Omiterea scrierii lui "break" este foarte frecventa !! Poate apare cel mult un "default" (in general pe ultima pozitie). Cuvintele rezervate "case" si "default" pot apare numai in interiorul unui "switch". -----------------------------Operatorul conditional -----------------------------Operatorul "?:" este mai putin obisnuit deoarece este ternar (cu trei argumente). Forma generala este expresie1 ? expresie2 : expresie3

Mai intai, se evalueaza expresie1. Daca aceasta este diferita de 0 (true), atunci se evalueaza expresie2, si aceasta va fi valoarea returnata de intreaga expresie conditionala. Daca expresie1 este 0 (false), atunci se evalueaza expresie3, si aceasta va fi valoarea intregii expresii conditionale. -----------Exemplu: Instructiunea ----------if (y < z) x = y; else x = z; este echivalenta cu x = (y < z) ? y : z; Operatorul ?: are aceeasi prioritate cu operatorul de asignare si se asociaza de la dreapta la stanga. ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Sa se scrie un program care sa calculeze minimul a trei numere (folosind o instructiune "if-then" si una "if" sau doua "if-then" (fara variabila suplimentara)). Generalizare: Sa se gaseasca primele doua numere (cele mai mici) dintr-un vector de n elemente (cu numar minim de comparatii). 2. Cititi n numere de la tastatura si afisati maximul lor. Incercati sa cititi un numar arbitrar de numere (deci fara a citi acest n). 3. Folosind structura for, scrieti un program care calculeaza urmatoarele formule logice (sub forma unei tabele de adevar): b1 || b3 || b5 si b1 && b2 || b4 && b5 4. Fie functia lui Collatz: { n/2 daca n este par f(n) = { 3*n+1 daca n este impar Sa se scrie un program C care determina k natural minim astfel incat (f o f o ... o f)(n)=1. de k ori 5. Scrieti un program C care calculeaza suma divizorilor naturali ai unui numar natural n. Un numar este perfect daca este egal cu suma divizorilor proprii pozitivi (ex: 28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14). Sa se genereze primele k numere perfecte (k < 5 !). 6. Operatia matematica min(x,y) se poate reprezenta ca o expresie conditionala: (x < y) ? x : y Intr-un mod similar, descrieti operatiile aritmetice min(x, y, z) si max(x, y, z, t) 7. Se stie ca un procedeu de interschimbare a valorii a doua variabile (a si b) se poate face folosind o variabila auxiliara (se foloseste in metodele de sortare, arbori, sisteme de ecuatii, etc): aux = a ; a=b ; b = aux; Sa se arate ca in limbajul C se poate face acest lucru in mod echivalent fara utilizarea explicita a unei variabile suplimentare. Asadar intervertirea valorilor a si b se poate face si astfel: a = b + a - (b = a); Aratati ca aceasta instructiune este echivalenta cu: aux = b + a ; b=a ; a = aux - a; (sau a = aux - b;) Echivalent, fara variabile suplimentare, se pot considera instructiunile: a = a + b;

b = a - b; a = a - b; Functii si programare structurata 4.1. Apelul functiilor 4.2. Instructiunea "return" 4.3. Prototipurile functiilor 4.4. Descriere "top-down" 4.5. Invocare si apel prin valoare 4.6. Deosebirea dintre "return" si "exit" 4.7. Exercitii propuse spre implementare ======== Capitolul 4 ======== ========================= Functii si programare structurata ========================= Programarea structurata este o problema ce rezolva strategia si metodologia programarii si are urmatoarele principii: 1. Structurile de control trebuie sa fie cat se poate de simple; 2. Constructia unui program trebuie sa fie descrisa top-down. Descrierea top-down se refera la descompunerea problemei noastre in subprobleme. De obicei, aceste subprobleme sunt usor de descris.

--------------------Apelul functiilor --------------------Un program este compus din una sau mai multe functii, printre care si "main()". Intotdeauna executia unui program incepe cu "main()". Cand o functie este apelata (sau invocata) atunci controlul programului este pasat functiei apelate. Dupa ce aceasta isi termina executia, atunci se paseaza inapoi controlul catre program. Codul C care descrie ce face o functie se numeste "definitia functiei". Aceasta are urmatoarea forma generala: tip nume_functie (lista_parametri) { declaratii instructiuni } Primul rand se numeste "header-ul" (antetul) functiei, iar ceea ce este inclus intre acolade se numeste corpul functiei. Daca in antet nu precizam parametri, atunci se va scrie "void" (cuvant rezervat pentru lista vida). Daca functia nu intoarce nici o valoare, atunci se va scrie ca tip intors tot "void". Tipul intors de functie este cel precizat in "return" (ce va fi indata explicat). Parametrii din antetul functiei sunt dati printr-o lista cu argumente separate prin virgula. Aceste argumente sunt date de tipul argumentului urmat de un identificator ce apartine acelui tip. Se mai spune ca acel identificator este "parametru formal". ----------Exemplu: -----------

#include <stdio.h> void tipareste_mesaj(int k) { int i; printf("Iti urez:\n"); for (i = 0; i < k; ++i) printf(" O zi buna ! \n"); } main() { int n; printf("Dati un numar natural mic: "); scanf("%d", &n); tipareste_mesaj(n); } -----------------------------Instructiunea "return" -----------------------------Instructiunea "return" este folosita pentru doua scopuri. Cand se executa o instructiune "return", controlul programului este pasat inapoi programului apelant. In plus, daca exista o expresie dupa acest "return", atunci se va returna valoarea acestei expresii. Instructiunea "return" poate avea formele: return; sau return expresie; ----------Exemplu: Minimul a doi intregi. ----------#include <stdio.h> int min(int x, int y) { if (x < y) return x; else return y } main() { int j, k, m; printf("Dati doi intregi: "); scanf("%d%d", &j, &k); m = min(j, k); printf("\n%d este minimul dintre %d si %d.\n", m, j, k); }

-----------------------------Prototipurile functiilor -----------------------------In C, apelul unei functii poate apare inaintea declararii ei. Functia poate fi definita mai tarziu in acelasi fisier, sau in alt fisier sau dintr-o biblioteca standard. In ANSI C, prototipul functiei remediaza problema punand la dispozitie numarul si tipul argumentelor functiei. Prototipul specifica, de asemenea, si tipul returnat de functie. Sintaxa prototipului unei functii este: tip nume_functie (lista_tipuri_parametri); In lista de parametri putem specifica chiar si parametrul, dar asta este optional. Daca functia nu are parametri, atunci se foloseste "void". ----------Exemplu: Reluam un exemplu precedent. ----------#include <stdio.h> main() { int n; void tipareste_mesaj(int); printf("Dati un numar natural mic: "); scanf("%d", &n); tipareste_mesaj(n); } void tipareste_mesaj(k) { int i; printf("Iti urez:\n"); for (i = 0; i < k; ++i) printf(" O zi buna ! \n"); } Prototipul unei functii poate fi plasat in corpul altei functii, sau de regula, se scriu la inceputul programelor dupa directivele #include si #define. ---------------------------Descriere "top-down" ---------------------------Presupunem ca avem de citit cativa intregi si trebuie sa-i afisam in ordine pe coloane (in capatul de sus al coloanelor trebuie sa scriem numele campului), sa le afisam suma lor partiala, minimul si maximul lor. Pentru scrierea unui program C ce face acest lucru, vom utiliza proiectarea (descrierea) "top-down". Astfel, descompunem problema in urmatoarele subprobleme: 1. Un antet pentru problema data; 2. Scrierea campurilor; 3. Citirea si scrierea lor pe coloane. Toti acesti trei pasi vor fi descrisi in cate o functie ce se apeleaza din "main()". Obtinem, un prim cod: #include <stdio.h> main()

{ void tipareste_antet(void); void scrie_campurile(void); void citeste_scrie_coloanele(void); tipareste_antet(); scrie_campurile(); citeste_scrie_coloanele(); } Aceasta reprezinta intr-un mod foarte simplu descrierea "top-down". Daca o problema este prea grea, atunci o descompunem in subprobleme, si apoi le rezolvam pe acestea. Beneficiul suplimentar al acestei metode este claritatea sa. void tipareste_antet(void) { printf("\n%s%s%s\n", "**************************************************\n", "* Calculul sumelor, minimului si maximului *\n", "**************************************************\n"); } Functia ce foloseste la scrierea campurilor este la fel usor de scris: void scrie_campurile(void) { printf("%5s%12s%12s%12s%12s\n\n", "Numar", "Articol", "Suma", "Minimul", "Maximul"); } Urmeaza apoi functia ce serveste la scrierea inregistrarilor referitoare la campurile discutate mai sus: void citeste_scrie_coloanele(void) { int contor = 0, articol, suma, minim, maxim; int min(int, int), max(int, int); if (scanf("%d", &articol) == 1) { ++contor; suma = minim = maxim = articol; printf("%5d%12d%12d%12d%12d\n\n", contor, articol, suma, minim, maxim); while (scanf("%d", &articol) == 1) { ++contor; suma += articol; minim = min(articol, minim); maxim = max(articol, maxim);

printf("%5d%12d%12d%12d%12d\n\n", contor, articol, suma, minim, maxim); } } else printf("Nici o data nu a fost citita.\n\n"); } Daca datele se introduc de la tastatura, atunci tabelul se va afisa "intrerupt" de citirile ce au loc de la tastatura. Astfel, se prefera citirea dintr-un fisier extern. Presupunem ca fisierul nostru executabil (asociat fisierului sursa scris in C) se numeste "numere.exe" si am creat un fisier numit "fisier.int" ce contine urmatoarele numere: 19 23 -7 29 -11 17 Dand comanda numere < fisier.int vom obtine un tabel ce contine toate datele dorite. ------------------------------------Invocare si apel prin valoare ------------------------------------O functie este invocata prin scrierea numelui sau impreuna cu lista sa de argumente intre paranteze. De obicei, numarul si tipul acestor argumente se "potriveste" cu parametrii din lista de parametri prezenti in definitia functiei. Toate argumentele sunt apelate prin valoare ("call-by-value"). Asta inseamna ca fiecare argument este evaluat si valoarea sa este folosita ca valoare pentru parametrul formal corespunzator. De aceea, daca o variabila (argument) este folosita la transmiterea unei valori, atunci valoarea ei nu se schimba. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> main() { int n=3, suma, calculeaza_suma(int); printf("%d\n", n); /* se va scrie 3 */ suma = calculeaza_suma(n); printf("%d\n", n); /* se va scrie 3 */ printf("%d\n", suma); /* se va scrie 6 */ } int calculeaza_suma(int n) /* suma numerelor de la 1 la n */ { int suma = 0; for ( ; n > 0; --n) /* n se schimba aici, dar nu si in main() */ sum += n; printf("%d\n", n); /* se va scrie 0 */ return suma; }

Chiar daca n este trimis ca argument in functia "calculeaza_suma()" si valoarea lui n se modifica in aceasta functie, valoarea sa din mediul apelant ramane neschimbata. Vom vedea mai tarziu cum se poate simula apelul prin adresa ("call-by-reference"). ---------------------------------------------Deosebirea dintre "return" si "exit" ---------------------------------------------Exista doua procedee de a returna o valoare. return expresie si exit(expresie) Daca se folosesc in "main()", atunci acestea sunt echivalente, dar in orice alta functie efectul lor este diferit (in ANSI C, functia "main()" intoarce o valoare de tip int). Un apel al lui exit() in orice alta functie va implica terminarea executiei programului si returnarea valorii catre mediul apelant (sistemul de operare sau mediul de programare C). Valoarea returnata se numeste stare de iesire ("exit status"). Prin conventie, starea de iesire zero indica terminare cu succes, pe cand iesire cu un numar diferit de zero indica o situatie anormala. ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Folosind functiile "rand()", "min(,)" si "max(,)", sa se genereze n numere naturale si sa se afiseze minimul si maximul dintre acestea. 2. (Jocul cap-pajura, simulare Monte-Carlo) Presupunem ca dispunem de o moneda ideala (nemasluita). Doi jucatori arunca cu moneda dupa urmatoarele reguli: 1.a. Se fac un numar total de n aruncari; 1.b. Primul jucator arunca moneda si celalalt spune "cap" sau "pajura"; 1.c. Daca acesta "ghiceste" ce va pica moneda, atunci se inverseaza jucatorii (adica arunca al doilea si primul incearca sa ghiceasca); 1.d. La sfarsit, trebuie afisat scorul (si procentul de castig al fiecaruia). 3. (Conjectura lui Goldbach) Orice numar par mai mare decat 2 se poate scrie ca suma a doua numere prime. Scrieti un program C care verifica aceasta conjectura pentru numere situate intre m si n. De exemplu, daca m=700 si n=1100, atunci afisati: 700 = 17 + 683 702 = 11 + 691 704 = 3 + 701 ... 1098 = 5 + 1093 1100 = 3 + 1097 Generalizare: Scrieti toate combinatiile posibile de adunare a doua numere prime egal cu un numar dat.

Procesarea caracterelor 5.1. Tipul de data "char" 5.2. Utilizarea lui "getchar()" si "putchar()" 5.3. Biblioteca 5.4. Un exemplu util: Numararea cuvintelor 5.5. Exercitii propuse spre implementare ======== Capitolul 5 ======== ================== Procesarea caracterelor ================== --------------------------Tipul de data "char" --------------------------Este unul dintre tipurile fundamentale din limbajul C. Constantele si variabilele de acest tip sunt folosite pentru reprezentarea caracterelor. Fiecare caracter este memorat pe 1 byte (octet), care (in general) este compus din 8 biti. Un octet compus din 8 biti poate pastra 2^8=256 valori distincte. Cand memoram un caracter intr-un octet, continutul acestuia poate fi gandit ca un caracter sau un intreg mic (intre 0 si 255). Desi putem memora 256 valori distincte, doar o parte din ele sunt tiparibile (litere mici, mari, cifre, semne de punctuatie, spatiu, tab, caractere speciale +, *, %). Exemple de caractere netiparibile: newline, bell. O constanta caracter se scrie intre apostroafe, cum ar fi: 'a', 'b'. O declaratie obisnuita a unei variabile de tip caracter este: char c; Variabilele caracter se pot initializa astfel: char c1 = 'A', c2 = '*'; Un caracter este pastrat in memorie pe un octet dupa o codificare specifica. Multe masini folosesc codurile de caractere ASCII sau EBCDIC. Ne vom referi numai la codul ASCII. Astfel, vom preciza constanta caracter si valoarea corespunzatoare a sa: de la 2^5+2^4 pana la 57, in ordine: '0', '1', ..., '9' de la 2^6+2^0 pana la 90, in ordine: 'A', 'B', ..., 'Z' de la 2^6+2^5+2^0 pana la 112, in ordine: 'a', 'b', ..., 'z' De exemplu, se observa ca pentru a obtine litere mici din cele mari, schimbam doar un bit. Astfel, caracterul 'A' are codul 65 care inseamna numarul 01000001 in baza 2, iar caracterul 'a' are codul 01100001. Se observa ca difera doar bitul cu numarul 3. ----------Exemple: ----------In functiile "printf()" si "scanf()", pentru formatul caracter se foloseste %c. printf("%c", 'a'); va tipari a printf("%c%c%c", 'A', 'B', 'C'); va tipari ABC printf("%d", 'a'); va tipari 97 printf("%c", 97); va tipari a Anumite caractere netiparibile necesita "secvente escape" (\ reprezinta caracterul escape). In acest sens, dam un tabel Numele caracterului Modul de scriere Valoarea intreaga

alert backslash backspace carriage return ghilimea formfeed tab orizontal newline caracterul nul apostrof tab vertical

\a \\ \b \r \" \f \t \n \0 \' \v

7 92 8 13 34 12 9 10 0 39 11

----------Exemple: Ce va fi afisat in cazul urmatoarelor instructiuni ? ----------1. printf("\"ABC\""); 2. printf("'ABC'"); Un alt mod de a scrie o constanta caracter este folosind una, doua sau trei cifre octale ca secvente escape, cum ar fi '\007'. Acest '\007' este de fapt caracterul "alert" (sau clopotel). El mai poate fi scris '\07' sau '\7' sau \a. ---------------------------------------------------Utilizarea lui "getchar()" si "putchar()" ---------------------------------------------------Aceste functii sunt folosite pentru citirea si scrierea caracterelor si sunt definite in <stdio.h>. Astfel pentru citirea unui caracter de la tastatura se foloseste "getchar()", iar pentru scrierea unui caracter pe ecran "putchar()". Bineinteles ca daca dorim sa afisam un sir de caractere mai mare, este mai elegant cu functia "printf()". ----------Exemplu: ----------Urmatorul program citeste un caracter din intrare (tastatura) si il atribuie unei varibile de tip char, apoi il afiseaza pe ecran. #include <stdio.h> main() { char c; while (1) { c=getchar(); putchar(c); } } Singurul mod de a opri acest program este sa apasam CTRL^C. Putem reface acest program folosind constanta EOF. #include <stdio.h> main() {

int c; while ((c = getchar()) != EOF) { putchar(c); } } -------------Comentarii: -------------1. In biblioteca <stdio.h>, exista o linie in care se declara #define EOF (-1) Denumirea lui EOF provine de la "end-of-file". 2. Variabila c trebuie sa fie declarata de tip int si nu de tip char. Am vazut ca sfarsitul unui fisier este codificat cu -1, si nu cu un caracter. 3. Subexpresia c=getchar() citeste o valoare de la tastatura si o asigneaza variabilei c. -------------------------Biblioteca -------------------------Sistemul C pune la dispozitie fisierul header care contine o multime de macro-uri (definitii) folosite pentru testarea caracterelor si o multime de prototipuri de functii ce sunt folosite pentru conversia caracterelor. In tabelul de mai jos prezentam o lista de macro-uri folosite la testarea caracterelor. Aceste macrouri iau ca argument o variabila de tip int si returneaza o valoare de tip int (zero=false, diferit de zero=true). ----------------------------------------------------------------------| Macro | Se returneaza true (diferit de zero) daca | ----------------------------------------------------------------------isalpha(c) c este litera isupper(c) c este litera majuscula islower(c) c este litera mica isdigit(c) c este cifra isalnum(c) c este litera sau cifra isxdigit(c) c este cifra hexazecimala isspace(c) c este caracter spatiu ispunct(c) c este semn de punctuatie isprint(c) c este caracter tiparibil isgraph(c) c este tiparibil, dar diferit de spatiu iscntrl(c) c este caracter de control isascii(c) c este cod ASCII ------------------------------------------------------------------In tabelul urmator, vom scrie functiile "toupper()" si "tolower()", care sunt din biblioteca standard si macro-ul "toascii()". Macro-ul si prototipurile pentru cele doua functii sunt in . Acestea au ca argument o variabila de tip int si returneaza tipul int. toupper(c) schimba c din litera mica in majuscula tolower(c) schimba c din majuscula in litera mica

toascii(c)

schimba c cu codul ASCII

---------------Un exemplu (util): Numararea cuvintelor ---------------Vrem sa numaram cate cuvinte sunt introduse de la tastatura. Ele sunt separate prin spatiu. Pentru scrierea programului vom utiliza tot strategia "top-down". #include <stdio.h> #include main() { int numar_cuvinte = 0; int gaseste_urmatorul_cuvant(void); while (gaseste_urmatorul_cuvant() == 1) ++ numar_cuvinte; printf("Numarul de cuvinte = %d\n\n", numar_cuvinte); } int gaseste_urmatorul_cuvant(void) { int c; while (isspace(c = getchar())) ; /* sarim peste spatii */ if (c != EOF) { while ((c = getchar()) != EOF && !isspace(c)) ; /* sarim peste orice diferit de EOF si spatii */ if (c != EOF) return 1; else return 0; } return 0; } ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Folosind functiile "getchar()" si "putchar()", sa se scrie un program C care transforma literele mici in litere mari. Incercati si o varianta de program care foloseste functiile "islower()" si "toupper()". 2. Utilizand functiile "getchar()" si "putchar()" creati un program C care sa copie un fisier in alt fisier (comanda voastra proprie de copiere). Utilizati redirectarea ! De asemeni, precizati si cazul cand dorim sa copiem un fisier la sfarsitul unui fisier existent. 3. Scrieti in C un analizor lexical care sa recunoasca cat mai multi atomi lexicali din C. De exemplu, cuvintele rezervate (while, do, for, ...), identificatori, operatori (relationali, logici, artimetici, ...) si eventual alte structuri. Apoi, tipariti acelasi fisier de intrare cu exceptia spatiilor multiple si a comentariilor. 4. Scrieti un program C care citeste caractere de la tastatura si le scrie la ecran. Scrieti toate vocalele cu litere majuscule si consoanele cu litere mici. Apoi, scrieti un program C care citeste

caractere de la tastatura si sterge vocalele din ele (afisand doar consoanele). (Acest mod de scriere era folosit in scrisul hieroglific al Greciei Antice). 5. ("Pretty printing") Scrieti un program C care are la intrare un fisier sursa C si il transforma intr-un program C scris frumos (eventual in stilul Bell Laboratoires).

Tipuri fundamentale de date 6.1. Declaratii si expresii 6.2. Tipuri fundamentale de date 6.3. Caractere si tipul "char" 6.4. Tipul de date "int" 6.5. Tipurile integrale "short", "long" si "unsigned" 6.6. Tipuri reale 6.7. Operatorul "sizeof()" 6.8. Functii matematice 6.9. Conversii implicite si explicite 6.10. Conversia la intreg 6.11. Conversiile aritmetice uzuale 6.12. Conversii explicite 6.13. Erori de programare frecvente 6.14. Exercitii propuse spre implementare ======== Capitolul 6 ======== ===================== Tipuri fundamentale de date ===================== --------------------------Declaratii si expresii --------------------------Variabilele si constantele sunt obiecte cu care se lucreaza intr-un program. In C, toate variabilele trebuie declarate inainte de a fi folosite. Declaratiile au doua scopuri: 1. spun compilatorului cat spatiu de memorie trebuie rezervat pentru memorarea acelor variabile; 2. permit compilatorului sa instruiasca masina pentru a face operatiile specifice corect. De exemplu, in expresia a + b, operatorul + este aplicat pentru doua variabile. Masina executa in mod diferit adunarea pentru variabile de tip "int" si pentru variabile de tip "float". Bineinteles, pentru programator aceste conventii sunt transparente (se mai spune ca "+" este operator de supraincarcare). Expresiile sunt combinatii (cu inteles) de constante, variabile si apeluri de functii. Majoritatea expresiilor (cum ar fi, de exemplu, variabilele) au si valoare si tip. In multe situatii, valoarea returnata depinde in principal de tipul expresiei. -------------------------------------Tipuri fundamentale de date -------------------------------------Avem urmatoarele tipuri fundamentale de date (scriere intreaga - lunga): char signed char unsigned char signed short int signed int signed long int unsigned short int unsigned int unsigned long int float double long double Toate acestea sunt cuvinte rezervate, deci nu se pot folosi ca nume de variabile. Alte tipuri de date, cum ar fi vectorii si pointerii, sunt derivate din tipurile fundamentale. De obicei, cuvantul rezervat "signed" nu se mai scrie. De exemplu, "signed int" este echivalent cu "int". De asemenea, cuvintele "short int", "long int" si "unsigned int" pot fi prescurtate, de obicei, ca

"short", "long" si "unsigned". Cu aceste conventii, tabelul de mai sus se mai poate scrie: char signed char unsigned char short int long unsigned short unsigned unsigned long float double long double Tipurile fundamentale se pot grupa dupa functionalitate: 1. tipurile integrale sunt cele care sunt folosite pentru reprezentarea valorilor intregi; 2. tipurile reale sunt cele care sunt folosite pentru reprezentarea valorilor reale; 3. tipurile aritmetice sunt tipuri integrale sau reale. Acestea sunt: Tipuri integrale: char signed char unsigned char short int long unsigned short unsigned unsigned long Tipuri reale: float double long double --------------------------------Caractere si tipul "char" --------------------------------In C, variabilele de orice tip integral pot fi folosite pentru reprezentarea caracterelor. In particular, variabilele de tip "char" si "int" se folosesc pentru acest scop. Am vazut in capitolul precedent ca atunci cand dorim sa comparam o variabila cu EOF, atunci trebuie sa declaram acea variabila de tip "int", si nu de tip "char". Constante cum ar fi 'a', '+' pe care le gandim ca fiind caractere sunt de tip "int", si nu de tip "char". Retineti ca nu exista constante de tip "char" !!! Reamintim ca toate caracterele sunt tratate ca "intregi mici", si reciproc, intregii mici sunt tratati ca niste caractere. In particular, orice expresie integrala poate fi afisata in format intreg sau caracter. ----------Exemplu: Presupunem ca avem o "bucata" de cod C: ----------char c = 'a'; /* 'a' are codul ASCII 97 */ int i = 65; /* 65 este codul ASCII pentru 'A' */ printf("%c", c + 1); /* este afisat b */ printf("%d", c + 2); /* este afisat 99 */ printf("%c", i + 3); /* este afisat D */ In C, fiecare caracter este memorat pe un octet de memorie. Pe aproape toate masinile, un octet este compus din 8 biti. Fie declaratia char c = 'a'; Putem gandi ca "c" este memorat pe un octet astfel -----------------------------|0|1|1|0|0|0|0|1| -----------------------------7 6 5 4 3 2 1 0 Fiecare celula reprezinta un bit si fiecare bit este numerotat (incepand cu cel mai putin semnificativ). Bitii care formeaza un octet sunt fie "on", fie "off", aceste stari fiind reprezentate prin 1 si 0 respectiv. Acesta ne conduce sa gandim fiecare octet din memorie ca un sir de 8 cifre binare (se mai numesc siruri de biti). Astfel variabila "c" poate fi gandita ca sirul de biti 01100001 Mai general, fiecare cuvant masina poate fi gandit ca un sir de cifre binare grupate in octeti.

Un sir de cifre binare poate fi deci gandit ca un numar binar (adica in baza 2). Fara a intra in detalii matematice (teorema bazei de numeratie) vom face doar un exemplu: ----------Exemplu: ----------Valoarea lui "c" este numarul 01100001 (in baza 2) 1 x 2^6 + 1 x 2^5 + 0 x 2^4 + 0 x 2^3 + 0 x 2^2 + 0 x 2^1 + 1 x 2^0 care inseamna 64 + 32 + 1 = 97 in notatia zecimala (in baza 10). ANSI C pune la dispozitie trei tipuri referitoare la caractere: char signed char unsigned char De obicei, tipul "char" este echivalent cu "signed char" sau "unsigned char", depinzand de compilator. Fiecare din aceste trei tipuri se memoreaza pe un octet (deci poate "tine" 256 valori distincte). Pentru "signed char", valorile sunt intre -128 si 127, iar pentru "unsigned char" intre 0 si 255. ------------------------Tipul de date "int" ------------------------Tipul de date "int" este cel mai folosit tip din limbajul C. Acest tip, impreuna cu alte tipuri integrale (cum ar fi: "char", "short" si "long") este desemnat pentru lucrul cu valori intregi reprezentabile pe o masina. In matematica, numerele naturale sunt 0, 1, 2, 3, ..., care impreuna cu cele negative (corespunzatoare) formeaza numerele intregi. Pe o masina, se pot reprezenta (folosind un tip integral) numai o submultime finita a acestor numere. De obicei, un cuvant se memoreaza pe un cuvant masina. Anumite calculatoare folosesc cuvante de 2 octeti (=16 biti), altele 4 octeti (=32 biti). ----------Exemple: ----------1. Masini ce folosesc cuvinte memorate pe 2 octeti: PC 2. Masini ce folosesc cuvinte memorate pe 4 octeti: Apollo, Hewlett-Packard, Next, Silicon Graphics, Sun, etc. Presupunem ca lucram pe un calculator care lucreaza pe 4 octeti. Aceasta implica ca un cuvant are 32 biti, deci poate "tine" 2^{32} valori distincte. Jumatate sunt folosite pentru reprezentarea numerelor negative si cealalta jumatate pentru pozitive: - 2^{31}, -2^{31}+1,..., -2, -1, 0, 1, 2, ..., 2^{31}-1 Daca lucram pe un calculator unde memorarea unui cuvant se face pe 2 octeti, atunci putem memora 2^{16} valori distincte. Valoarea cea mai mare, a tipului "int" este data de constanta MAXINT. Evident cea mai mica valoare va fi -MAXINT-1. Daca se incearca, de exemplu, adunarea a doua numere (si se depaseste aceasta valoare), atunci se va primi un mesaj "integer overflow". ------------------------------------------------------------Tipurile integrale "short", "long" si "unsigned" ------------------------------------------------------------De obicei, tipul "short" se memoreaza pe doi octeti si tipul "long" pe patru octeti. Astfel, pe masinile in care cuvintele au patru octeti, lungimea tipului "int" este aceeasi cu lungimea tipului

"long", iar pe masinile in care cuvintele au doi octeti, lungimea tipului "int" este egala cu lungimea tipului "short". Constantele predefinite MAXSHORT si MAXLONG (in unele implementari LONG_MAX) caracterizeaza lungimea acestor tipuri. De obicei, MAXSHORT=2^{15} si MAXLONG=2^{31}. Astfel, daca "s" este o variabila de tip "short", atunci - MAXSHORT <= s <= MAXSHORT-1 Daca "l" este o variabila de tip "long", atunci - MAXLONG <= s <= MAXLONG-1 In ceea ce priveste tipul "unsigned", acesta este memorat pe acelasi numar de octeti ca si tipul "int". Daca "u" este o variabila de tip "unsigned", atunci 0 <= u <= 2*MAXINT-1 ---------------Tipuri reale ---------------ANSI C contine trei tipuri reale: "float", "double" si "long double". Variabilele de acest tip vor putea tine valori reale, cum ar fi: 0.001 2.0 3.14159 Aceasta notatie se numeste notatie zecimala, deoarece contine punctul zecimal. Mai exista si notatia exponentiala. De exemplu, 1.234567e5 corespunde cu 1.234567 x 10^5=123456.7 Pe majoritatea masinilor, tipul "float" se memoreaza pe 4 octeti, iar tipul "double" pe 8 octeti. Asta inseamna ca o variabila de tipul "float" poate avea 6 zecimale, iar o variabila de tipul "double" poate avea 15 zecimale. Astfel, o variabila de tipul "float" are forma 0,d_1 d_2 d_3 d_4 d_5 d_6 x 10^{n} unde -38 <= n <= 38. Asemanator, o variabila de tipul "double" are forma 0,d_1 d_2 ... d_{15} x 10^{n} unde -308 <= n <= 308. Astfel, instructiunea x = 123.45123451234512345; /* 20 cifre semnificative */ va implica atribuirea lui x a valorii 0.123451234512345 x 10^3 (15 cifre semnificative) In ANSI C, pentru varibilele de tip "long double" se aloca mai multa memorie. Insa sunt compilatoare care trateaza acest exact tip exact ca si "double". ---------------------------Operatorul "sizeof()" ---------------------------C pune la dispozitie operatorul "sizeof()" pentru determinarea numarului de octeti necesari memorarii unui obiect. Acesta are aceeasi prioritate si asociativitate ca si ceilalti operatori unari. O expresie de forma sizeof(obiect) returneaza un intreg car reprezinta numarul de octeti necesari pentru memorarea obiectului in memorie. Un obiect poate fi un tip, cum ar fi "int" sau "float", sau poate fi o expresie, cum ar fi a + b, sau poate fi un sir sau o structura. ----------Exemplu: Calculul numarului de octeti pentru cateva tipuri ----------#include <stdio.h>

main() { printf("Lungimea catorva tipuri fundamentale.\n\n"); printf(" char:%3d octeti \n", sizeof(char)); printf(" short:%3d octeti \n", sizeof(short)); printf(" int:%3d octeti \n", sizeof(int)); printf(" long:%3d octeti \n", sizeof(long)); printf(" unsigned:%3d octeti \n", sizeof(unsigned)); printf(" float:%3d octeti \n", sizeof(float)); printf(" double:%3d octeti \n", sizeof(double)); printf("long double:%3d octeti \n", sizeof(long double)); } Din moment ce limbajul C este flexibil in ceea ce priveste necesarul de memorie pentru tipurile fundamentale, situatiile pot sa difere de la o masina la alta. Totusi, aceasta garanteaza ca: sizeof(char) = 1 sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long) sizeof(signed) <= sizeof(unsigned) <= sizeof(int) sizeof(float) <= sizeof(double) <= sizeof(long double) "sizeof()" nu este o functie (chiar daca contine paranteze atunci cand ne referim la tipuri), ci este un operator. De exemplu: sizeof(a + b + 7.7) este echivalent cu sizeof a + b + 7.7 ------------------------Functii matematice ------------------------Nu exista functii matematice implicite (in compilatorul C), ci acestea sunt descrise in biblioteci. De exemplu, functiile sqrt() pow() exp() log() sin() cos() tan() sunt definite in biblioteca <math.h>. Toate aceste functii, cu exceptia lui "power()" au un argument de tip "double" si returneaza o valoare de tip "double". Functia "power()" are doua argumente de tip "double" si returneaza o valoare de tip "double". --------------------------------------Conversii implicite si explicite --------------------------------------O expresie aritmetica, cum ar fi "x + y", are si valoare si tip. De exemplu, daca "x" si "y" au tipul "int", atunci expresia "x + y" are tipul "int". Dar, daca "x" si "y" au ambele tipul "short", atunci "x + y" este de tip "int", si nu "short". Aceasta se intampla deoarece in orice expresie, "short" se converteste la "int". ------------------------Conversia la intreg -----------------------Un "char" sau "short", ori "signed" sau "unsigned", ori un tip enumerare (vom reveni) poate fi folosit in orice expresie unde poate fi folosit "int" sau "unsigned int". Daca toate valorile tipului original pot fi reprezentate de un "int", atunci valoarea acesteia se va converti la "int"; altfel se va converti la "unsigned int". Aceasta se numeste "conversie la intreg". ----------Exemplu: -----------

char c = 'A'; printf("%c\n", c); Variabila "c" apare ca argument al functiei "printf()". Cu toate acestea, deoarece are loc conversia la intreg, tipul expresiei "c" este "int", si nu "char". -------------------------------------Conversiile aritmetice uzuale -------------------------------------Conversiile aritmetice pot apare cand sunt evaluati operanzii unui operator binar. -----------Exemplu: -----------Presupunem ca "i" este "int" si "f" este un "float". In expresia "i + f", operandul "i" se converteste la "float" si deci expresia "i + f" va intoarce tipul "float". Aceste reguli se numesc "conversii aritmetice uzuale". Iata urmatorul "algoritm": daca un operand este de tip "long double" atunci si celalalt operand va fi convertit la tipul "long double" altfel daca un operand este de tip "double" atunci si celalalt operand va fi convertit la tipul "double" altfel daca un operand este de tip "float" atunci si celalalt operand va fi convertit la tipul "float" altfel /***** au loc conversiile la intreg *****/ daca un operand este de tip "unsigned long" atunci si celalalt operand va fi convertit la tipul "unsigned long" altfel daca un operand are tipul "long" si celalalt "unsigned" atunci - daca un "long" poate reprezenta toate valorile "unsigned" atunci operandul de tip "unsigned" se va converti la "long" - daca un "long" nu poate reprezenta toate valorile "unsigned" atunci ambii operanzi se vor converti la "unsigned long" altfel daca un operand are tipul "long" atunci celalalt operand se converteste la "long" altfel daca un operator are tipul "unsigned" atunci celalalt operand va fi convertit la "unsigned" altfel ambii operanzi vor avea tipul "int" ----------Exemplu: Presupunem ca avem declaratiile: ----------char c; short s; int i; unsigned u; unsigned long ul; float f;

double d; long double ld; Atunci avem urmatoarele valori pentru tipurile expresiilor de mai jos: ----------------------------------------------------------------------| Expresie Tip | Expresie Tip | ----------------------------------------------------------------------| c-s/i int u * 7 - i unsigned | | u * 2.0 - i double f * 7 - i float | | c+3 int 7 * s * ul unsigned long | | c + 5.0 double ld + c long double | | d+s double u - ul unsigned long | | 2*i/l long u-l dependent de sistem | ---------------------------------------------------------------------------------------------Conversii explicite -----------------------Daca "i" este de tip "int", atunci (double) i va converti valoarea lui "i" astfel incat expresia sa aiba tipul "double". Variabila "i" ramane neschimbata. Conversiile se pot aplica si expresiilor. ----------Exemple: ----------(long) ('A' + 1.0) x = (float) ((int) y + 1) (double) (x = 77) Operatorul de conversie de tip (cast) este un operator unar care are aceeasi prioritate si asociativitate (de la dreapta la stanga) ca alti operatori unari. -----------Exemplu: -----------Expresia (float) i + 3 este echivalenta cu ((float) i) + 3 pentru ca operatorul "cast" are prioritate mai mare decat "+". --------------------------------------Erori de programare frecvente --------------------------------------Presupunem ca suntem pe o masina care lucreaza folosind cuvinte memorate pe doi octeti. Consideram urmatorul exemplu: ----------Exemplu: ----------int a = 1, b = 1776, c = 32000; printf("%d\n", a + b + c); /* eroare: va fi afisat -31759 */ Un mod de a repara aceasta greseala este inlocuirea instructiunii "printf()" cu: printf("%d\n", (long) a + b + c); /* va fi afisat 33777 */

----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Presupunem ca depunem o suma (depozit la termen) intr-o banca care ofera o dobanda de 38 % (de exemplu) pe an. Sa se calculeze suma finala dupa un anumit numar de ani (se va tine cont de "dobanda la dobanda"). 2. Scrieti o functie C utilizator care sa simuleze functia "power(m, n)" pentru m intreg si n natural. Cate inmultiri are functia ? 3. Sa se verifice care din urmatoarele numere este mai mare: pi^e sau e^{pi} unde "pi"=3.14159265358979324 si "e"=2.71828182845904524. 4. Sa se scrie un program C care aproximeaza "pi" si "e" cu un anumit numar de zecimale. Idei: Pentru calculul lui "e", puteti folosi convergenta sirului 1+\sum 1/n! -> e Pentru calculul lui "pi", puteti folosi convergenta sirului \sum 1/k^2 -> pi^2/6

Tipurile enumerare, "typedef", si operatori pentru biti 7.1. Tipurile enumerare 7.2. Folosirea lui "typedef" 7.3. Expresii si operatori pe biti 7.4. Complement pe bit 7.5. Complement fata de doi 7.6. Operatori logici binari pe biti 7.7. Operatori de deplasare stanga si dreapta 7.8. Masti 7.9. Un program de impachetare si despachetare a cuvintelor 7.10. Litere mari -> litere mici 7.11. Recapitulare 7.12. Exercitii propuse spre implementare

======== Capitolul 7 ======== ========================================= Tipurile enumerare, "typedef", si operatori pentru biti ========================================= -------------------------Tipurile enumerare ------------------------Pentru declararea tipurilor enumerare se foloseste cuvantul rezervat "enum". Acesta va implica denumirea multimii, enumerarea elementelor (numite enumeratori), ca elemente ale multimii. ----------Exemplu: ----------enum zile {luni, marti, miercuri, joi, vineri, sambata, duminica}; Aceasta declaratie creeaza tipul utilizator "enum zile". Cuvantul rezervat "enum" este urmat de identificatorul "zile". Enumeratorii sunt identificatorii luni, marti, ... . Acestea sunt constante de tip "int". Prin conventie, primul este 0, si apoi restul sunt incrementati. Declararea variabilelor de tip "enum zile" se face astfel: enum zile zi1, zi2; Variabilele "zi1" si "zi2" pot lua ca valori elemente ale acestui tip. De exemplu, zi1 = miercuri; va asigna variabilei "zi1" valoarea miercuri. Instructiunea if (zi1 == zi2) { ... } va testa daca valoarea variabilei "zi1" este egala cu valoarea variabilei "zi2". Enumeratorii pot fi initializati. De asemeni, putem declara variabilele in timpul definirii tipului "enum". -----------

Exemplu: ----------enum carti {trefla = 1, caro, frunza, inima} a, b, c; Din moment ce "trefla" este initializata cu 1, rezulta ca "caro", "frunza" si "inima" sunt initializate cu 2, 3, respectiv 4 . ----------Exemplu: ----------enum fructe {mere = 7, pere, portocale = 3, lamai} nr_frct; Este clar ca "pere" va fi initializat cu 8, iar "lamai" cu 4. Numele tipului enumerare poate lipsi, insa atunci nu mai putem declara alte variabile de acel tip. ----------Exemplu: ----------enum {plop, molid, brad} copaci; Singura variabila de tip "enum {plop, molid, brad}" este copaci (nu se mai poate declara alta). ----------------------------Folosirea lui "typedef" ----------------------------C pune la dispozitie facilitatea "typedef" pentru redenumirea tipurilor deja existente. ----------Exemplu: typedef int culoare; ----------culoare rosu, verde, albastru; Acesta defineste tipul "culoare" ca fiind un sinonim al lui "int". Apoi declaram trei variabile de tipul "culoare". ----------Exemplu: ----------Vom ilustra folosirea lui "typedef" pentru un tip enumerare (creand o functie ce returneaza ziua urmatoare). enum zile {duminica, luni, marti, miercuri, joi, vineri, sambata}; typedef enum zile zi; zi gaseste_ziua_urmatoare(zi z) { zi ziua_urmatoare; switch(z) { case duminica: ziua_urmatoare = luni; break; case luni: ziua_urmatoare = marti; break; ... case sambata:

ziua_urmatoare = duminica; break; } return ziua_urmatoare; } O alta versiune (mai succinta) folosind "cast" este: enum zile {duminica, luni, marti, miercuri, joi, vineri, sambata}; typedef enum zile zi; zi gaseste_urmatoarea_zi(zi z) { return ((zi)(((int) z + 1) % 7)); } ----------------------------------Expresii si operatori pe biti ----------------------------------Operatorii pe biti lucreaza cu expresii integrale reprezentate ca siruri de cifre binare. Acesti operatori sunt dependenti de sistem. Operatorii pe biti sunt: Operatori logici -------------------1. Complement pe bit (unar): ~ 2. Si pe bit : & 3. Sau exclusiv pe bit : ^ 4. Sau inclusiv pe bit : | Operatori de deplasare ---------------------------1. Deplasare stanga : << 2. Deplasare dreapta : >> Ca si ceilalti operatori, operatorii pe biti au reguli de precedenta si asociativitate care determina precis cum se evalueaza expresiile ce contin astfel de operatori. Operatorul ~ este unar, restul operatorilor sunt binari si lucreaza cu tipuri integrale. ------------------------Complement pe bit ------------------------Operatorul ~ se numeste operator de complement (sau operator de complement pe bit). Acesta inverseaza reprezentarea sirului pe biti, adica 0 devine 1 si 1 devine 0. ----------Exemplu: Fie declaratia ----------int a = 5171; Reprezentarea binara a lui a este: 00010100 00110011 Expresia ~a este: 11101011 11001100 Aceasta are valoarea intreaga - 5172

------------------------------Complement fata de doi ------------------------------Reprezentarea complementului fata de doi a unui numar natural este un sir de biti obtinut prin complementarierea scrierii lui n in baza 2. Considerand complementul pe biti al lui n la care adunam 1, obtinem reprezentarea complementului fata de doi a lui -n. O masina care utilizeaza reprezentarea complementului fata de doi ca reprezentare binara in memorie pentru valori integrale se numeste masina complement fata de doi. Reprezentarile complement fata de doi ale lui 0 si -1 sunt speciale. Astfel valoarea 0 are toti bitii "off", pe cand valoarea -1 are toti bitii "on". Numerele negative sunt caracterizate prin aceea ca au bitul cel mai semnificativ 1. Pe masinile care utilizeaza complementul fata de doi, hard-ul permite implementarea scaderii ca o adunare si un complement pe biti. Operatia a - b este aceeasi cu a + (-b), unde -b se obtine considerand complementul pe biti al lui b la care adunam 1. --------------------------------------Operatori logici binari pe biti -------------------------------------Cei trei operatori & (si), ^ (sau exclusiv) si | (sau inclusiv) sunt binari si au operanzi integrali. Operanzii sunt operati bit cu bit. Tabelul de mai jos contine semantica lor: a b a&b a^b a|b -------------------------------------------0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 ----------Exemplu: Presupunem ca avem declaratiile si initializarile ----------int a = 3333, b = 7777; Expresie Reprezentare Valoare ----------------------------------------------------------a 00001101 00000101 3333 b 00011110 01100001 7777 a&b 00001100 00000001 3073 a^b 00010011 01100100 4964 a|b 00011111 01100101 8037 ~(a | b) 11100000 10011010 -8038 (~a & ~b) 11100000 10011010 -8038 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------Operatori de deplasare stanga si dreapta ---------------------------------------------------Cei doi operanzi ai unui operator de deplasare trebuie sa fie expresii integrale. Tipul returnat de expresie este dat de operandul din stanga. O expresie de forma expresie1 << expresie2 implica reprezentarea pe bit a lui "expresie1" sa fie deplasata catre stanga cu un numar de pozitii specificat de "expresie2". In capatul din dreapta, vor fi adaugate 0-uri. -----------

Exemplu: char c = 'Z'; ---------------------------------------------------------------------------------Expresie Reprezentare Actiune -----------------------------------------------------------------------c 01011010 nedeplasat c << 1 10110100 deplasare la stanga cu 1 c << 4 10100000 deplasare la stanga cu 4 c << 15 00000000 deplasare la stanga cu 15 -----------------------------------------------------------------------Chiar daca valoarea lui "c" se memoreaza pe un octet, intr-o expresie aceasta ia tipul "int". Deci valoarea expresiilor "c << 1", "c << 4" si "c << 15" se memoreaza pe doi octeti. Operatorul de deplasare la dreapta ">>" nu este chiar simetric cu "<<". Pentru expresiile integrale fara semn, din stanga se va deplasa 0, iar pentru cele cu semn 1. ----------Exemplu: ----------Presupunem ca avem declaratiile: int a = 1 << 15; unsigned b = 1 << 15; --------------------------------------------------------------------------Expresie Reprezentare Actiune --------------------------------------------------------------------------a 10000000 00000000 nedeplasat a >> 3 11110000 00000000 deplasare la dreapta cu 3 b 10000000 00000000 nedeplasat b >> 3 00010000 00000000 deplasare la dreapta cu 3 -------------------------------------------------------------------------Ca valoare intreaga, a >> 3 este -4096, iar b >> 3 este 4096, lucru care este in concordanta cu notiunea de numar negativ si pozitiv din matematica. Daca operandul din dreapta a operatorului de deplasare este negativ sau are o valoare care este egala sau depaseste numarul de biti folositi pentru reprezentarea operandului din stanga, atunci comportarea este nedefinita. Tabelul de mai jos ilustreaza regulile de precedenta (+ este mai prioritar) si asociativitate (de la stanga la dreapta) referitoare la operatorii de deplasare. ----------Exemplu: Presupunem ca avem: unsigned a = 1, b = 2; ---------------------------------------------------------------------------------------------------------Expresie Expresie echivalenta Reprezentare Valoare -----------------------------------------------------------------------------------------------a << b >> 1 (a << b) >> 1 00000000 00000010 2 a << 1 + 2 << 3 (a << (1 + 2)) << 3 00000000 01000000 64 a + b << 12 * a >> b ((a + b)<<(12 * a))>>b 00001100 00000000 3072 ------------------------------------------------------------------------------------------------------Masti -------O "masca" este o constanta sau variabila folosita pentru extragerea bitilor doriti dintr-o alta

variabila sau expresie. Din moment ce constanta "int" 1 are reprezentarea pe biti: 00000000 00000001 aceasta poate fi folosita pentru determinarea bitului cel mai nesemnificativ dintr-o expresie "int". Codul de mai jos foloseste aceasta masca si tipareste o secventa alternativa de 0 si 1: int i, masca = 1; for (i = 0; i < 10; ++ i) printf("%d", i & masca); Daca dorim sa gasim valoarea unui anume bit dintr-o expresie, putem folosi o masca care este 1 in acea pozitie si 0 in rest. ----------Exemplu: ----------Putem folosi expresia 1 << 2 pentru a vedea al treilea bit (numarand de la dreapta). Expresia (v & (1 << 2)) ? 1 : 0 are valoarea 1 sau 0 dupa cum este al treilea bit din "v". Alt exemplu de masca este valoarea constanta 255 (adica 2^8 -1). Ea are reprezentarea 00000000 11111111 Deoarece doar octetul din dreapta este plasat pe "on", atunci expresia v & 255 va intoarce o valoare ce are reprezentare pe biti cu toti bitii din octetul din stanga "off" si cel din dreapta identic cu octetul din dreapta a lui "v". Spunem ca 255 este o masca pentru octetul din dreapta. ------------------------------------------------------------------------Un program de impachetare si despachetare a cuvintelor ------------------------------------------------------------------------Stim ca un caracter se memoreaza pe un octet, pe cand un intreg pe doi octeti. Folosind operatorii de deplasare, putem comprima doua caractere intr-un intreg. #include #include <stdio.h> #include void bit_print(int a) { int i; int n = sizeof(int) * CHAR_BIT; int masca = 1 << (n-1); for (i = 1; i <= n; ++i) { putchar(((a & masca) == 0) ? '0' : '1'); a <<= 1; if (i % CHAR_BIT == 0 && i < n) putchar(' '); } } int pack(char a, char b) { int p = a;

p = (p << CHAR_BIT) | b; return p; } char unpack(int p, int k) /* k = 0, 1 */ { int n = k * CHAR_BIT; /* n = 0, 8 */ unsigned masca = 255; masca <<= n; return((p & masca) >> n); } void main() { clrscr(); bit_print(65); printf("\nab = "); bit_print(pack('a', 'b')); putchar('\n'); getch(); printf("Numarul 24930 este impachetarea caracterelor %c si %c", unpack(24930,1), unpack(24930,0)); getch(); } -------------------------------Litere mari -> litere mici -------------------------------Reluam un exemplu dintr-un capitol precedent si anume transformarea literelor mari in mici folosind operatori de deplasare. #include <stdio.h> #include #include void main() { clrscr(); int c; while ((c = getchar()) != EOF) { if (isupper(c)) // sau (c>='A' && c<='Z') putchar(c | (1 << 5)); else putchar(c); } } ----------------Recapitulare -----------------

In cele ce urmeaza, vom preciza cum se calculeaza valoarea unui numar pozitiv, respectiv negativ (in memoria calculatorului). Fie declaratia int a; Consideram reprezentarea sa in baza 2 _______________________________ ____________________________ |______|______|______________|___| |___|___|_________________|___| b_{16} b_{15} . . . . . . . b_9 b_8 b_7 ....... b_1 Daca b_{16} = 0 atunci a = suma_{j=1}^{15} b_j*2^j altfel consideram reprezentarea in baza 2 a complementului lui a (~a) _______________________________ _____________________________ |_______|______|____________|____| |____|____|_______________|____| b'_{16} b'_{15} . . . . . b'_9 b'_8 b'_7 . . . . . . b'_1 unde b'_j = 1 - b_j; ~a = suma_{j=1}^{15} b'_j*2^j; -a = ~a + 1; a = -(~a + 1); sfarsit. ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. (Jocul hartie, pumn, farfece) Presupunem ca avem doi jucatori care folosesc mana dreapta pentru reprezentarea a trei obiecte: hartie = palma intinsa pumn = mana stransa sub forma de pumn foarfece = doua degete departate (semnul Victoriei) Ei isi arata simultan mana dreapta in una din aceste configuratii (de mai multe ori). Daca ei arata acelasi lucru, este remiza (nu castiga nimeni). Daca nu se aplica una din urmatoarele trei reguli: a) Hartia acopera pumnul. (deci palma intinsa castiga fata de pumn) b) Pumnul sparge foarfecele. c) Foarfecele taie hartia. Sa se simuleze acest joc, facand un numar arbitrar de evenimente precizand scorul final. Se cere sa se joace persoana-calculator, si varianta a doua calculator-calculator. 2. O ruleta este o masina care selecteaza la intamplare un numar intre 0 si 35 la intamplare. Jucatorul poate paria pe un numar par/impar sau poate paria pe un numar oarecare. Castigul unui pariu par/impar se premiaza cu 2/1 dolari, cu exceptia celor in care ruleta alege 0. Daca jucatorul "prinde" numarul selectat de ruleta, atunci este platit cu 35 ... 1 dolari. Intrebare: Considerand ca jucam pariuri de 1 dolar, cate parieri trebuie sa facem astfel incat sa pierdem 10 dolari ? 3. Folosind functia "bit_print" construiti un tabel (cu trei coloane) care sa contina n, reprezentarea binara a lui 2^n, reprezentarea binara a lui 2^n-1, pentru n = 0, 1, 2, ..., 32. Apoi, afisati un tabel (tot cu trei coloane) care sa contina n, 10^n si 10^n-1 pentru n = 0, 1, 2, ..., 7 (in baza zece). Ce asemanare observati ? 4. Zilele secolului 20 pot fi notate folosind intregi in forma "zi/luna/an". De exemplu, 1/7/93 inseamna 1 iulie 1993. Scrieti o functie care memoreaza ziua, luna si anul compact, astfel: a) pentru zile (maxim 31) sunt suficienti 5 biti; b) pentru luna (12) sunt suficienti 4 biti; c) pentru ani (100) sunt suficienti 7 biti;

Functia trebuie sa aiba la intrare ziua, luna si anul ca intregi si trebuie sa returneze data "impachetata" pe un "intreg" pe 16 biti. Scrieti inca o functie care face "despachetarea". 5. Folosind operatori pe biti, scrieti programe C care: a) testeaza daca un numar de tip "int" sau "long" este divizibil cu 8. Generalizare (divizibilitate cu 2^n); b) testeaza daca un numar este pozitiv sau negativ; c) calculeaza pentru un n dat, multiplii de 2, 4, ... Generalizare; d) calculeaza pentru un n dat, [n/2], [n/4], ... Generalizare; e) calculeaza m^n, folosind reprezentarea in baza 2 a lui n si metoda "divide et impera" (vezi exercitiul 2 din capitolul 6). 6. Sa se calculeze suma cifrelor unui numar cu n cifre.

Functii, pointeri si clase de memorare 8.1. Declararea si atribuirea pointerilor 8.2. Adresare si indirectare 8.3. Pointeri catre "void" 8.4. Apel prin adresa (referinta) 8.5. Reguli pentru stabilirea domeniului 8.6. Clase de memorare 8.7. Clasa de memorare "auto" 8.8. Clasa de memorare "extern" 8.9. Clasa de memorare "register" 8.10. Clasa de memorare "static" 8.11. Variabile externe statice 8.12. Initializari implicite 8.13. Definitii si declaratii de functii 8.14. Calificatorii de tip "const" si "volatile" 8.15. Exercitii propuse spre implementare ======== Capitolul 8 ======== ============================ Functii, pointeri si clase de memorare ============================ Va amintiti ca daca o expresie este transmisa ca argument pentru o functie, atunci se creeaza o copie a valorii expresiei care se transmite. Acest mecanism este cunoscut sub numele de apel prin valoare ("call-by-value") si se foloseste in limbajul C. Presupunem ca avem o variabila v si o functie f(). Daca scriem v = f(v); atunci valoarea returnata de functia f va schimba valoarea lui v, altfel nu. In interiorul functiei f, nu se modifica valoarea lui v. Aceasta se datoreaza faptului ca se transmite doar o copie a lui v catre f. In alte limbaje de programare, un apel de functie poate schimba valoarea lui v din memorie. Acest mecanism se mai numeste apel prin referinta ("call-by-reference"). Noi vom simula apelul prin referinta transmitand adresele variabilelor ca argumente in apelul functiei. ---------------------------------------------Declararea si atribuirea pointerilor --------------------------------------------Pointerii sunt folositi in programe pentru accesarea memoriei si manipularea adreselor. Deja ne-am intalnit cu adresele variabilelor ca argumente ale functiei "scanf()". De Exemplu, putem avea: scanf("%d\n", &n); Daca v este o variabila, atunci &v este o adresa (sau locatie) din memorie. Operatorul de adresa & este unar si are aceeasi precedenta si asociativitate de la dreapta la stanga ca si ceilalti operatori unari. Variabilele pointer pot fi declarate in programe si apoi folosite pentru a lua valori adrese din memorie. ----------Exemplu: Declaratia ----------int i, *p; defineste i de tip "int" si p "pointer catre int". Domeniul legal de valori pentru orice pointer cuprinde adresa speciala 0 si o multime de numere naturale care sunt interpretate ca fiind adrese

masina ale sistemului C. De obicei, constanta simbolica NULL este 0 (definita in <stdio.h>). ----------Exemple: ----------1. p = &i; /* valoarea lui p este adresa lui i */ 2. p = 0; /* valoarea lui p este adresa speciala 0 */ 3. p = NULL; /* echivalent cu p = 0; */ 4. p = (int *) 1307; /* o adresa absoluta din memorie */ -----------------------------Adresare si indirectare -----------------------------Am vazut ca operatorul de adresa & se aplica unei variabile si intoarce valoarea adresei sale din memorie. Operatorul de indirectare (sau de dereferentiere) se aplica unui pointer si returneaza valoarea scrisa in memorie la adresa data de pointer. Intr-un anumit sens, acesti doi operatori sunt inversi unul altuia. Pentru a intelege mai bine aceste notiuni, sa vedem pe un exemplu ce se intampla in memorie: ----------Exemplu: ----------Presupunem ca avem declaratiile: int i = 777, *p = &i; Atunci, in memorie avem: Nume Tip Valoare Adresa --------------------------------------| i | int | 777 | 3A38:0FFE | --------------------------------------/\ | | | (*p == i) * | -------- (p = &i) | | & | \/ -----------------------------------------------| p | int * | 3A38:0FFE | 3A38:0FFA | -----------------------------------------------Nume Tip Valoare Adresa Mentionam ca adresa unei variabile este dependenta de sistem (C aloca memorie acolo unde poate). ----------Exemplu: ----------float x, y, *p; p = &x; y = *p; Mai intai "p" se asigneaza cu adresa lui "x". Apoi, "y" se asigneaza cu valoarea unui obiect la care pointeaza p (adica *p). Aceste doua instructiuni de asignare se pot scrie y = *&x;

care este echivalent cu y = x; Am vazut mai sus ca un pointer se poate initializa in timpul declararii sale. Trebuie sa avem totusi grija ca variabilele din membrul drept sa fie deja declarate. ---------Exemplu: Unde este greseala ? int *p = &a, a; ---------Tabelul de mai jos ilustreaza modul de evaluare a expresiilor cu pointeri. ---------Exemplu: ---------Presupunem ca avem declaratiile: int i = 3, j = 5, *p = &i, *q = &j, *r; double x; --------------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare | --------------------------------------------------------------------p == & i p == (& i) 1 p=i+7 p = (i + 7) gresit **&p * (* (& p)) 3 r=&x r = (& x) gresit 7**p/*q+7 (((7 * (* p))) / (* q)) + 7 11 * (r = & j) *= * p (* (r = (& j))) *= (* p) 15 -------------------------------------------------------------------Spre deosebire de C traditional, in ANSI C, singura valoare intreaga care poate fi asignata unui pointer este 0 (sau constanta NULL). Pentru asignarea oricarei alte valori, trebuie facuta o conversie explicita (cast). In cele ce urmeaza, vom scrie un program care ilustreaza legatura dintre valoarea unui pointer si adresa lui. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> #include void main() { int i = 777, *p = &i; clrscr(); printf("Valoarea lui i: %d\n", *p); printf("Adresa lui i: %lu sau %p\n", &i, &i); printf("Adresa lui i: %lu sau %p\n", p, p); printf("Valoarea lui p: %lu sau %p\n", p, p); printf("Adresa lui p: %lu sau %p\n", &p, &p); getch(); } Locatia curenta a unei variabile din memorie este dependenta de sistem. Operatorul * (din expresia

*p) va afisa valoarea scrisa la adresa care este egala cu valoarea lui p. Adresa lui i (valoarea lui p) va fi afisata ca fiind ceva de genul 3A38:0FFE care reprezinta un numar scris in baza 16 (in care cifrele sunt 0, 1, ..., 9, A, B, C, D, E, F) si are valoarea 3*16^7+10*16^6+3*16^5+8*16^4+ 15*16^2+15*16+14 = 976752638 De observat ca un pointer se memoreaza intotdeauna pe patru octeti indiferent de tipul variabilei catre care se face referirea. Explicati de ce ? --------------------------Pointeri catre "void" --------------------------In C traditional, pointerii de tipuri diferite sunt considerati compatibili ca asignare. In ANSI C, totusi, un pointer poate fi asignat altuia doar daca au acelasi tip, sau cand unul dintre ei este de tipul "void". De aceea, putem gandi "void *" ca un tip pointer generic. ---------Exemple: Presupunem ca avem declaratiile ---------int *p; float *q; void *v; ---------------------------------------------------------| Asignari legale | Asignari ilegale | ---------------------------------------------------------| p = 0; p = 1; | | p = (int *) 1; v = 1; | | p = v = q; p = q; | | p = (int *) q; | --------------------------------------------------------Vom discuta in capitolele ulterioare despre functiile "calloc()" si "malloc()", care produc alocare dinamica a memoriei pentru vectori si structuri. Ele returneaza un pointer catre "void", de aceea putem scrie: int *a; a = calloc(...); In C traditional, trebuie sa facem conversie explicita: a = (int *) calloc(...); ----------------------------------Apel prin adresa (referinta) ----------------------------------Am vazut ca C foloseste mecanismul apelului prin valoare ("call-by-value") in cazul apelurilor functiilor si anume se fac copii ale parametrilor actuali care se transmit functiilor. In cele ce urmeaza, vom descrie mecanismul apelului prin adresa si astfel se va asigura modificarea valorii variabilei transmise. Pentru aceasta, vom utiliza pointeri. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> void interschimba(int *, int *);

void main() { int a = 3, b = 7; printf("%d %d\n", a, b); interschimba(&a, &b); printf("%d %d\n", a, b); } void interschimba(int *p, int *q) { int tmp; tmp = *p; *p = *q; *q = tmp; } Efectul apelului prin adresa este realizat prin: 1. Declararea parametrului functiei ca fiind un pointer; 2. Folosirea unui pointer de indirectare in corpul functiei; 3. Transmiterea adresei unui argument cand functia este apelata. ---------------------------------------------Reguli pentru stabilirea domeniului ---------------------------------------------Domeniul unui identificator este partea din textul unui program unde identificatorul este cunoscut sau accesibil. Aceasta idee depinde de notiunea de "bloc", care este o instructiune compusa cu declaratii. Regula de baza in stabilirea domeniului este aceea ca identificatorii sunt accesibili numai in blocul unde sunt declarati si necunoscuti in afara granitelor blocului. Unii programatori folosesc acelasi nume de identificatori prezenti in anumite blocuri. ----------Exemplu: ----------{ int a = 2; printf("%d\n", a); { int a = 7; printf("%d\n", a); } printf("%d\n", ++a); } Un program echivalent ar fi: { int a_afara = 2; printf("%d\n", a_afara); { int a_inauntru = 7; printf("%d\n", a_inauntru); } printf("%d\n", ++a_afara);

} ------------------------Clase de memorare ------------------------Orice variabila si functie are doua atribute: tipul si clasa de memorare Exista patru clase de memorare in C, automata, externa, registru si statica si sunt date de urmatoarele cuvinte rezervate: auto extern register static Cea mai cunoscuta clasa de memorare este "auto". ---------------------------------Clasa de memorare "auto" ---------------------------------Variabilele declarate in interiorul functiilor sunt implicit automate. De aceea, clasa "auto" este cea mai cunoscuta dintre toate. Daca o instructiune compusa (bloc) incepe cu declararea unor variabile, atunci aceste variabile sunt in domeniu in timpul acestei instructiuni compuse (pana la intalnirea semnului }). ----------Exemplu: ----------auto int a, b, c; auto float f; Declaratiile variabilelor in blocuri sunt implicit automate. La executie, cand se intra intr-un bloc, se aloca memorie pentru variabilele automate. Variabilele sunt considerate locale acestui bloc. Cand se iese din acest bloc, sistemul elibereaza zona de memorie ocupata de acestea si deci valorile acestor variabile se pierd. Daca intram din nou in acest bloc, atunci se aloca din nou memorie pentru aceste variabile, dar vechile valori sunt necunoscute. ------------------------------------Clasa de memorare "extern" ------------------------------------O metoda de transmitere a informatiei in blocuri si functii este folosirea variabilelor externe. Daca o variabila este declarata inafara functiei, atunci acesteia i se aloca permanent memorie si spunem ca ea apartine clasei de memorare "extern". O variabila externa este considerata globala tuturor functiilor declarate dupa ea, si chiar dupa iesirea din blocuri sau functii, ea ramane permanent in memorie. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> int a = 1, b = 2, c = 3; int f(void); void main() { printf("%3d\n", f()); printf("%3d%3d%3d\n", a, b, c); }

int f(void) { int b, c;

/* b si c sunt locale, deci b, c globale sunt mascate */

a = b = c = 4; /* valoarea lui a se modifica */ return(a + b +c); } Explicatia este foarte simpla. La inceput se memoreaza cate 2 octeti pentru "a", "b", "c". Cand ajungem la functia "f()", memoram inca cate doi octeti pentru "b" si "c" (notate la fel din intamplare). La intoarcerea in functia apelanta, aceste "b" si "c" noi nu mai exista pentru ca erau locale functiei "f()". Sa vedem mai exact ce se intampla in memorie: Inainte de apelul functiei "f()": Nume Tip Valoare Adresa --------------------------------------| a | int | 1 | 3A38:0FFE | ------------------------------------------------------------------------------| b | int | 2 | 3A38:0FFC | ------------------------------------------------------------------------------| c | int | 3 | 3A38:0FFA | ---------------------------------------In timpul executiei functiei "f()" (dupa a = b = c = 4): Nume Tip Valoare Adresa --------------------------------------| a | int | 4 | 3A38:0FFE | ----------------------------------------------------------------------------| b | int | 2 | 3A38:0FFC | ----------------------------------------------------------------------------| c | int | 3 | 3A38:0FFA | ---------------------------------------------------------------------------| b | int | 4 | 3A38:0FF8 | --------------------------------------------------------------------------| c | int | 4 | 3A38:0FF6 | -------------------------------------La intoarcerea in functia "main()": Nume Tip Valoare Adresa --------------------------------------| a | int | 4 | 3A38:0FFE | ----------------------------------------------------------------------------| b | int | 2 | 3A38:0FFC | ----------------------------------------------------------------------------| c | int | 3 | 3A38:0FFA |

-------------------------------------Deci, cuvantul rezervat "extern" spune compilatorului "cauta peste tot, chiar si in alte fisiere !". Astfel, programul precedent se poate rescrie: in fisierul "fisier1.c": #include <stdio.h> int a = 1, b = 2, c = 3; /* variabile externe */ int f(void); void main() { printf("%3d\n", f()); printf("%3d%3d%3d\n", a, b, c); } in fisierul "fisier2.c": int f(void) { extern int a; int b, c;

/* cauta-l peste tot */

a = b = c = 4; /* valoarea lui a se modifica */ return(a + b +c); } Deci, putem conchide ca informatiile se pot transmite prin variabile globale (declarate cu extern) sau folosind transmiterea parametrilor. De obicei se prefera al doilea procedeu. Toate functiile au clasa de memorare externa. De Exemplu, extern double sin(double); este un prototip de functie valid pentru functia "sin()", iar pentru definitia functiei, putem scrie: extern double sin(double x) { .. } -------------------------------------Clasa de memorare "register" -------------------------------------Clasa de memorare "register" spune compilatorului ca variabilele asociate trebuie sa fie memorate in registri de memorie de viteza mare, cu conditia ca aceasta este fizic si semantic posibil. Daca limitarile resurselor si restrictiile semantice (cateodata) fac aceasta imposibila, clasa de memorare register va fi inlocuita cu clasa de memorare implicita "auto". De obicei, compilatorul are doar cativa astfel de registri disponibili. Multi sunt folositi de sistem si deci nu pot fi alocati. Folosirea clasei de memorare "register" este o incercare de a mari viteza de executie a programelor. De regula, variabilele dintr-o bucla sau parametrii functiilor se declara de tip "register". ----------Exemplu: ----------{ register int i;

for (i = 0; i < LIMIT; ++i) { ..... } } /* la iesirea din bloc, se va elibera registrul i */ Declaratia register i; este echivalenta cu register int i; Daca lipseste tipul variabilei declarata intr-o clasa de memorare de tip "register", atunci tipul se considera implicit "int". ----------------------------------Clasa de memorare "static" ----------------------------------Declaratiile "static" au doua utilizari distincte si importante: a) permite unei variabile locale sa retina vechea valoare cand se reintra in bloc (sau functie) (caracteristica ce este in contrast cu variabilele "auto" obisnuite); b) folosita in declaratii externe are alta comportare (vom discuta in sectiunea urmatoare); Pentru a ilustra a), consideram Exemplul: ----------Exemplu: ----------void f(void) { static int contor = 0; ++contor; if (contor % 2 == 0) ..... else ..... } Prima data cand functia este apelata, "contor" se initializeaza cu 0. Cand se paraseste functia, valoarea lui "contor" se pastreaza in memorie. Cand se va apela din nou functia "f()", "contor" nu se va mai initializa, ba mai mult, va avea valoarea care s-a pastrat in memorie la precedentul apel. Declararea lui "contor" ca un "static int" in functia "f()" il pastreaza privat in "f()" (adica numai aici i se poate modifica valoarea). Daca ar fi fost declarat in afara acestei functii, atunci si alte il puteau accesa. ------------------------------Variabile externe statice ------------------------------Ne vom referi acum la folosirea lui "static" ca declaratie externa. Aceasta pune la dispozitie un mecanism de "izolare" foarte important pentru modularitatea programelor. Prin "izolare" intelegem vizibilitatea sau restrictiile de domeniu. Deosebirea dintre variabile externe si cele externe static este ca acestea din urma sunt variabile externe cu restrictii de domeniu. Domeniul este fisierul sursa in care ele sunt declarate. Astfel, acestea sunt inaccesibile pentru functiile definite anterior in fisier sau definite in alte fisiere, chiar daca functiile folosesc clasa de memorare "extern". -----------

Exemplu: ----------void f(void) { . . . . . /* v nu este accesibil aici */ } static int v; /* variabila externa statica */ void g(void) { . . . . . /* v poate fi folosit aici */ } Vom mai prezenta un Exemplu de generare a numerelor aleatoare bazata pe metode de congruente liniara (Knuth, D., E.: "The Art of Computer Programming", 2nd ed., vol. 2, "Seminumerical Algorithms", Reading Mass. Addison-Wesley, 1981). ----------Exemplu: ----------#define INITIAL_SEED 17 /* SEED - samanta */ #define MULTIPLIER 25273 #define INCREMENT 13849 #define MODULUS 65536 #define FLOATING_MODULUS 65536.0 static unsigned seed = INITIAL_SEED; /* externa, dar locala acestui fisier */ unsigned random(void) { seed = (MULTIPLIER * seed + INCREMENT) % MODULUS; return seed; } double probability(void) { seed = (MULTIPLIER * seed + INCREMENT) % MODULUS; return (seed / FLOATING_MODULUS); } Functia "random()" produce o secventa aleatoare (aparenta) de numere intregi situate intre 0 si MODULUS. Functia "probability()" produce o secventa aleatoare (aparenta) de valori reale intre 0 si 1. Observam ca un apel al functiei "random()" sau "probability()" produce o noua valoare a variabilei "seed" care depinde de cea veche. Din moment ce "seed" este o variabila externa statica, aceasta este locala acestui fisier si valoarea sa se pastreaza de la un apel la altul. Putem acum crea functii in alte fisiere care apeleaza aceste numere aleatoare fara sa avem grija efectelor laterale. Prezentam, in continuare, un ultim Exemplu de utilizare a lui "static" ca specificator de clasa de memorare pentru functii. Functiile declarate "static" sunt vizibile doar in fisierul unde au fost declarate. ----------Exemplu: -----------

void f(int a) { . . . . . /* g() este disponibil aici, dar nu si in alte fisiere */ } static int g(void) { ..... } -------------------------Initializari implicite -------------------------In C, variabilele externe si statice care nu sunt explicit initializate de catre programator, sunt initializate de catre sistem cu 0. Aceasta include siruri, siruri de caractere, pointeri, structuri si inregistrari (union). Pentru siruri (de caractere), aceasta inseamna ca fiecare element se initializeaza cu 0, iar pentru structuri si "union" fiecare membru se initializeaza tot cu 0. In contrast cu aceasta, variabilele "registru" si "auto" nu se initializeaza de catre sistem, ci pornesc cu valori "garbage" (adica cu ce se gaseste la momentul executiei la acea adresa). ----------Exemplu: Procesarea caracterelor ----------O functie care utilizeaza "return" poate returna o singura valoare. Daca dorim sa trasmitem mai multe valori pentru mediul apelant, atunci trebuie sa transmitem adresele unor variabile. Vrem sa procesam un sir de caractere (in stilul "top-down") astfel: - citeste caractere de la intrare pana cand avem EOF; - schimba litere mici in litere mari; - scrie pe fiecare linie trei cuvinte separate de un singur spatiu; - numara caracterele si literele de la intrare. #include <stdio.h> #include #define NR_CUVINTE 3 int procesare(int *, int *, int *); void main() { int c, numar_caractere = 0, numar_litere = 0; while ((c = getchar()) != EOF) if (procesare(&c, &numar_caractere, &numar_litere) == 1) putchar(c); printf("\n%s%5d\n%s%5d\n\n", "Numar de caractere:", numar_caractere, "Numar de litere: ", numar_litere); } int procesare(int *p, int *n_c_p, int *n_l_p) { static int contor = 0, ultim_caracter = ' ';

if (isspace(ultim_caracter) && isspace(*p)) return 0; if (isalpha(*p)) { ++*n_l_p; if (islower(*p)) *p = toupper(*p); } else if (isspace(*p)) if (++contor % NR_CUVINTE == 0) *p = '\n'; else *p = ' '; ++*n_c_p; ultim_caracter = *p; return 1; } ---------------------------------------Definitii si declaratii de functii --------------------------------------Pentru compilator, declaratiile functiilor sunt date in multe moduri: - apelul functiei - definitia functiei - prototipuri si declaratii explicite Daca un apel de functie cum ar fi f(x) apare inainte de a fi declarata atunci compilatorul presupune declaratia implicita int f(); In stilul C traditional, declararea functiilor se face astfel: int f(x) double x; { ..... } Este responsabilitatea programatorului de a transmite o variabila de tip "double". In stilul ANSI C, aceasta s-ar scrie: int f(double x) { ..... } In acest caz, compilatorul stie tipul argumentelor din functia "f()". De Exemplu, daca un "int" este transmis ca parametru, atunci el va fi convertit automat la "double". Exista cateva limitari pentru definitiile si prototipurile functiilor. Clasa de memorare a functiei, daca este prezenta, poate fi "extern" sau "static", dar nu ambele; "auto" si "register" nu se pot folosi. Singura clasa care se poate folosi in lista de tipuri a parametrilor este "register". Parametrii nu se pot initializa. -------------------------------------------------Calificatorii de tip "const" si "volatile" --------------------------------------------------

Comitetul ANSI a adaugat cuvintele rezervate "const" si "volatile" pentru limbajul C (acestea nu sunt disponibile in limbajul C traditional). De obicei, "const" este plasat intre clasa de memorare si tipul variabilei. ----------Exemplu: static const int k = 3; ----------Citim aceasta "k este o constanta de tip int cu clasa de memorare static". Deoarece "k" are tipul "const", atunci putem initializa "k", dar nu mai poate fi reasignat (incrementat sau decrementat). Chiar daca variabila este calificata ca fiind "const", aceasta nu se poate folosi pentru precizarea lungimii unui sir. ----------Exemplu: ----------const int n = 3; int v[n]; /* gresit */ Deci o variabila calificata "const" nu este echivalenta cu o constanta simbolica. Un pointer necalificat nu poate fi asignat cu adresa unei variabile calificata "const". ---------Exemplu: ----------const int a = 7; int *p = &a; /* gresit */ Motivul este ca "p" este un pointer obisnuit catre "int" si l-am putea folosi mai tarziu in expresii de genul "++*p". Totusi, utilizand pointeri, putem schimba valoarea lui a (ceea ce contravine conceptului de constanta). ----------Exemplu: ----------const int a = 7; const int *p = &a; Nu vom putea modifica valoarea lui "a", utilizand "*p". Pointerul "p" nu este constant (putem face p++). Presupunem ca vrem ca "p" sa fie constant, si nu "a". Consideram declaratiile: int a; int * const p = &a; Ultima declaratie spune ca "p este un pointer constant catre int, si valoarea sa initiala este adresa lui a". Apoi, nu mai putem asigna o valoare lui p, dar putem da valori lui "*p". Consideram acum un Exemplu si mai interesant: -----------Exemplu: -----------const int a = 7; const int * const p = &a; Ultima declaratie spune ca p este un pointer constant catre o constanta intreaga. Nici "p", nici "*p", nu mai pot fi reasignate. In contrast cu "const", calificatorul "volatile" este rar folosit. Un obiect "volatile" este unul ce poate fi modificat intr-un mod nespecificat de catre hard. ----------Exemplu: Consideram declaratia

----------extern const volatile int real_time_clock; Clasa de memorare "extern" inseamna "cauta-l oriunde, in acest fisier sau in alte fisiere". Calificatorul "volatile" presupune ca obiectul poate fi modificat de hard. Din moment ce apare si calificatorul "const", inseamna ca obiectul nu poate fi modificat din program. ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Daca "i" si "j" sunt de tip "int", iar "p" si "q" sunt pointeri catre "int", precizati care dintre urmatoarele asignari sunt corecte: p = &i; p = &*&i; i = (int) p; q = &p; *q = &j; i = (*&)j; i = *&*&j; i = (*p)++ + *q; 2. Scrieti o functie C care sa faca o permutare circulara a cinci variabile. (1,2,3,4,5) -> (2,3,4,5,1). 3. Fie codul C int v = 7, *p = &v, **q = &p; printf("%p\n%d\n%p\n%p\n%d\n%p\n%p\n%p\n%d\n", &v, *&v, &p, *&p, **&p, &q, *&q, **&q, ***&q); Explicati de ce anumite numere se repeta ! Observati ca am folosit combinatia "*&", si nu "&*". Explicati daca exista situatii unde "&*" este corect semantic. 4. Scrieti un program C care arata pe cati octeti sunt memorati pointerii catre tipurile fundamentale de date. Ce observati ?

Siruri si pointeri 9.1. Siruri uni-dimensionale 9.2. Initializarea sirurilor 9.3. Indexul unui sir 9.4. Relatia dintre vectori si pointeri 9.5. Pointeri aritmetici si lungimea elementelor 9.6. Trimiterea sirurilor ca argumente pentru functii 9.7. Siruri multidimensionale 9.8. Vectori 2-dimensionali 9.9. Vectori 3-dimensionali 9.10. Initializarea vectorilor 9.11. Alocarea dinamica a memoriei 9.12. Exercitii propuse spre implementare

========= Capitolul 9 ========= ============= Siruri si pointeri ============= Un sir (se mai spune si vector) este o secventa de date ce contine articole de acelasi tip, indexate si memorate contiguu. De obicei, sirurile se folosesc pentru reprezentarea unui numar mare de valori omogene (in capitolul urmator vom studia sirurile de caractere). O declaratie obisnuita de sir aloca memorie incepand de la adresa de baza. Numele sirului este un pointer constant la aceasta adresa de baza. O alta notiune pe care o vom explica este transmiterea sirurilor ca argumente in functii. ------------------------------Siruri uni-dimensionale -----------------------------------------Exemplu: -----------Presupunem ca vrem sa lucram cu trei intregi: int a1, a2, a3; Totusi, daca avem mai multe numere este anevoios sa declaram numerele in acest fel. Solutia consta in utilizarea unui sir (de lungime trei) de intregi. int a[3]; Elementele acestui sir vor fi accesate astfel: a[0] a[1] a[2] Deci numarul 3 reprezinta lungimea sirului, elementele sale fiind indexate incepand cu numarul 0. Aceasta este o trasatura a limbajului C. O declaratie de sir uni-dimensional este un tip urmat de un identificator urmat la randul lui de paranteze patrate ce cuprind o expresie integrala constanta. Valoarea expresiei constante, care trebuie sa fie pozitiva, se numeste lungimea sirului si ea specifica numarul de elemente ale sirului. Pentru memorarea elementelor intr-un sir, compilatorul rezerva un spatiu de memorie corespunzator, pornind de la adresa de baza. Dimensiunea spatiului de memorie este egala cu numarul de elemente ale sirului inmultit cu numarul de octeti necesari memorarii unui element al sirului.

-----------Exemplu: -----------Vom scrie un mic program care initializeaza un sir, tipareste valorile sale si insumeaza elementele sirului. #include <stdio.h> #define N 5 void main() { int a[N]; /* aloca spatiu de memorie pentru a[0], a[1], a[2], a[3] si a[4] */ int i, suma = 0; for (i = 0; i < N; ++i) /* initializeaza sirul */ a[i] = 7 + i * i; for (i = 0; i < N; ++i) /* tipareste sirul */ printf("a[%d] = %d ", i, a[i]); for (i = 0; i < N; ++i) /* insumeaza elementele sirului */ suma += a[i]; printf("\nsuma = %d\n", suma); /* tipareste suma lor */ } Sa vedem ce se intampla in memorie ? Nume Tip Valoare Adresa --------------------------------------| a[4] | int | 23 | 3A38:0FFE | ----------------------------------------------------------------------------| a[3] | int | 16 | 3A38:0FFC | ----------------------------------------------------------------------------| a[2] | int | 11 | 3A38:0FFA | --------------------------------------------------------------------------| a[1] | int | 8 | 3A38:0FF8 | ------------------------------------------------------------------------| a[0] | int | 7 | 3A38:0FF6 | ------------------------------------Deci vectorul (sirul) "a" se va memora incepand de la adresa 3A38:0FF6. Deci "a = &a[0]". Se recomanda definirea lungimii unui sir ca o constanta simbolica (folosind directiva "#define"). --------------------------Initializarea sirurilor --------------------------Sirurile pot apartine claselor de memorare "auto", "extern", "static" sau "constant", dar nu pot fi "register". Ca si variabilele simple, sirurile pot fi initializate in timpul declararii lor. Initializarea sirurilor se face folosind acolade si virgule.

-----------Exemplu: -----------float x[7] = {-1.1, 0.2, 33.0, 4.4, 5.05, 0.0, 7.7}; Asta inseamna, echivalent: x[0] = -1.1; x[1] = 0.2; ..... x[6] = 7.7; Daca lista de valori de initializare este mai mica decat numarul de elemente ale sirului, atunci elementele ramase se initializeaza cu 0. Daca un sir declarat "extern" sau "static" nu este initializat, atunci sistemul initializeaza toate elementele cu 0. Vectorii declarati constanti sau automatic (cei impliciti) sunt initializati cu valori "garbage" (adica cu valorile existente in momentul executiei in memorie la acele adrese). C traditional permite doar initializarea vectorilor declarati "extern" sau "static", pe cand ANSI C permite initializarea sirurilor automate si constante. Daca un sir este declarat fara precizarea lungimii si initializat cu o serie de valori, atunci lungimea sa se considera implicit numarul de valori initiale. -----------Exemplu: -----------Declaratiile int a[] = {3, 4, 5, 6}; si int a[4] = {3, 4, 5, 6}; sunt echivalente. --------------------Indexul unui sir -------------------Presupunem ca avem declaratia int i, a[lungime]; Pentru accesarea unui element din sir, vom scrie "a[i]", sau mai general "a[expresie]", unde "expresie" este o expresie integrala. "i" de mai sus se numeste index al sirului "a" si poate avea valori intre 0 si "lungime-1". Daca indexul depaseste acest domeniu, compilatorul va da eroare in timpul executiei programului. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> #include void main() { int c, i, litera[26]; for (i = 0; i < 26; ++i) /* initializarea vectorului cu 0 */ litera[i] = 0; while ((c = getchar()) != EOF) /* numararea literelor */ if (isupper(c)) ++litera[c - 'A']; for (i = 0; i < 26; ++i) /* tiparirea rezultatelor */

{ if (i % 6 == 0) printf("\n"); printf("%5c:%4d", 'A' + i, litera[i]); } printf("\n\n"); } Acest program citeste de la tastatura sau dintr-un fisier (folosind indirectarea) un sir de caractere si numara in vectorul "litera" fiecare aparitie (in parte) a literelor. ----------------------------------------Relatia dintre vectori si pointeri ----------------------------------------Am vazut ca numele unui sir (de exemplu "a") este o adresa, deci poate fi privit ca valoare a unui pointer. Deci sirurile si pointerii pot fi priviti oarecum la fel in ceea ce priveste modul cum sunt folositi pentru accesarea memoriei. Cu toate acestea, sunt cateva diferente (subtile si importante). Cum numele unui sir este o adresa fixa (particulara), atunci aceasta o putem gandi ca un pointer constant. Cand este declarat un sir, compilatorul trebuie sa aloce o adresa de baza si un spatiu suficient de memorie care trebuie sa contina toate elementele sirului. Adresa de baza a unui sir este locatia initiala din memorie unde sirul este memorat; aceasta coincide cu adresa primului element (de index 0) al sirului. -----------Exemplu: Presupunem ca avem declaratiile: -----------#define N 100 int a[N], *p; Atunci sistemul va rezerva octetii (sa zicem) numerotati 300, 302, ..., 498 ca fiind adresele elementelor a[0], a[1], ..., a[99] Instructiunile p = a; si p = &a[0]; sunt echivalente si vor asigna lui "p" valoarea 300 (ca adresa de memorie). Aritmetica pointerilor pune la dispozitie o alternativa pentru indexarea sirurilor. Instructiunile p = a + 1; si p = &a[1]; sunt echivalente si va asigna lui "p" valoarea 302 (adresa, bineinteles). -----------Exemplu: Presupunem ca avem un sir ale carui elemente au deja valori. Pentru a face suma elementelor, putem folosi pointeri. -----------suma = 0; for (p = a; p < &a[N]; ++p) suma += *p; ------------------------------------------------------Pointeri aritmetici si lungimea elementelor ------------------------------------------------------Pointerii aritmetici reprezinta una din trasaturile puternice ale limbajului C. Daca variabila "p" este pointer catre un tip particular, atunci expresia "p + 1" reprezinta adresa masina pentru memorarea sau accesarea urmatoarei variabile de acest tip. In mod similar, expresiile p+i ++p p += i

au sens. Daca "p" si "q" sunt pointeri catre elemente de tip vector, atunci "p - q" intoarce valoarea "int" si reprezinta numarul de elemente dintre "p" si "q". Chiar daca expresiile pointer si expresiile aritmetice seamana, exista diferente mari intre cele doua tipuri de expresii. ----------Exemplu: ----------void main() { double a[2], *p, *q; p = &a[0]; /* pointeaza catre baza sirului */ q = p + 1; /* echivalent cu q = &a[1]; */ printf("%d\n", q - p); /* se va tipari 1 */ printf("%d\n", (int) q - (int) p)); /* se va tipari 8 */ } -------------------------------------------------------------Trimiterea sirurilor ca argumente pentru functii -------------------------------------------------------------Intr-o definitie de functie, un parametru formal care este declarat ca un sir este de fapt un pointer. Cand este trimis un sir, atunci se trimite de fapt adresa de baza (evident prin "call-by-value"). Elementele vectorului nu sunt copiate. Ca o conventie de notatie, compilatorul permite folosirea parantezelor patrate ([,]) in declararea pointerilor ca parametri. ----------Exemplu: Suma elementelor unui sir de tip vector ----------int suma(int a[], int n) /* n dimensiunea sirului */ { int i, s = 0; for (i = 0; i < n; ++i) s += a[i]; return s; } In antetul functiei precedente, declaratia: int a[]; este echivalenta cu int *a; Pe de alta parte, declaratiile de mai sus nu sunt echivalente daca se utilizeaza in alta parte: - prima se refera la creearea unui pointer constant (fara spatiu de memorie); - a doua va crea o variabila pointer. Presupunem ca "v" este declarat ca fiind un sir de 100 de elemente de tip "int". Dupa ce am atribuit valori elementelor sale, putem utiliza functia "suma()" pentru a aduna anumite valori ale lui "v". ---------------------------------------------------------------| Apel | Ce se calculeaza si se returneaza ? | ---------------------------------------------------------------suma(v, 100) v[0] + v[1] + ... + v[99] suma(v, 88) v[0] + v[1] + ... + v[87] suma(&v[7], k-7) v[7] + v[8] + ... + v[k - 1] suma(v + 7, 2 * k) v[7] + v[8] + ... + v[2 * k + 6] -------------------------------------------------------------------------Exemplu: Sortare cu bule - "Bubble sort"

----------Algoritmii eficienti de sortare au, de obicei, O(n*log n) operatii. Metoda sortarii cu bule este ineficienta din acest punct de vedere deoarece are O(n^2) operatii. Totusi, pentru siruri de lungime mica, numarul de operatii este acceptabil. Un cod "elegant" ar fi: void interschimba(int *, int *); void bubble(int a[], int n) /* n este lungimea lui a[] */ { int i, j; for (i = 0; i < n - 1; ++i) for (j = n - 1; i < j; --j) if (a[j - 1] > a[j]) interschimba(&a[j - 1], &a[j]); } -------------------------------Siruri multidimensionale -------------------------------Limbajul C permite siruri de orice tip, inclusiv siruri de siruri. Putem obtine siruri de dimensiune 2, 3, ... . ----------Exemple: ----------int a[100]; <- sir de dimensiune 1 int b[2][7]; <- sir de dimensiune 2 int c[5][3][2]; <- sir de dimensiune 3 Pornind de la adresa de baza, toate elementele sirului sunt memorate contiguu in memorie. Prin definitie un tablou bidimensional este de fapt un tablou unidimensional ale carei elemente sunt fiecare in parte cite un tablou. Prin urmare, indicii se scriu astfel a[i][j] in loc de a[i, j] ca in majoritatea limbajelor. In plus un tablou bidimensional poate fi tratat in mai multe moduri decat in alte limbaje. Elementele sunt memorate pe linii, ceea ce inseamna ca indicele din dreapta variaza primul in asa fel incit elementele sunt accesate in ordinea memoriei. -----------------------------Vectori 2-dimensionali ----------------------------Presupunem ca avem un vector 2-dimensional cu elemente intregi. int a[3][5]; Incepand cu adresa de baza, compilatorul va aloca spatiu contiguu pentru 15 intregi. Atunci putem gandi acest vector ca o matrice, astfel: col1 col2 col3 col4 col5 lin1 a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3] a[0][4] lin2 a[1][0] a[1][1] a[1][2] a[1][3] a[1][4] lin3 a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[2][3] a[2][4] Pentru a[i][j] avem expresiile, de exemplu, echivalente: *(a[i] + j) (*(a + i))[j] *((*(a + i)) + j) *(&a[0][0] + 5*i + j)

Putem gandi "a[i]" ca a "i"-a coloana a lui "a" (numarand de la 0), si "a[i][j]" ca elementul din linia "i", coloana "j" a sirului (numarand de la 0). Numele sirului ("a") este tot una cu "&a[0]"; acesta este un pointer catre un sir de 5 intregi. Adresa de baza este "&a[0][0]", si nu "a". Ultimul exemplu de mai sus reflecta functia de corespondenta in memorie dintre valoarea pointerului si indicele sirului. Cand un vector multidimensional este un parametru formal in definitia unei functii, toate dimensiunile, exceptand prima trebuie specificate. ----------Exemplu: ----------Presupunem ca sunt date elementele vectorului "a". Functia de mai jos se poate folosi pentru suma elementelor unui sir. Atentie ! Trebuie specificat numarul de coloane. int suma(int a[][5]) { int i, j, suma = 0; for (i = 0; i < 3; ++i) for (j = 0; j < 5; ++j) suma += a[i][j]; return suma; } In antetul functiei, urmatoarele declaratii sunt echivalente: int a[][5] int (*a)[5] int a[3][5] Constanta 3 actioneaza ca o reminiscenta a omului, dar compilatorul nu tine cont de ea. Nou venitii in C sunt uneori confuzi in legatura cu deosebirea dintre un tablou bidimensional si un tablou de pointeri cum ar fi "a" din exemplul de mai sus. Fiind date declaratiile int a[10][10]; int *b[10]; utilizarile lui "a" si "b" pot fi similare, in sensul ca a[5][5] si b[5][5] sunt ambele referinte legale ale aceluiasi "int". Avantaje pentru utilizarea vectorilor (dezavantaje pentru pointeri): - "a" este un tablou in toata regula: toate cele 100 celule de memorie trebuie alocate, iar pentru gasirea fiecarui element se face calculul obisnuit al indicelui; - pentru "b", oricum prin declararea sa se aloca 10 pointeri; fiecare trebuie facut sa pointeze un tablou de intregi. Presupunind ca fiecare pointeaza cate 10 elemente din tablou, atunci vom obtine 100 celule de memorie rezervate, plus cele 10 celule pentru pointeri. Astfel tabloul de pointeri utilizeaza sensibil mai mult spatiu si poate cere un procedeu explicit de initializare. Avantaje pentru utilizarea pointerilor (dezavantaje pentru vectori): - accesarea unui element se face indirect prin intermediul unui pointer, in loc sa se faca prin inmultire si adunare; - liniile tabloului pot fi de lungimi diferite. Aceasta inseamna ca nu orice element al lui b este constrins sa pointeze pe un vector de 10 elemente, unii pot pointa pe cate 2 elemente, altii pe cate 20 si altii pe niciunul. ----------------------------Vectori 3-dimensionali -----------------------------

Vectorii de dimensiune mai mare decat 3 lucreaza intr-un mod similar. Daca avem declaratia int a[7][9][2]; atunci compilatorul va aloca spatiu pentru 7*9*2 intregi. Adresa de baza a sirului este "&a[0][0][0]", iar functia de corespondenta in memorie este specificata de a[i][j][k] care este echivalent cu *(&a[0][0][0] + 9*2*i + 2*j + k) ----------------------------Initializarea vectorilor ----------------------------Exista mai multe moduri de a initializa un vector multidimensional. -----------Exemplu: Urmatoarele declaratii sunt echivalente: -----------int a[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; int a[][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; Indexarea se face dupa linii. Daca nu sunt suficiente elemente care sa initializeze vectorul, atunci restul elementelor sunt initializate cu 0. Daca prima componenta lipseste, atunci compilatorul extrage lungimea din numarul de perechi de acolade interioare. -----------Exemplu: Consideram initializarea: -----------int a[2][2][3] = { {{1, 1, 0}, {2, 0, 0}}, {{3, 0, 0}, {4, 4, 0}} }; O initializare echivalenta poate fi data si astfel: int a[][2][3] = {{{1, 1}, {2}}, {{3}, {4, 4}}}; De obicei, daca un sir declarat "auto" nu este explicit initializat, atunci elementele sirului vor contine valori "garbage". Sirurile "static" si "external" sunt initializate implicit cu 0. Iata un mod simplu de a initializa toate valorile unui vector cu 0: int a[2][2][3] = {0}; --------------------------------------Alocarea dinamica a memoriei --------------------------------------C pune la dispozitie pentru alocarea memoriei functiile "calloc()" si "malloc()" din biblioteca standard. Aceste functii au prototipul declarat in <stdlib.h>. Acest lucru va permite rezervarea memoriei pentru un vector (de exemplu) in care ii aflam dimensiunea abia la rularea in executie (pana acum declararam dimensiunea unui vector cu #define). Un apel de tipul calloc(n, dimensiune_tip) va returna un pointer catre un spatiu din memorie necesar pentru memorarea a "n" obiecte, fiecare pe "dimensiune_tip" octeti. Daca sistemul nu poate aloca spatiul cerut, atunci acesta va returna valoarea NULL. In ANSI C, tipul "size_t" este dat ca "typedef" in <stdlib.h>. De obicei, tipul este "unsigned". Definitia tipului este folosita in prototipurile functiilor "calloc()" si "malloc()": void *calloc(size_t, size_t); void *malloc(size_t); Deoarece pointerul returnat de aceste functii are tipul "void", acesta poate fi asignat altor pointeri

fara conversie explicita (cast). Totusi unele sisteme nu accepta aceasta conversie, deci ea trebuie facuta explicit. Octetii rezervati de "calloc()" sunt automat initializati cu 0, pe cand cei rezervati cu "malloc()" nu sunt initializati (deci vor avea valori "garbage"). Numele "calloc", respectiv "malloc", provine de la "contiguous allocation", respectiv "memory allocation". ----------Exemplu: Program care citeste dimensiunea unui sir interactiv ----------#include <stdio.h> #include <stdlib.h> void main() { int *a, i, n, suma = 0; printf("\n%s", "Citirea dimensiunii unui sir interactiv.\n\nDati numarul de elemente a sirului: "); scanf("%d", &n); a = calloc(n, sizeof(int)); /* aloca spatiu pentru n intregi */ /* daca da eroare de conversie de tip, atunci adaugati dupa semnul =, conversia (int *) */ for (i = 0; i < n; ++i) scanf("%d", &a[i]); for (i = 0; i < n; ++i) suma += a[i]; free(a); /* eliberarea spatiului */ printf("\n%s%7d\n%s%7d\n\n", "Numarul de elemente: ", n, "Suma elementelor : ", suma); } Prototipul functiei "free()" se gaseste in <stdlib.h> si este void free(void *ptr); Spatiul alocat de "calloc()" si "malloc()" ramane ocupat pana cand este eliberat de catre programator. Acesta nu se elibereaza cand se iese dintr-o functie (in care s-a facut rezervarea de memorie). In programul de mai sus, instructiunea a = calloc(n, sizeof(int)); este echivalenta cu a = malloc(n * sizeof(int)); Singura diferenta este deci initializarea cu 0 in cazul functiei "calloc()". -----------Exemplu: Exemplu de citire interactiva a dimensiunii si a elementelor unei matrice de intregi void main() { int N; int ** a, *ptr; printf("Introduceti dimensiunea matricii:"); scanf("%d", &N); a = (int **) calloc(N * N, sizeof(int)); ptr=&a[0][0]; printf("\n\nIntroduceti elementele matricii:\n");

for (i = 0;i < N; ++i) for (j = 0;j < N; ++j) { printf("a[%d][%d]=", i, j); scanf("%d", ptr++); } } ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Scrieti o functie care insumeaza elementele de rang (index) impar, respectiv par, ale unui vector cu elemente de tip "double". Sugestie: functia poate incepe cam asa void suma(double a[], int n, /* n - lungimea sirului a */ double *impar, double *par) { ..... 2. Modificati programul de sortare cu bule astfel incat terminarea iteratiilor sa aiba loc cand nu se mai fac interschimbari de elemente. 3. Calculati valoarea unui determinant asociat unei matrice patratice. In cazul in care determinantul este nenul, calculati inversa matricei. 4. Calculati inversa unei permutari cu un numar constant de variabile suplimentare

Siruri de caractere si pointeri 10.1. Marcatorul "sfarsit de sir de caractere" \0 10.2. Folosirea pointerilor pentru procesarea unui sir 10.3. Trimiterea argumentelor catre "main()" 10.4. Lucrul cu sirurile din biblioteca standard 10.5. Unde este eroarea ? 10.6. Exercitii propuse spre implementare ========= Capitolul 10 ========= ====================== Siruri de caractere si pointeri ====================== Un caracter dintr-un sir de caractere "a" poate fi accesat folosind indexul sirului (a[i], de exemplu) sau folosind pointeri la caracter. -----------------------------------------------------Marcatorul "sfarsit de sir de caractere" \0 -----------------------------------------------------Prin conventie, un sir de caractere se termina prin marcatorul (santinela, delimitator) \0, sau caracterul nul. De exemplu, sirul "abc" este memorat pe 4 caractere, ultimul fiind \0. Deci numarul de elemente al sirului este 3, iar dimensiunea 4. ----------Exemplu: ----------#define MAXWORD 100 void main() { char w[MAXWORD]; ..... } Initializarea (citirea) unui sir se poate face in mai multe moduri: 1. Initializarea fiecarui element cu cate un caracter: w[0] = 'A'; w[1] = 'B'; w[2] = 'C'; w[3] = '\0'; 2. Folosind functia "scanf()": scanf("%s", w); Formatul "%s" este folosit pentru citirea unui sir de caractere. Distingem trei pasi: - pozitionare pe primul caracter al sirului; - se citesc toate caracterele diferite de <Enter> si se introduc in "w"; - citirea se face pana cand intalnim EOF; acum se plaseaza la sfarsitul sirului '\0'. Din moment ce numele unui sir este un pointer la adresa de baza a sirului, expresia "w" este echivalenta cu "&w[0]". Daca sirul citit are mai multe caractere decat cele rezervate, atunci se va obtine o eroare. Atentie ! 'a' si "a" sunt diferite. Prima este o constanta caracter, iar a doua este o constanta sir de caractere. ----- -----"a" = | 'a' | '\0' |

----- -----3. Sirurile se pot initializa la fel ca si caracterele char s[] = "abc"; sau echivalent char s[] = {'a', 'b', 'c', '\0'}; 4. Putem folosi si un pointer catre un sir constant, dar interpretarea este diferita: char *p = "abc"; Va reamintim ca numele unui sir poate fi tratat ca un pointer catre adresa de baza a sirului din memorie. Constanta "abc" este memorata de catre compilator. In acelasi timp, aceasta este "un nume de sir". Asadar, diferenta dintre un sir initializat cu o constanta sir si un pointer initializat tot cu o constanta sir este ca sirul contine caractere individuale urmate de caracterul "\0", in timp ce pointerul este asignat cu adresa sirului constant din memorie. ----------Exemplu: Utilizarea sirurilor de caractere (ca vectori). ----------- Citim o linie de caractere dintr-un sir, le tiparim in ordine inversa si adunam literele din sir. #include <stdio.h> #include #define MAXSTRING 100 main() { char c, name[MAXSTRING]; int i, sum = 0; printf("\nSalut! Care este numele tau? "); for (i = 0; (c = getchar()) != '\n'; ++i) { name[i] = c; if (isalpha(c)) sum += c; } name[i] = '\0'; printf("\n%s%s%s\n%s", "Ma bucur ca te-am intalnit ",name,".", "Numele tau scris invers este "); for (--i; i >= 0; --i) putchar(name[i]); printf("\n%s%d%s\n\n%s\n", "si numele tau are ", sum," litere .", "La revedere. "); } -----------------------------------------------------------Folosirea pointerilor pentru procesarea unui sir -----------------------------------------------------------Vom discuta despre folosirea pointerilor pentru procesarea unui sir si cum se pot folosi acestea pentru a fi transmise ca parametri unei functii. Vom scrie un exemplu de program interactiv care

citeste intr-un sir o linie de caractere introdusa de utilizator. Programul va crea un nou sir si-l va tipari. -----------Exemplu: -----------#include <stdio.h> #define MAXLINE 100 void main() { char linie[MAXLINE], *schimba(char *); void citeste_in(char *); printf("\nDati un sir:"); citeste_in(linie); printf("\n%s\n\n%s\n\n", "Asa arata sirul dupa schimbare:", schimba(linie)); } void citeste_in(char s[]) { int c, i = 0; while ((c = getchar()) != EOF && c != '\n') s[i++] = c; s[i] = '\0'; } char *schimba(char *s) { static char sir_nou[MAXLINE]; char *p = sir_nou; *p++ = '\t'; for ( ; *s != '\0'; ++s) if (*s == 'e') *p++ = 'E'; else if (*s == ' ') { *p++ = '\n'; *p++ = '\t'; } else *p++ = *s; *p = '\0'; return sir_nou; } ----------Intrebare: De ce vectorul "sir_nou" a fost declarat static ? ----------Deoarece numele "sir_nou" este tratat ca un pointer catre adresa de baza a sirului. Fiind declarat

"static", acesta se pastreaza in memorie si dupa ce se iese din functia "schimba()". Acest lucru nu sar fi intamplat si daca, de exemplu, sirul ar fi fost declarat "auto". ----------Exemplu: Functie C pentru numararea cuvintelor unui sir de caractere ----------#include int numarare_cuvinte(char *s) { int contor = 0; while (*s != '\0') { while (isspace(*s)) /* sarim spatiile goale */ ++s; if (*s != '\0') /* gasim un cuvant */ { ++contor; while (!isspace(*s) && *s != '\0') /* sarim peste cuvant */ ++s; } } return contor; } ---------------------------------------------------Trimiterea argumentelor catre "main()" ---------------------------------------------------C pune la dispozitie siruri de orice tip, inclusiv siruri de pointeri. Pentru scrierea de programe care folosesc argumente in linia de comanda, trebuie sa folosim siruri de pointeri catre caractere. Pentru aceasta, functia "main()" foloseste doua argumente, numite generic "argc" si "argv". ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> void main(int argc, char *argv[]) { int i; printf("argc = %d\n", argc); for (i = 0; i < argc; ++i) printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]); } Variabila "argc" precizeaza numarul de argumente din linia de comanda. Sirul "argv" este un sir de pointeri catre caracter si poate fi gandit ca vector de siruri de caractere. Deoarece elementul "argv[0]" contine intotdeauna numele comenzii, rezulta ca valoarea lui "argc" va fi mai mare sau egala cu 1. Compilam programul de mai sus si obtinem executabilul "prog1.exe". Daca dam comanda prog1 atunci pe ecran se va afisa

argc = 1 argv[0] = prog1 Daca dam comanda prog1 fisier1 fisier2 atunci pe ecran se va afisa argc = 3 argv[0] = prog1 argv[1] = fisier1 argv[2] = fisier2 Parametrul "argv" s-ar fi putut declara si astfel char **argv; Acesta este un pointer catre pointer catre "char" si acesta poate fi gandit ca un sir de pointeri catre "char", care la randul lor pot fi ganditi ca vector de siruri de caractere. Observati ca nu alocam spatiu in memorie pentru sirurile din linia de comanda. Acest lucru este facut de insusi sistemul C cand atribuie valori pentru argumentele "argc" si "argv". ----------------------------------------------------Lucrul cu sirurile din biblioteca standard ----------------------------------------------------Biblioteca standard <string.h> contine multe functii utile pentru lucrul cu siruri de caractere. Sirurile ce sunt argumente trebuie terminate cu '\0' si toate returneaza un intreg sau o valoare a unui pointer catre "char". Cateva functii utile pentru lucrul cu siruri de caractere ------------------------------------------------------------------ char *strcat(char *s1, const char *s2); Functia primeste doua argumente, le concateneaza si pune rezultatul in "s1". Programatorul trebuie sa verifice daca "s1" are suficient spatiu pentru pastrarea rezultatului. Se returneaza sirul "s1". - int strcmp(const char *s1, const char *s2); Sunt trimise doua siruri de caractere si se returneaza un intreg care este mai mic strict, egal sau mai mare strict decat 0 dupa cum "s1" este mai mic, egal sau mai mare lexicografic decat "s2". - char *strcpy(char *s1, const char *s2); Sirul "s2" este copiat in "s1" pana cand se intalneste '\0'. Ceea ce se gaseste in "s1" se suprascrie. Se presupune ca "s1" are suficient spatiu pentru pastrarea rezultatului. Se returneaza valoarea lui "s1". - unsigned strlen(const char *s); Pastreaza numarul de caractere inaintea lui '\0'. ---------------------------------------------------------------Aceste functii sunt scrise in C si sunt foarte scurte. Variabilele din ele sunt de obicei declarate "register" pentru a face executia mai rapida. ---------Exemplu: Functia "strlen()" (o varianta). ---------unsigned strlen(const char *s) { register int n = 0; for ( ; *s != '\0'; ++s) ++n;

return n; } ----------------------------------------------------------| Declaratii si initializari | ----------------------------------------------------------| char s1[] = "tara noastra frumoasa si bogata", | | s2[] = "facultatea de informatica"; | ----------------------------------------------------------| Expresie | Valoare | ----------------------------------------------------------| strlen(s1) | 31 | | strlen(s2 + 8) | 17 | | strcmp(s1, s2) | numar pozitiv | ----------------------------------------------------------| Instructiune | Ce se va tipari ? | ----------------------------------------------------------| printf("%s", s1 + 13); | frumoasa si bogata | | strcpy(s2 + 11, s1 + 25);| | | strcat(s2, "\n"); | | | printf("%s", s2); | facultatea bogata | ----------------------------------------------------------------------------------Unde este eroarea ? ------------------------1. char s[14]; strcpy(s, "Ce mai faci ?\n"); 2. char s[14]; scanf("%s", &s); ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Folosind "argc" si "argv" (si eventual optiunea -c) tipariti cu litere majuscule argumentele din "argv". 2. Scrieti o functie proprie "strncmp()" (extrageti din Help definitia si prototipul). 3. Presupunem ca avem declaratia si initializarea: char *p[2][3] = { "abc", "defg", "hi", "jklmno", "pqrstuvw", "xyz" }; Completati urmatorul tabel (incercati intai sa nu rulati programul C). ----------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare | ---------------------------------------------------------------| ***p | p[0][0][0] | 'a' | | **p[1] | | | | **(p[1] + 2) | | | |*(*(p + 1) + 1)[7] | | eroare | |(*(*(p + 1) + 1))[7]| | | | *(p[1][2] + 2) | | | ----------------------------------------------------------------4. Folosind "scanf()" cititi 7 siruri de caractere, dupa care folosind "strcmp()" sortati-le alfabetic

(eventual cu "bubble sort"). 5. (*) Scrieti un program similar cu exercitiul 4 care sorteaza si afiseaza argumentele din linia de comanda.

Directive preprocesor si metodologie de programare 11.1. Folosirea lui #include 11.2. Folosirea lui #define 11.3. Sintaxa "dulce" 11.4. Macrouri cu argumente 11.5. Unde este greseala ? 11.6. Definitii de tipuri si macrouri din <stddef.h> 11.7. Sortare folosind "qsort()" 11.8. Un exemplu de utilizare a macrourilor cu argumente 11.9. Compilare conditionala 11.10. Macrouri predefinite 11.11. Operatorii # si ## 11.12. Macroul "assert()" 11.13. Folosirea lui #error si #pragma 11.14. Numerele liniilor unui program 11.15. Exercitii propuse spre implementare ========= Capitolul 11 ========= ======================================= Directive preprocesor si metodologie de programare ======================================= --------------------------Folosirea lui #include --------------------------Am discutat deja folosirea directivelor de preprocesare #include <stdio.h> #include <stdlib.h> O alta forma pentru #include este #include "nume_fisier" Preprocesorul va inlocui aceasta linie cu o copie a fisierului precizat. Mai intai cautarea se face in directorul curent, apoi in alte locuri dependente de sistem. Daca directiva este de forma #include atunci preprocesorul va cauta in alte locuri (deci nu in directorul curent). De exemplu, sub UNIX, fisierele header standard (cum ar fi "stdio.h", "stdlib.h") se gasesc de obicei in directorul /usr/include Sub MS-DOS, aceste fisiere se gasesc in directorul /include -------------------------Folosirea lui #define -------------------------Directivele de preprocesare declarate cu "#define" au doua forme: - #define identificator sir_atomi - #define identificator(id,...,id) sir_atomi O definitie lunga (care nu dorim sa o scriem pe aceeasi linie poate fi continuata pe linia urmatoare punand un \ (backslash) la sfarsitul liniei curente). In primul caz, compilatorul va inlocui fiecare aparitie a "identificatorului" prin "sir_atomi" in restul fisierului (de la pozitia curenta in jos) cu

exceptia celor care sunt incadrate intre ghilimele sau apostroafe. ----------Exemple: ----------#define NR_SEC_PE_ZI (60 * 60 * 24) #define PI 3.141592653 #define C 299792.458 /* viteza luminii in km/sec */ #define EOF (-1) /* valoarea uzuala pt sfarsit de fisier */ #define MAXINT 2147483647 /* numarul intreg maxim pe 4 octeti */ #define DIMENS 250 /* dimensiunea unui sir */ #define EPSILON 1.0e-9 /* limita numerica */ Deci, folosirea lui "#define" mareste claritatea si portabilitatea unui program. -------------------Sintaxa "dulce" -------------------Se foloseste pentru evitarea unor greseli frecvente sau ca un moft. -----------Exemplu: #define EQ == -----------Aceasta declaratie ajuta programatorul sa nu mai confunde = cu ==. -----------Exemplu: #define do /* spatiu */ -----------De exemplu, acum putem simula instructiunea "while" din C ca un "while do" din Pascal sau Algol. De exemplu, daca avem definitiile de sintaxa "dulce" de mai sus, putem spune ca instructiunile while (i EQ 1) do { ..... } si while (i == 1) { ..... } sunt echivalente. -----------------------------Macrouri cu argumente -----------------------------Revenim la forma a doua a macrourilor cu argumente: #define identificator(id,...,id) sir_atomi -----------Exemplu: #define SQ(x) ((x) * (x)) -----------Identificatorul x din #define este un parametru care va fi substituit in textul ce urmeaza. Substitutia se face fara considerarea corectitudinii sintactice. De exemplu, SQ(7 + w) este echivalent cu ((7 + w) * (7 + w)) Intr-o maniera similara, SQ(SQ(*p)) este echivalent cu ((((*p) * (*p))) * (((*p) * (*p))))

Observati deci ca folosirea parantezelor (de exemplu, (x)) are o importanta deosebita, altfel nu s-ar respecta ordinea de evaluare. ------------------------Unde este greseala ? #define SQ(x) ((x) * (x)); ------------------------Macrourile sunt folosite de obicei pentru a inlocui apelurile functiilor cu cod liniar (scurte si fara variabile suplimentare). ----------Exemplu: Macroul de mai jos defineste minimul a doua valori: ----------#define min(x, y) (((x) < (y)) ? (x) : (y)) Dupa aceasta definitie, o expresie de forma m = min(u, v) se poate expanda de catre preprocesor la m = (((u) < (v)) ? (u) : (v)) Folosind aceasta definitie, putem defini minimul a patru valori, astfel #define min4(a, b, c, d) min(min(a,b), min(c, d)) O macro-definitie poate folosi functii si macrouri in corpul lor. ----------Exemple: ----------#define SQ(x) ((x) * (x)) #define CUB(x) (SQ(x) * (x)) #define F_POW(x) sqrt(sqrt(CUB(x))) O directiva de preprocesare de forma #undef identificator va anula definitia precedenta a identificatorului. --------------------------------------------------------Definitii de tipuri si macrouri din <stddef.h> --------------------------------------------------------C pune la dispozitie facilitatea "typedef" pentru a asocia (redenumi) un tip cu unul specific. ----------Exemplu: typedef char uppercase; ----------Declaratia de mai sus face tipul "uppercase" sinonim cu "char". De exemplu, declaratiile de mai jos sunt valide: uppercase c, u[100]; Fisierul header <stddef.h> contine cateva definitii de tip: typedef int ptrdiff_t; /* tip intors de diferenta pointerilor */ typedef short wchar_t; /* tip caracter mare */ typedef unsigned size_t; /* tipul sizeof */ Tipul "ptrdiff_t" spune care este tipul returnat de o expresie implicata in diferenta a doi pointeri. In MS-DOS, acesta depinde de modelul de memorie ales (tiny, short, large, far, huge), pe cand in UNIX, tipul folosit este "int". Tipul "wchar_t" se foloseste pentru acele caractere care nu se pot reprezenta pe un octet (char -> int). Reamintim ca operatorul "sizeof" este folosit pentru determinarea lungimii unui tip sau a unei expresii. De exemplu, "sizeof(double) = 8". Tipul "size_t" este returnat de operatorul "sizeof". Un macrou definit in <stddef.h> este

#define NULL 0 --------------------------------Sortare folosind "qsort()" --------------------------------Daca avem o multime relativ mica de elemente, atunci putem sa folosim sortare cu bule sau metoda sortarii prin selectie directa (care sunt de ordinul O(n^2)). Daca insa avem multe elemente, atunci este convenabil sa folosim metoda sortarii rapide ("quick sort"). Prototipul functiei "qsort()" se gaseste in <stdlib.h>. Acesta este void qsort(void *array, size_t n_els, size_t el_size, int compare(const void *, const void *)); Argumentele acestei functii au rolul: array - sirul care va fi sortat; n_els - numarul de elemente ale sirului; el_size - numarul de octeti necesar memorarii unui element; compare - functia de comparare, ce se declara ca fiind int compare(const void *, const void *) Functia de comparare are ca argumente doi pointeri catre void. Aceasta returneaza un intreg care este mai mic, egal sau mai mare decat zero dupa cum primul argument este mai mic, egal sau mai mare decat al doilea argument. ----------Exemplu: ----------Vom scrie un program ce foloseste "qsort()". Initializam un vector, il tiparim, il sortam cu "qsort()", apoi il tiparim din nou. #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define N 11 /* dimensiunea sirului */ int cmp(const void *vp, const void *vq); /* functia de comparare */ void init(double *a, int n); void tipareste_sir(double *a, int n); void main() { double a[N]; init(a, N); tipareste_sir(a, N); qsort(a, N, sizeof(double), cmp); tipareste_sir(a, N); } int cmp(const void *vp, const void *vq) { const double *p = (const double *)vp; const double *q = (const double *)vq; double diff = *p - *q; return ((diff >= 0.0) ? ((diff > 0.0) ? -1 : 0) : +1); } void init(double *a, int n) { int i;

srand(time(NULL)); /* vezi rand() */ for (i = 0; i < n; ++i) a[i] = (rand() % 1001) / 10.0; } void tipareste_sir(double *a, int n) { int i; for (i = 0; i < n; ++i) { if (i % 6 == 0) putchar('\n'); printf("%12.1f", a[i]); } putchar('\n'); } ---------Intrebari: 1. Ce trebuie sa modificati pentru a obtine ordinea crescatoare a sirului ? ---------- 2. Ce rol are "const" din declaratia lui "cmp()" ? ------------------------------------------------------------------Un exemplu de utilizare a macrourilor cu argumente ------------------------------------------------------------------Vom relua problema de mai sus, dar vom folosi macrouri cu argumente. Vom scrie programul in doua fisiere, un fisier header "sort.h" si un fisier "sort.c". Fisierul header va contine directive de precompilare (#include, #define), precum si prototipuri pentru functiile noastre. Fisierul "sort.h" este: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include #define M 32 #define N 11 #define parte_fractionara(x) (x - (int) x) #define caracter_aleator() (rand() % 26 + 'a') #define real_aleator() (rand() % 100 / 10.0) #define INIT(array, sz, type) \ if (strcmp(type, "char") == 0) \ for (i = 0; i < sz; ++i) \ array[i] = caracter_aleator(); \ else \ for (i = 0; i < sz; ++i) \ array[i] = real_aleator(); #define PRINT(array, sz, sir_control) \ for (i = 0; i < sz; ++i) \ printf(sir_control, array[i]); \ putchar('\n') int compara_partea_fractionara(const void *, const void *); int lexico(const void *, const void *);

Acum, vom scrie restul codului pentru programul nostru, si anume fisierul "sort.c". #include "sort.h" void main() { char a[M]; float b[N]; int i; srand(time(NULL)); INIT(a, M, "char"); PRINT(a, M, "%-2c"); qsort(a, M, sizeof(char), lexico); PRINT(a, M, "%-2c"); printf("---\n"); INIT(b, N, "float"); PRINT(b, N, "%-6.1f"); qsort(b, N, sizeof(float), compara_partea_fractionara); PRINT(b, N, "%-6.1f"); } int compara_partea_fractionara(const void *vp, const void *vq) { const float *p = (const float *)vp, *q = (const float *)vq; float x; x = parte_fractionara(*p) - parte_fractionara(*q); return((x < 0.0) ? -1 : (x == 0.0) ? 0 : +1); } int lexico(const void *vp, const void *vq) { const char *p = (const char *)vp, *q = (const char *)vq; return(*p - *q); } -----------------------------Compilare conditionata -----------------------------Preprocesorul are directive pentru compilare conditionata. Acestea pot fi folosite pentru dezvoltarea programelor si pentru scrierea codului mai portabil de la o masina la alta. Fiecare directiva de forma #if expresie_integrala_constanta #ifdef identificator #ifndef identificator implica compilarea conditionata a codului care urmeaza pana la directiva de precompilare #endif Pentru compilarea codului de mai sus, in cazul lui #if trebuie ca expresia constanta sa fie diferita de zero (true), in cazul lui #ifdef sau #ifdefined numele identificatorului trebuie sa fie definit anterior intr-o linie #define, fara interventia directivei #undef identificator In cazul lui #ifndef, numele identificatorului trebuie sa nu fie curent definit. Expresia constanta integrala folosita intr-o directiva de precompilare nu poate contine operatorul

"sizeof" sau un cast. Poate insa, folosi operatorul de precompilare "defined" (valabil in ANSI C, dar nu si C traditional). Expresia defined identificator este echivalenta cu defined(identificator) Acesta se evalueaza la 1 daca identificatorul este definit, si 0 in caz contrar. -----------Exemplu: -----------#if defined(HP9000) || defined(SUN4) && !defined(VAX) ..... /* cod dependent de masina */ #endif Uneori "printf()" este utila in scopuri de depanare. Presupunem ca la inceputul unui fisier am scris #define DEBUG 1 si in unele zone ale programului am scris #if DEBUG printf("debug: a = %d\n", a); #endif Daca dupa ce ne-am convins ca este bine ce se intampla si vrem sa nu mai vizualizam valoarea lui "a" in acest moment, atunci schimbam DEBUG in 0 (de exemplu). O alta varianta ar fi sa nu initializam DEBUG. Scriem deci la inceputul fisierului #define DEBUG Putem folosi #ifdef si #if si scriem: #ifdef DEBUG ..... #endif --------------------------Macrouri predefinite --------------------------In ANSI C sunt 5 macrouri predefinite. Nu pot fi redefinite de catre programator. Ele au la inceput si sfarsit cate doua simboluri "underscore". Macro predefinit Valoare ---------------------------------------------------------------__DATE__ Un sir ce contine data curenta __FILE__ Un sir ce contine numele fisierului __LINE__ Un intreg reprezentand numarul liniei curente __STDC__ Daca implementarea=ANSI C, atunci acesta reprezinta un numar diferit de zero __TIME__ Un sir ce contine timpul curent ------------------------------------------------------------------------------------Operatorii # si ## ---------------------Operatorii de preprocesare # si ## sunt valabili in ANSI C, dar nu si in C traditional. Operatorul unar # cauzeaza transformarea in sir a unui parametru formal dintr-o macro-definitie. #define mesaj_pentru(a, b) \

printf(#a " si " #b ": Te iubim !\n") void main() { mesaj_pentru(Carolina, Nicoleta); } La apelul acestui macrou, fiecare parametru al acestuia este inlocuit cu argumentul corespunzator, iar # cauzeaza ca argumentele sa fie puse intre ghilimele. Altfel spus, dupa preprocesare, in memorie se obtine: void main() { printf("Carolina" " si " "Nicoleta" ": Te iubim !\n"); } Deoarece sirurile constante separate prin spatiu se concateneaza, instructiunea de mai sus este echivalenta cu: void main() { printf("Carolina si Nicoleta: Te iubim !\n"); } Operatorul binar ## este folosit la impartirea in tokenuri lexicale. -----------Exemplu: ------------ #define X(i) x ## i X(1) = X(2) = X(3); va deveni dupa preprocesare x1 = x2 = x3; ------------------------Macroul "assert()" -----------------------ANSI C pune la dispozitie macroul "assert()" din biblioteca standard "assert.h". Acest macrou poate fi folosit cand vrem sa ne asiguram ca o expresie are o anumita valoare. Vrem sa scriem o functie ale carei argumente satisfaca niste conditii. ----------Exemplu: ----------#include void f(char *p, int n) { ..... assert(P != NULL); assert(n > 0 && n < 5); ..... } Daca vreo asertiune esueaza, atunci sistemul va tipari un mesaj si va opri executia programului. Iata o implementare posibila a lui "assert()". #if defined(NDEBUG) #define assert(ignore) ((void) 0) /* ignorare */ #else #define assert(expr) if (!(expr)) \ { \ printf("\n%s%s\n%s%s\n%s%d\n\n, \ "Assertion failed: ", #expr, \ "in file ", __FILE__, \ "al line ", __LINE__); \ } #endif

De remarcat ca daca NDEBUG este definit, atunci sunt ignorate toate asertiunile. Aceasta permite programatorului in timpul scrierii programului sa verifice pas cu pas executia programului. Functia "abort()" se gaseste in biblioteca standard. ---------------------------------------Folosirea lui #error si #pragma ---------------------------------------ANSI C contine si directivele de preprocesare #error si #pragma. -----------Exemplu: -----------#if A_SIZE < B_SIZE #error "tipuri incompatibile" #endif Daca in timpul compilarii va apare o eroare prezenta intr-o directiva #error, atunci se va afisa mesajul respectiv. Directiva #pragma se foloseste pentru folosire specifica implementarii. Ea are forma generala: #pragma atomi_lexicali Aceasta cauzeaza o comportare ce depinde de fiecare compilator C in parte. ---------------------------------------Numerele liniilor unui program ---------------------------------------O directiva de preprocesare de forma #line constanta_integrala "nume_fisier" va determina compilatorul sa renumeroteze liniile textului sursa astfel incat urmatoarea linie sa aiba valoarea specificata si numele fisierului sursa curent este "nume_fisier". Daca nu se precizeaza "nume_fisier", atunci se va face doar numerotarea liniilor. Bineinteles, numerele asociate liniilor sunt ascunse pentru programator si apar numai la mesaje de eroare sau avertismente. ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ---------------------------------------------1. Scrieti propria voastra functie "quicksort()" care sa fie echivalenta cu "qsort()" pus la dispozitie de sistemul C. 2. Definiti o macro-definitie pentru XOR(), numita "sau exclusiv". Un apel XOR(a,b)=true <=> a este true si b false, sau a false si b true. Scrieti si o macro-definitie XOR(a,b,c) si una XOR(a,b,c,d). 3. Scrieti un program C in care sa afisati valorile celor 5 macrouri predefinite.

Recursie 12.1. Manipularea sirurilor folosind recursia 12.2. Metodologia "divide-et-impera" 12.3. Exercitii propuse spre implementare ============ Capitolul 12 ============ ======== Recursie ======== O functie este recursiva daca se autoapeleaza, direct sau indirect. In C toate functiile se pot defini recursiv. ---------Exemplu: ---------#include <stdio.h> void numara(int n); void main() { numara(10); } void numara(int n) { if (n) { printf("%d ! ", n); numara(n - 1); } else printf("Gata !\n"); } Dupa executia acestui program, pe ecran se va tipari 10 ! 9 ! 8 ! 7 ! 6 ! 5 ! 4 ! 3 ! 2 ! 1 ! Gata ! Acest program s-ar fi putut realiza si iterativ (folosind o instructiune de tip while). ----------Exemplu: Suma primelor n numere naturale. ----------int suma(int n) { if (n <= 1) return n; else return (n + suma(n - 1)); }

De obicei, functiile recursive urmeaza un "pattern" standard: - exista un caz de baza (sau mai multe); - caz recursiv general (in care, in general, un intreg este trimis ca argument al apelului recursiv); Recursia este un procedeu foarte puternic de rezolvare a problemelor. Secretul este identificarea cazului general. Pentru exemplul precedent, cand se trimite n catre functia "suma()", recursia activeaza n copii ale functiei inaintea intoarcerii pas cu pas catre primul apel recursiv (se mai spune ca in momentul apelului recursiv, variabilele locale "ingheata", ele "dezghetandu-se" la intoarcerea din recursie). Multe functii recursive se pot scrie intr-o forma iterativa (folosind structuri de tip "while", se mai spune "derecursivare"). Recursia se recomanda cand problema se poate rezolva foarte usor folosind recursie si cand nu se cere o eficienta sporita in timpul executiei programului. Uneori, se recomanda recursia finala (adica dupa apelul recursiv nu mai sunt alte instructiuni si nu exista variabile locale). ----------Exemplu: Citeste o linie si o afiseaza in ordine inversa, apoi lasa ----------- doua randuri goale. #include <stdio.h> void tipareste(void); void main() { printf("Introduceti o linie: "); tipareste(); printf("\n\n"); } void tipareste(void) { char c; if ((c = getchar()) != '\n') tipareste(); putchar(c); } Iata o rulare in executie: Introduceti o linie: iepurasu usa rupei iepur asu usarupei Observati in exemplul precedent ca la fiecare apel recursiv, se memoreaza in stiva caracterul "c" legat la o valoare, care se va afisa la intoarcerea din recursie. Deci practic, sunt "n" copii ale lui "c", unde "n" reprezinta lungimea liniei. ----------Exemplu: ----------Putem complica putin exemplul precedent, in sensul ca afisam aceleasi cuvinte, dar in ordine inversa. #include #include <stdio.h>

#define MAXWORD 100 void tipareste_cuvinte(void); void citeste_cuvant(char *); void main() { printf("Introduceti o linie: "); tipareste_cuvinte(); printf("\n\n"); } void tipareste_cuvinte(void) { char w[MAXWORD]; citeste_cuvant(w); if (w[0] != '\n') tipareste_cuvant(); printf("%s ", w); } void citeste_cuvant(char *s) { static char c = '\0'; if (c == '\n') *s++ = c; else while (!isspace(c = getchar())) *s++ = c; *s = '\0'; } Daca, la executie, utilizatorul scrie: Introduceti o linie: noi invatam C atunci pe ecran, va apare: C invatam noi Variabila "c" avand clasa de memorare "static", rezulta ca valoarea ei se pastreaza de la un apel la altul. De altfel, initializarea lui "c" se face o singura data (cand se intra prima data in aceasta functie). Daca "c" ar fi fost de tip "auto", atunci chiar daca aveam la sfarsitul sirului '\n', la urmatorul apel, acesta nu ar fi fost cunoscut, deci practic nu mai aveam conditie de oprire. ----------Exemplu: ----------In acest exemplu, vom desena "pattern-uri" pe ecran folosind functii recursive. #include <stdio.h> #define SYMBOL '*' #define OFFSET 0 #define LENGTH 19

void display(char, int, int); void draw(char, int); void main() { display(SYMBOL, OFFSET, LENGTH); } void display(char c, int m, int n) { if (n > 0) { draw(' ', m); draw(c, n); putchar('\n'); display(c, m + 2, n - 4); } } void draw(char c, int k) { if (k > 0) { putchar(c); draw(c, k - 1); } } Functia "main()" contine apelul functiei "display()", care apeleaza "draw()", care la randul ei apeleaza "display()". Deci functia "display()" este recursiva. Functia "draw()" tipareste k copii ale caracterului "c". Pe ecran se va afisa: ******************* *************** *********** ******* *** ---------------------------------------------------Manipularea sirurilor folosind recursia ---------------------------------------------------Un sir consta dintr-un numar de caractere consecutive, terminate prin caracterul '\0'. De fapt, putem gandi un sir ca fiind sirul nul (care consta doar din caracterul '\0') sau un caracter urmat de un sir. Aceasta definitie a sirului este o structura de date recursiva. ----------Exemplu: O definitie recursiva a lungimii unui sir. ----------int r_strlen(char *s) { if (*s == '\0') return 0;

else return (1 + r_strlen(s + 1)); } Eleganta acestei formulari recursive este "platita" de o pierdere in timpul executiei. Daca sirul are lungimea k, calcularea lungimii sale necesita k + 1 apeluri recursive (un compilator optimizat poate evita aceasta pierdere). -----------------------------------------Metodologia "divide-et-impera" ----------------------------------------Recursia se foloseste in foarte multe cazuri pentru codificarea algoritmilor "divide-et-impera". Un astfel de algoritm imparte problema in subprobleme, rezolvand fiecare subproblema prin recursie, apoi recombina solutiile partiale pentru a obtine intreaga solutie. Vom considera un exemplu cunoscut, si anume, determinarea minimului si maximului elementelor unui sir de intregi (publicat pentru prima data de catre Ira Pohl, "A Sorting Problem and Its Complexity", Communications of the ACM, 15, nr. 6, 1972) considerat cel mai bun algoritm pentru aceasta problema. Criteriul pentru "cel mai bun" a fost numarul de comparatii necesare. Prezentam mai jos o functie C care rezolva aceasta problema (considerand dimensiunea sirului putere a lui 2). void minmax(int a[], int n, int *min_ptr, int *max_ptr) { int min1, max1, min2, max2; if (n == 2) if (a[0] < a[1]) { *min_ptr = a[0]; *max_ptr = a[1]; } else { *min_ptr = a[1]; *max_ptr = a[0]; } else { minmax(a, n/2, &min1, &max1); minmax(a + n/2, n/2, &min2, &max2); if (min1 < min2) *min_ptr = min1; else *min_ptr = min2; if (max1 < max2) *max_ptr = max2; else *max_ptr = max1; } } ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Scrieti o functie C recursiva echivalenta cu "strncmp()".

2. Scrieti o functie C recursiva care calculeaza media aritmetica a unui sir de numere reale. 3. Scrieti o functie C recursiva care calculeaza n!, unde n este un numar natural. 4. (Mutarea calului) Data o tabla de sah (8 x 8), sa se scrie o functie C recursiva care descrie mutarile calului astfel incat orice pozitie sa fie parcursa o singura data.

Structuri si liste inlantuite 13.1. Declararea structurilor 13.2. Accesarea unui membru 13.3. Asociativitatea si precedenta operatorilor (tabelul complet) 13.4. Structuri, functii si asignari 13.5. Initializarea structurilor 13.6. Folosirea lui "typedef" 13.7. Structuri recursive (self-referential) 13.8. Liste liniar inlantuite 13.9. Operatii pentru liste 13.10. Crearea unei liste 13.11. Numarare si cautare 13.12. Inserare si stergere 13.13. Exercitii propuse spre implementare ========= Capitolul 13 ========= ==================== Structuri si liste inlantuite ==================== Tipul structura permite programatorului sa imbine mai multe componente intr-o singura variabila. Componentele structurii au nume distincte si se numesc membrii. Membrii unei structuri pot avea tipuri diferite. Deci, ca si pointerii si sirurile, structurile sunt considerate un tip derivat. Accesarea membrilor unei structuri se face cu "." sau cu "->" care au cea mai inalta prioritate (ca si () si []). -----------------------------Declararea structurilor -----------------------------Se face folosind cuvantul rezervat "struct". Iata un exemplu de declarare a cartilor de joc: ----------Exemplu: Declaratia de mai jos creaza tipul de data "carte_de_joc": ----------struct carte_de_joc { int numar; char culoare; }; Astfel cartea 3 de trefla va avea "numar=3" si "culoare='t'". Celelalte caractere pentru culorile cartilor sunt (frunza - 'f', caro - 'c', inima - 'i'). Numele structurii poate fi folosit acum pentru declararea variabilelor de acest tip. Abia in acest moment se rezerva loc in memorie pentru aceste variabile: struct carte_de_joc c1, c2; Pentru accesarea membrilor lui c1 si c2, folosim operatorul ".". -----------Exemplu: -----------c1.numar = 3; c1.culoare = 't'; c2.numar = 12;

c2.culoare = 'c'; O constructie de forma variabila_structura . nume_membru este folosita ca o variabila in acelasi mod ca o simpla variabila sau ca un element al unui sir. Numele unui membru trebuie sa fie unic intr-o structura specificata. Din moment ce membrii trebuie intotdeauna prefixati de un identificator de variabila de structura unic, atunci nu vor fi confuzii (ambiguitati) intre doi membri cu acelasi nume, dar din structuri diferite. -----------Exemplu: -----------struct fruct { char nume[15]; int calorii; } struct leguma { char nume[15]; int calorii; } struct fruct a; struct leguma b; Putem accesa "a.calorii", respectiv "b.calorii" fara ambiguitate. Putem declara variabile de un tip structurat in timpul declararii acestuia. -----------Exemplu: -----------struct carte_de_joc { int numar; char culoare; } c1, c2, c3[52]; Identificatorul "carte_de_joc" este numele structurii. Identificatorii "c1" si "c2" se declara ca fiind variabile de tip "struct carte_de_joc", iar identificatorul "c3" ca fiind un sir de tip "struct carte_de_joc". Daca insa lipseste numele structurii, atunci singura data cand se pot declara variabile de tip structura este in momentul declararii acesteia. -----------Exemplu: -----------struct { char *nume; int nr_student; float medie; } s1, s2, s3; In aceasta structura se declara trei variabile de tip structura, insa lipsind numele structurii inseamna

ca nu se mai pot declara si alte variabile de acest tip. Daca, de exemplu, scriem struct student { char *nume; int nr_student; float medie; }; atunci "student" este numele structurii si nu sunt variabile declarate in acest moment. Acum putem scrie struct student temp, clasa[100]; si declaram "temp" si "clasa" de tip "struct student". ------------------------------Accesarea unui membru ------------------------------In cele ce urmeaza, prezentam un exemplu de folosire a operatorului de membru ".". -----------Exemplu: In fisierul "cl_info.h" scriem: -----------#define NR_STUDENTI 100 struct student { char *nume; int nr_student; float medie; }; In alt fisier, scriem #include "cl_info.h" void main() { struct student temp, clasa[NR_STUDENTI]; ..... } Putem avea instructiuni de asignare cum ar fi: temp.medie = 4.00; temp.nume = "Ionescu"; temp.nr_student = 1023; In continuare, scriem o functie care numara studentii cu media 4.00: int esec(struct student clasa[]) { int i, contor = 0; for (i = 0; i < NR_STUDENTI; ++i) contor += clasa[i].medie == 4.00; return contor; } C pune la dispozitie operatorul pointer catre structura -> pentru accesarea membrilor unei structuri relativ la un pointer (Simbolul -> este format din caracterul - (minus) si > (mai mare)). Daca o variabila pointer este asignata cu adresa unei structuri, atunci un membru al structurii poate fi accesat printr-o constructie de forma: pointer_catre_structura -> nume_membru

Bineinteles, o constructie echivalenta este: (*pointer_catre_structura).nume_membru Parantezele sunt necesare deoarece operatorii "." si "->" au prioritate mare si se asociaza de la stanga la dreapta. Astfel, parantezele sunt obligatorii, deoarece in caz contrar, daca in expresia de mai sus nu ar fi fost paranteze, atunci aceasta ar fi echivalenta cu *(pointer_catre_structura.nume_membru) -----------Exemplu: Fie urmatoarele declaratii si asignari: -----------struct student temp, *p = &temp; temp.medie = 10.00; temp.nume = "Ionescu"; temp.nr_student = 1204; Atunci obtinem urmatorul tabel: ---------------------------------------------------------------------------| Expresie | Expresie echivalenta | Valoare conceptuala | ---------------------------------------------------------------------------| temp.medie | p -> medie | 10.00 | | temp.nume | p -> nume | Ionescu | | temp.nr_student | p -> nr_student | 1204 | | (*p).nr_student | p -> nr_student | 1204 | -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Asociativitatea si precedenta operatorilor (tabelul complet) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| Operatori | Asociativitate | ----------------------------------------------------------------------------() [] . -> ++ (postfix) -- (postfix) | de la stanga la dreapta | ----------------------------------------------------------------------------++ (prefix) -- (prefix) ! ~ sizeof (tip) | de la dreapta | + (unar) - (unar) & (adresa) * (dereferentiere) | la stanga | -----------------------------------------------------------------------------* / % | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------+ | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------<< >> | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------< <= > >= | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------== != | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------& | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------^ | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------| | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------&& | de la stanga la dreapta |

-----------------------------------------------------------------------------|| | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------?: | de la dreapta la stanga | -----------------------------------------------------------------------------= += -= *= /= %= >>= <<= &= ^= |= | de la dreapta la stanga | -----------------------------------------------------------------------------, (operatorul virgula) | de la stanga la dreapta | -----------------------------------------------------------------------------Operatorul "," are cea mai mica prioritate dintre toti operatorii C. Virgula folosita in declaratii si in lista de argumente ale functiilor nu este operator. -----------Exemple: Expresia a = 1, b = 2 este o expresie virgula. Intai se evalueaza "a = 1", apoi "b = 2", iar valoarea si tipul returnat de expresia virgula sunt cele returnate de "b = 2", adica valoarea "2" si tipul "int". Un exemplu frecvent unde apare operatorul virgula este "for". De exemplu, for (i = 0, j = 1; i < LIMIT; i += 2, j +=2) ..... Va amintiti ca operatorul unar "sizeof" poate fi folosit pentru determinarea numarului de octeti necesar memorarii sale. De exemplu, expresia sizeof(struct carte_de_joc) va intoarce numarul de octeti necesari sistemului pentru memorarea unei variabile de tip "struct carte_de_joc". Pe cele mai multe sisteme tipul returnat de expresie este "unsigned". ----------------------------------Structuri, functii si asignari ----------------------------------C traditional permite unui pointer catre un tip structura sa fie transmis ca argument al unei functii si returnat ca o valoare. ANSI C permite chiar unei structuri sa fie trimisa ca argument pentru functii si returnata ca valoare. De exemplu, daca "a" si "b" sunt structuri, atunci expresia de asignare "a = b" este valida. Aceasta implica ca fiecare valoare a unui membru din structura "a" devine egala cu valoarea membrului corespunzator din structura "b". In C, structurile, pointerii si vectorii pot fi combinati pentru crearea unor structuri de date complicate. ----------Exemplu: Baza de date cu studenti ----------In fisierul "student.h": #define NR_STUDENTI 50 #define NR_CURSURI 10 struct student { char *nume; int nr_student; float medie; }; struct data {

short zi; char luna[10]; short an; }; struct persoana { char nume[20]; struct data zi_nastere; }; struct date_student { struct persoana p; int nr_student; float medie[NR_CURSURI]; }; Observati ca "struct date_student" este construita cu structuri imbricate. De exemplu, daca avem declaratia: struct date_student temp; atunci expresia: temp.p.zi_nastere.luna[0] are ca valoare prima litera a lunii datei de nastere a studentului asociat lui "temp". In continuare, vom scrie o functie "citeste_date()" pentru a introduce date in variabile de tip "struct date". La apelul functiei, trebuie trimisa adresa variabilei ca argument. ----------Exemplu: ----------#include "student.h" void citeste_date(struct data *z) { printf("Dati ziua(int) luna(string) an(int): "); scanf("%hd%s%hd", &z -> zi, z -> luna, &z -> an); } Formatul %hd este folosit pentru conversia caracterelor de la tastatura la o valoare de tip "short". ------------Intrebare: De ce "z -> luna" nu contine operatorul de adresa ? ------------Functia "citeste_date()" poate fi folosita pentru citirea informatiei intr-o variabila de tip "struct date_student" astfel: struct date_student temp; citeste_date(&temp.p.zi_nastere); -------------------------------Initializarea structurilor --------------------------------

Toate variabilele externe si statice, inclusiv variabilele de structura, care nu sunt explicit initializate, sunt automat initializate de catre sistem cu zero. In C traditional, structurile statice si externe pot fi initializate de catre programator. In ANSI C, putem initializa si structuri definite "auto". Sintaxa este similara celei folosite la siruri. O variabila structura poate fi urmata de semnul "=" si o lista de constante cuprinse intre acolade. Daca nu sunt suficiente valori pentru asignarea lor, atunci membrii ramasi sunt asignati cu zero implicit. ----------Exemple: struct carte_de_joc c = {12, 't'}; ----------- struct complex { double real; double imaginar; } m[3][3] = { {{1.0, -0.5}, {2.5, 1.0}, {0.7, 0.7}}, {{7.0, -6.5}, {-0.5,1.5},{45.7,8.0}}, }; Se observa imediat ca linia "m[2][]" este initializata cu 0. -----------------------------Folosirea lui "typedef" -----------------------------Facilitatea "typedef" este deseori folosita pentru redenumirea unui tip structura. ----------Exemple: ----------typedef char * string; typedef int lungime; typedef float vector[10]; typedef double (*PFD)(double); Dupa aceste redenumiri, putem face declaratiile: lungime l1, l2; string s1 = "abc", s2 = "xyz"; vector x; Aceste declaratii sunt echivalente cu: int l1, l2; char * s1 = "abc", s2 = "xyz"; float x[10]; /* Atentie ! Se inlocuieste vector cu x */ La fel, declaratia PFD f; este echivalenta cu double (*f)(double); Este vorba mai sus de un pointer la o functie ce returneaza tipul "double". ---------------------------------------------Structuri recursive (self-referential) ---------------------------------------------O structura este recursiva daca un membru pointer se refera la tipul structurii initiale (recursie de ordinul 1, exista si ordine mai mari). De obicei, structurile recursive necesita rutine explicite pentru rezervarea si eliberarea de memorie. ------------

Exemplu: -----------struct lista { int data; struct lista *urmator; } Fiecare variabila de tip "struct lista" are doi membri, "data" si "urmator". Pictural, asta arata cam asa (in memorie): -------------| | ----|--> -------------data urmator Variabila pointer "urmator" contine o adresa a unei locatii de memorie a unui element succesor "struct lista" sau valoarea speciala NULL, definita in <stdio.h> ca avand valoarea constanta 0. Valoarea NULL este folosita pentru notarea sfarsitului listei. Presupunem ca avem declaratiile struct lista a, b, c; Vrem sa creeam o lista inlantuita formata din aceste trei variabile. Mai intai, facem asignarile: a.data = 1; b.data = 2; c.data = 3; a.urmator = b.urmator = c.urmator = NULL; Dupa aceste instructiuni, obtinem in memorie: a b c ---------------- ---------------- ---------------| 1 | NULL | | 2 | NULL | | 3 | NULL | ---------------- ---------------- ---------------data urmator data urmator data urmator Acum putem "lega" cele trei structuri, astfel: a.urmator = &b; b.urmator = &c; Obtinem: a b c -----------------------------------------| 1 | ---|---->| 2 | ---|---->| 3 | NULL | -----------------------------------------data urmator data urmator data urmator ---------------------------Liste liniar inlantuite ---------------------------O lista liniar inlantuita este o structura de date ce are elementele legate secvential. Exista un pointer catre primul element al listei, fiecare element al listei pointeaza catre urmatorul element al listei, avand ultimul element pointand catre NULL. De obicei, o lista inlantuita se creaza dinamic. Scriem in fisierul "header" intitulat "list.h" urmatoarele declaratii: #include <stdio.h>

typedef char DATA; struct lista_inlantuita { DATA d; struct lista_inlantuita *next; }; typedef struct lista_inlantuita ELEMENT; typedef ELEMENT * LISTA; Relativ la alocarea dinamica, va reamintim ca functia "malloc()" are un singur argument de tip "size_t" si intoarce un pointer catre "void" care pointeaza catre adresa de baza a spatiului de memorie alocat (evident, cauta spatiu suficient pentru un obiect). Astfel, daca "head" este o variabila de tip "LISTA", atunci head = (LISTA) malloc(sizeof(ELEMENT)); va produce o bucata din memorie menita sa memoreze un ELEMENT asignand adresa de baza pointerului "head". -----------Exemplu: -----------Presupunem ca vrem sa creeam dinamic o lista liniar inlantuita pentru memorarea a trei caractere 'n', 'e' si 'w'. Considerand head = (LISTA) malloc(sizeof(ELEMENT)); head -> d = 'n'; head -> next = NULL; obtinem un memorie ceva de genul: ---------------head --->| 'n' | NULL | --------------d next Al doilea element este adaugat de instructiunile: head -> next = (LISTA) malloc(sizeof(ELEMENT)); head -> next -> d = 'e'; head -> next -> next = NULL; In memorie avem: -------------------------head--->| 'n' | ---|--->| 'e' | NULL | -------------------------d next d next In sfarsit, adaugam si al treilea element: head -> next -> next = malloc(sizeof(ELEMENT)); head -> next -> next -> d = 'w'; head -> next -> next -> next = NULL; In memorie avem: -----------------------------------------head--->| 'n' | ---|--->| 'e' | ---|--->| 'w' | NULL | ------------------------------------------

d

next

d

next

d

next

-------------------------Operatii pentru liste -------------------------Operatiile de baza pentru liste liniar inlantuite includ urmatoarele: 1. Crearea unei liste 2. Numararea elementelor unei liste 3. Cautarea unui element 4. Inserarea unui element 5. Stergerea unui element ----------------------Crearea unei liste ----------------------Vom prezenta o varianta recursiva a acestei operatii, si anume vom crea o lista pornind de la un string. Functia va returna un pointer catre primul element al listei. #include "list.h" LISTA creare(char s[]) { LISTA head; if (s[0] == '\0') return NULL; else { head = (LISTA) malloc(sizeof(ELEMENT)); head -> d = s[0]; head -> next = creare(s + 1); return head; } } -------------------------Numarare si cautare -------------------------Functia recursiva "numara()" numara elementele unei liste parcurgand fiecare element pana intalneste pointerul NULL. Daca lista este vida, atunci se intoarce 0, altfel numarul de elemente al listei. #include "list.h" int numara(LISTA head) { if (head == NULL) return 0 else return (1 + numara(head -> next)); } Functia recursiva "cauta()" cauta intr-o lista un element. Daca este gasit acel element, atunci se intoarce un pointer catre acesta,

altfel se intoarce pointerul NULL. #include "list.h" LISTA cauta(DATA c, LISTA head) { if (head == NULL) return NULL; else if (c == head -> d) return head; else return (cauta(c, head -> next)); } ------------------------Inserare si stergere ------------------------Pictural, asta ar arata cam asa (inainte de inserare): p1 --| p2--| | | V V --------------------------... --->| A | ---|--->| C | ---|---> ... ------------------------------------------q --->| B | NULL | ----------------Dupa inserare, obtinem: -------------- -------------... --->| A | | | | C | ---|---> ... ----------|--- -------------| ^ ->----------|---q --->| B | | | --------------Functia care face acest lucru este: #include "list.h" void insert(LISTA p1, LISTA p2, LISTA q) { p1 -> next = q; q -> next = p2; } Stergerea unui element intr-o lista liniar inlantuita este foarte simpla. Pictural, avem: p--| | V ---------------------------------------... --->| A | ---|--->| B | ---|--->| C | ---|--> ... ---------------------------------------Instructiunea q = p -> next;

va implica pointarea lui q catre obiectul care trebuie sters. Obtinem: p--| q--| | | V V ---------------------------------------... --->| A | ---|--->| B | ---|--->| C | ---|--> ... ---------------------------------------Considerand instructiunea p -> next = q -> next; se obtine in memorie p--| q--| | | V V -------------- --------------------------... --->| A | | | | B | ---|--->| C | ---|--> ... ---------|---- ---------------------------| ^ | | ------------------------------Se observa ca elementul B este inaccesibil (adica nu mai apartine listei), deci nu mai este folosit. Acesta se mai numeste "garbage" (gunoi). Evident ca ar fi bine pentru sistem daca s-ar putea elibera aceasta locatie de memorie pentru a putea fi refolosita. Eliberarea zonei de memorie se face cu functia "free()" din biblioteca standard. Deci, "free(q)" face disponibila pentru sistem locatia de memorie catre care pointeaza "q" care a fost alocata mai inainte cu "malloc()" (sau "calloc()"). Cum "free()" are ca argument de tip pointer catre "void", rezulta ca "q" poate fi de orice tip. In continuare, vom scrie o functie care sterge si elibereaza toate elementele unei liste. #include "list.h" void sterge_lista(LISTA head) { if (head != NULL) { sterge_lista(head -> next); free(head); } } ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Scrieti un program C pentru simularea unui joc de carti. Sa se faca o amestecare si o impartire a cartilor la cei n jucatori. 2. Folosind "typedef", sa se scrie trei functii C care sa calculeze suma a doi vectori, produsul scalar a doi vectori si inmultirea matricelor. 3. (Operatii cu liste) a) Concatenarea a doua liste; b) Determinarea unei subliste ce contine primele k elemente dintr-o lista, cu eliberarea zonelor de memorie ale restului elementelor. 4. Sa se oglindeasca o lista liniara inlantuita cu numar constant de variabile suplimentare fara a folosi recursie. 5. Sa se sorteze n numere folosind liste liniar inlantuite si metoda interclasarii.

6. Scrieti un program C in care sa descrieti urmatoarele operatii pentru arbori binari: creare, numarare, cautare, stergere, inserare, parcurgere (preordine, inordine, postordine). 7. Scrieti un program C in care sa descrieti aceleasi operatii de mai sus, dar pentru arbori generali (idee: folositi legaturi de tip fiu-frate).

Intrari/iesiri si fisiere 14.1. Functia de iesire "printf()" 14.2. Functia de intrare "scanf()" 14.3. Functiile "sprintf()" si "sscanf()" 14.4. Functiile "fprintf()" si "fscanf()" 14.5. Accesarea fisierelor 14.6. Accesarea aleatoare a unui fisier 14.7. Stil de programare 14.8. Exercitii propuse spre implementare ========== Capitolul 14 ========== ================ Intrari/iesiri si fisiere ================ In acest capitol vom explica folosirea unor functii de intrare/iesire (printre care si "printf()" si "scanf()"). De asemenea vom arata modurile de deschidere a fisierelor (pentru procesarea lor) si cum se foloseste un pointer catre fisier. ----------------------------------Functia de iesire "printf()" ----------------------------------Are doua proprietati importante care permit o folosire flexibila la un nivel inalt: - poate fi tiparita o lista de argumente de lungime arbitrara; - afisarea este controlata de specificari de conversie simple (sau formate). Functia "printf()" primeste sirul de caractere din fisierul standard de iesire (stdout), care este normal conectat la ecran. Lista de argumente a lui "printf()" are doua parti: sirul_de_control si celelalte_argumente ----------Exemplu: In cazul apelului: ----------printf("Produsul %d %s $%f\n", 2, "costa", 3.77); avem sirul_de_control: "Produsul %d %s $%f\n" celelalte_argumente: 2, "costa", 3.77 Expresiile din 'celelalte_argumente' sunt evaluate si convertite conform cu formatele din sirul de control si apoi plasate in sirul de iesire. Caracterele din sirul de control care nu fac parte dintr-un format sunt plasate direct in sirul de iesire. Simbolul % introduce o specificare de conversie sau format. O specificare de conversie este un sir care incepe cu % si se termina cu un caracter de conversie. Tabelul de mai jos reprezinta caracterele de conversie (si modul lor de afisare) pentru functia "printf()": --------------------------------------------------------------------Caracter Cum sunt afisate de argumentele corespunzatoare ? conversie --------------------------------------------------------------------c ca un caracter d, i ca un intreg zecimal u ca un intreg zecimal fara semn

o ca un intreg octal fara semn x, X ca un intreg hexazecimal fara semn e ca un numar in virgula mobila; (ex: 7.123000e+00) E ca un numar in virgula mobila; (ex: 7.123000E+00) f ca un numar in virgula mobila; (ex: 7.123000) g in formatul cel mai scurt dintre "e" sau "f" G in formatul cel mai scurt dintre "E" sau "f" s ca un sir p argumentul corespunzator este un pointer catre void; valoarea sa se va tipari ca un intreg hexazecimal n argumentul corespunzator este un pointer catre un intreg; argumentul nu este convertit % cu formatul %% se va afisa un singur % catre sirul de iesire; nu avem argumente ce trebuie convertite ------------------------------------------------------------------------------Exemplu: Iata un exemplu de folosire a formatului "%n": ----------#include <stdio.h> void main() { int * pi; printf("Mai multe caractere %n.\n", pi); printf("Nr.caractere = %d", *pi); } Pe ecran se va afisa numarul de caractere afisate pana la aparitia formatului "%n" (in cadrul instructiunii de afisare "printf()" curente), adica 20. Functia "printf()" intoarce un "int" ce reprezinta numarul de caractere tiparite dupa inlocuirea corespunzatoare a specificatorilor de conversie. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> void main() { int * pi; int a = printf("Mai mult de %d caractere %n.\n", 10, pi); printf("Numarul de caractere intors de functia printf() este %d\n", a); printf("Nr.caractere = %d", *pi); } In specificarile de conversie pot fi incluse informatii de formatare explicite. Daca ele nu apar, atunci sunt folosite cele implicite. De exemplu, formatul %f cu argumentul 3.77 va afisa 3.770000. Numarul este afisat pe 6 caractere la dreapta punctului zecimal (implicit). Intre % (care specifica inceputul unei specificari de conversie) si caracterul de conversie de la sfarsit, pot apare in ordine: - zero sau mai multe caractere (flag) care modifica intelesul specificarii de conversie; - un intreg pozitiv optional care specifica minimul lungimii campului a argumentului convertit. Locul unde un argument este tiparit se numeste "campul sau", iar numarul de spatii folosit pentru afisarea sa se numeste "lungimea campului". Daca argumentul convertit are mai putine caractere decat lungimea campului specificat, atunci acesta se va completa cu spatii (la stanga sau dreapta). Daca argumentul convertit are mai multe caractere decat lungimea campului specificat, atunci lungimea campului se va mari cu cat este necesar. Daca intregul care defineste lungimea campului

incepe cu zero si argumentul ce se tipareste este ajustat dreapta in campul sau, atunci pentru umplerea sa se vor folosi zerouri in loc de spatii; - o "precizie" optionala, care este specificata de un punct urmat de un intreg nenegativ. Pentru conversii d, i, o, u, x si X aceasta specifica numarul minim de cifre ce trebuie afisate. Pentru conversii e, E si f aceasta specifica numarul de cifre de la dreapta punctului zecimal. Pentru conversii g si G aceasta specifica numarul maxim de cifre semnificative. Pentru conversie cu s, aceasta specifica numarul maxim de caractere ce trebuie tiparite dintr-un sir; - un h sau l optional, care este un modificator "short" sau "long", respectiv. Daca h este urmat de un d, i, o, u, x sau X, atunci aceasta este o specificare de conversie relativ la "short int" sau "unsigned short int". Daca un h este urmat de n, atunci argumentul corespunzator este un pointer catre "short int" sau "unsigned short int". Daca l este urmat de d, i, o, u, x sau X, atunci specificarea de conversie se aplica unui argument "long int" sau "unsigned long int". Daca l este urmat de caracterul n, atunci argumentul corespunzator este un pointer catre "long int" sau "unsigned long int"; - L optional, care este un modificator "lung". Daca L este urmat de e, E, f, g sau G, specificarea de conversie se aplica unui argument "long double". Caracterele "flag" sunt: - semnul "-" va implica alinierea spre stanga a argumentului convertit in campul sau. Daca nu gasim nici un semn "-", atunci alinierea argumentului convertit se face la dreapta campului. - semnul "+" va implica afisarea semnului "+" in cazul numerelor pozitive (functioneaza pentru d, i, e, E, f, g si G). Toate numerele negative incep cu semnul minus. - un spatiu, care semnifica ca un numar pozitiv (ce provine dintr-o conversie unsigned) are la inceput un spatiu; - un "#", care semnifica ca rezultatul trebuie convertit la o forma alternativa ce depinde de caracterul de conversie. Daca caracterul de conversie este "o", atunci "#" cauzeaza afisarea unui zero in fata numarului octal. Intr-o conversie x sau X, "#" cauzeaza 0x, respectiv 0X, in fata numarului hexazecimal. In conversiile g si G, acesta cauzeaza tiparirea unor zerouri la coada (pana la un anumit numar de zecimale, de obicei 5). In conversiile e, E, f, g sau G, aceasta cauzeaza tiparirea punctului zecimal, chiar si cu precizia 0. Pentru alte conversii, comportarea lui "#" este nedefinita. - un "0" (zero), care inseamna ca in loc de spatii sunt folosite zerouri. Cu caracterele de conversie d, i, o, u, x, X, e, E, f, g si G, aceasta poate produce zerouri nesemnificative (in fata numarului). Intr-un format, lungimea campului sau precizia (sau ambele), pot fi specificate folosind *, in loc de un intreg, lucru care indica ca o valoare se obtine dintr-o lista de argumente. ----------Exemplu: ----------int m, n; double x = 333.7777777; ........... /* citeste m si n (sau le calculam cumva) */ ........... printf("x = %*.*f\n", m, n, x); Daca argumentul corespunzator lungimii campului are lungime negativa, atunci se considera "-" ca fiind un "flag" urmat de o valoare pozitiva. Daca argumentul corespunzator preciziei are valoare negativa, atunci acesta se considera ca lipseste. Tabelul de mai jos contine formate de caractere si siruri (folosim ghilimele pentru delimitarea vizuala a campului, ele nefiind afisate).

----------------------------------------------------------------------------------Declaratii si initializari ----------------------------------------------------------------------------------char c = 'A', s[] = "Luna rosie!"; ----------------------------------------------------------------------------------Format Argumentul Cum este afisat Observatii corespunzator in campul sau ? ---------------------------------------------------------------------------------%c c "A" Lungimea campului 1 implicit %2c c " A" Lungimea campului 2, aliniat dreapta %-3c c "A " Lungimea campului 3, aliniat stanga %s s "Luna rosie!" Lungimea campului 11 implicit %3s s "Luna rosie!" Spatii suplimentare %.6s s "Luna r" Precizia 6 %-11.8s s "Luna ros " Precizie 8, aliniere stanga ---------------------------------------------------------------------------------In tabelul de mai jos vom da exemple de folosire a altor formate (avand aceeasi conventie de afisare cu ghilimele). ----------------------------------------------------------------------------------Declaratii si initializari ----------------------------------------------------------------------------------int i = 123; double x = 0.123456789; ---------------------------------------------------------------------------------Format Argumentul Cum este afisat Observatii corespunzator in campul sau ? ---------------------------------------------------------------------------------%d i "123" Lungimea campului 3 implicit %05d i "00123" Adaugat 0-uri nesemnificative %7o i " 173" Aliniere dreapta, octal %-9x i "7b " Aliniere stanga, hexazecimal %-#9x i "0x7b " Aliniere stanga, hexazecimal %10.5f x " 0.12346" Lungimea campului 10, precizie 5 %-12.5e x "1.23457e-01 " Aliniere stanga, format -e --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Functia de intrare "scanf()" -----------------------------------Are doua proprietati importante care permit o folosire flexibila la un nivel inalt: - poate citi o lista de argumente de lungime arbitrara; - intrarea este controlata de specificari de conversie simple (sau formate). Functia "scanf()" citeste caractere din fisierul standard "stdin". Lista de argumente a functiei "scanf()" are doua parti: sir_de_control si celelalte_argumente ----------Exemplu: Fie declaratiile si apelul functiei "scanf()": -----------

char a, b, c, s[100]; int n; double x; scanf("%c%c%c%d%s%lf", &a, &b, &c, &n, s, &x); Avem: sir_de_control: "%c%c%c%d%s%lf" celelalte_argumente: &a, &b, &c, &n, s, &x Celelalte argumente urmate de un sir de control consta dintr-o lista separata prin virgule de expresii pointer sau adrese (reamintim ca "s" este insusi o adresa). -----------------------------------Directive in sirul de control -----------------------------------Sirul de control din "scanf()" este compus din trei tipuri de "directive": - caractere ordinare - spatii goale - specificari de conversie ------------------------Caractere ordinare ------------------------Caracterele din sirul de control (diferite de spatiile goale si caracterele din specificarile de conversie) sunt numite "caractere ordinare". Caracterele ordinare trebuie sa se regaseasca (potriveasca) cu cele din sirul de la intrare. ----------Exemplu: -----------

float suma; scanf("$%f", &suma);

Caracterul $ este ordinar. Deci trebuie sa intalnim $ in sirul de la intrare. Daca are loc o potrivire cu succes, atunci spatiile goale (daca exista) se vor sari, si caracterele care urmeaza se vor potrivi la o valoare (in virgula mobila). Valoarea convertita va fi plasata in memorie la adresa variabilei "suma". -------------------------------Caractere "spatii goale" -------------------------------Caracterele spatii goale din sirul de control care nu fac parte dintr-o specificare de conversie se potrivesc cu orice spatiu liber din sirul de intrare. ----------Exemplu: char c1, c2, c3; ----------- scanf(" %c %c %c", &c1, &c2, &c3); Daca sirul de la intrare contine literele "a", "b", si "c", atunci "c1", "c2" si "c3" vor avea valorile "a", "b", "c" (a nu se citi ghilimelele). O directiva spatiu liber implica ca spatiile goale (daca exista) sa fie ignorate din sirul de intrare. ----------Exemplu: Urmatoarele instructiuni sunt echivalente: ----------scanf(" %c %c %c", &c1, &c2, &c3); scanf("\t%c \t %c\n%c", &c1, &c2, &c3); -------------------------------

Specificari de conversie ------------------------------Intr-un sir de control pentru "scanf()", o directiva de specificare de conversie incepe cu un "%" si se termina cu un caracter de conversie. Aceasta determina modurile de potrivire si de convertire a caracterelor din sirul de intrare (cele doua tabele de mai jos contin explicatii pentru functia "scanf()"): -------------------------------------------------------------------------------Caracter de Caracterele din sirul de Tipul conversie intrare cu care se potrivesc argumentului nemodificabil corespunzator -------------------------------------------------------------------------------c orice caracter, inclusiv spatiu liber char * d un intreg zecimal (optional cu semn) int * i zecimal, octal, hexazecimal int * (77, 077, 0x77, optional cu semn) u un intreg zecimal (optional cu semn) unsigned * o un intreg octal (optional cu semn) unsigned * cifra 0 nu mai este necesara x, X un intreg hexazecimal (optional cu semn) unsigned * 0x sau 0X nu mai sunt necesare e, E, f, g, G numar in virgula mobila (optional cu semn) float * s o secventa de caractere diferite de spatiu char * p ceea ce produce %p in "printf()" void * * (de obicei intreg hexazecimal fara semn) n, %, [ . . .] (vezi urmatorul tabel) ------------------------------------------------------------------------------Observatie. Zecimal inseamna numar intreg scris in baza 10 (nu numar cu zecimale). -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Caracter de Observatii conversie nemodificabil -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------n Nu se potriveste nici un caracter din sirul de intrare. Argumentul corespunzator este un pointer catre "int", in care se memoreaza numarul de caractere citite in acel "scanf()" % Conversia de specificare %% va implica potrivirea cu un caracter % din sirul de intrare. Nu are argumente corespunzatoare. [ . . . ] Multimea caracterelor dintre paranteze se numeste multime de scanare. Aceasta determina ce se potriveste si face citirile respective. Argumentul corespunzator este un pointer catre baza sirului de caractere ce este suficient de mare pentru a pastra caracterele cu care s-a potrivit, apoi va adauga automat terminatorul '\0'. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Intre % si caracterul de conversie poate fi:

- caracterul * optional, care indica o suprascriere, urmata de un intreg optional care defineste lungimea maxima a sirului de intrare (care va fi deci ignorat), urmat optional de h, l, L care modifica caracterul de conversie; - modificatorul h, care poate precede caracterele de conversie d, i, o, u, x sau X. Acesta precizeaza ca valoarea convertita trebuie memorata ca un "short int" sau "unsigned short int"; - modificatorul l, care poate precede caracterele de conversie d, i, o, u, x, X sau e, E, f, g, G. In primul caz, acesta precizeaza ca valoarea trebuie memorata ca un "long int" sau "unsigned long int". In cel de-al doilea caz, acesta precizeaza ca valoarea convertita trebuie memorata ca un "double"; - modificatorul L, care poate precede caracterele de conversie e, E, f,g sau G. Acesta precizeaza ca valoarea convertita trebuie memorata ca un "long double". Caracterele din sirul de intrare sunt convertite la valori in concordanta cu specificarile de conversie din sirul de control si plasate la adresa data prin expresia pointer corespunzatoare din lista de argumente. Cu exceptia unei intrari caracter, un camp de scanare consta dintr-un numar contiguu de caractere diferite de spatiu (conforme cu conversia specificata). Campul de scanare se termina cand se gaseste un caracter neadecvat, sau s-a depasit lungimea scanarii (daca ea este precizata), sau s-a ajuns la EOF (depinde care vine primul). Specificarea %s sare spatiile goale si apoi citeste caractere diferite de spatiu pana cand se gaseste spatiu sau EOF (depinde care vine primul). In schimb, specificarea %5s sare spatiile goale, apoi citeste caracterele diferite de spatiu, dar cel mult 5 caractere sau pana la EOF (depinde care vine primul). Cand se citeste un sir de caractere, se presupune ca in memorie este deja rezervat suficient spatiu pentru memorarea sa (cu tot cu santinela \0). Formatul %nc (unde "n" este o constanta intreaga) foloseste la citirea urmatoarelor n caractere, inclusiv spatii goale (se presupune ca s-a rezervat suficient spatiu in memorie pentru pastrarea lor, iar caracterul \0 nu se mai adauga). ---------------------------------------------------------Numere in virgula mobila din sirul de intrare ---------------------------------------------------------Numerele in virgula mobila din sirul de intrare sunt formatate cu un semn optional (+ sau -) urmat de un sir de cifre cu un punct zecimal optional, urmat de parte exponentiala optionala. Partea exponentiala consta din e sau E, urmate de un semn optional (+ sau -), urmat de un sir de cifre. ----------Exemple: ----------77 +7.7e1 770.0E-1 +0.003 -----------Nu uitati: Sirul de intrare nu este cod C (se aplica reguli diferite). -----------------------------------------------Folosirea multimii de scanare -------------------------------------O specificare de conversie de forma %[sir] indica ca un sir special poate fi citit. Multimea de caractere dintre parantezele patrate se numeste "multime de scanare". Daca primul caracter din multimea de scanare nu este caracterul

circumflex "^", atunci sirul trebuie sa fie construit numai din caractere ce apartin multimii de scanare. ----------Exemple: 1. Formatul %[abc] va citi orice sir care contine literele "a", "b" si "c" si se va opri daca orice alt caracter va ----------apare in sirul de intrare, inclusiv un spatiu (ex. scanf("%[abc]", m)). 2. In contrast, formatul %[^abc] va citi orice ce se va termina cu "a", "b" sau "c", dar nu si spatiu. 3. Fie codul char m[30]; scanf("%29[AB \t\n]", m); Aceasta va produce citirea in vectorul de caractere "m" a unui sir de cel mult 29 caractere. Sirul consta din literele A, B, spatiu, tab, newline. La sfarsit, se va scrie \0. 4. Programatorii de obicei gandesc o linie ca un sir de caractere, inclusiv spatii si taburi, care se termina cu un newline. Un mod (elegant) de a citi o linie in memorie este folosirea unei multimi de scanare potrivita: char linie[256]; while (scanf(" %[^\n]", linie) == 1) printf("%s\n", linie); ----------------------------------------Valoarea returnata de "scanf()" ----------------------------------------Cand "scanf()" este apelata, poate apare o greseala la citire. De exemplu, daca nu sunt caractere in sirul de intrare, atunci "scanf()" va intoarce -1 (EOF). Daca apare o nepotrivire intre formatele din "scanf()" si sirul de la intrare, atunci "scanf()" va intoarce numarul de conversii cu succes pana in acel moment. Numarul este zero daca nu apar conversii. Daca "scanf()" reuseste cu succes, atunci este returnat numarul de conversii cu succes. La fel, acest numar poate fi zero. ----------Exemplu: ----------char c, *sir_control, s[7], m[18]; int a, contor; sir_control = "%d , %*s %% %c %[abc] %*s %5s %s"; contor = scanf(sir_control, &a, &c, s, m, &m[5]); Consideram ca avem la intrare sirul: 23 , ignora % C abacus citeste_aceasta** Atunci: "23" este plasat in memorie la adresa lui "a" "," se potriveste "ignora" este un sir ignorat "%" se potriveste "C" este plasat in memorie la adresa lui "c" "abac" este plasat in s[0],...,s[4]='\0' "us" este un sir ignorat "cites" este plasat in m[0],...,m[5]='\0' "te_aceasta**" este plasat in m[5],...,m[18]='\0' Din moment ce au avut loc 5 conversii cu succes, rezulta ca functia "scanf()" va intoarce valoarea 5.

----------Exemplu: Tabelul de mai jos contine mai multe exemple de directive de control pentru functia "scanf()": ------------------------------------------------------------------------------Directive Tipul argumentului Continutul Observatii in sirul corespunzator sirului de de control intrare --------------------------------------------------------------------ab%2c char * abacus ab se potriveste ac se converteste --------------------------------------------------------------------%3hd short * -7733 -77 se converteste --------------------------------------------------------------------%41i long * +0x66 +0x6 se converteste ---------------------------------------------------------------------%2u unsigned * -123 - se potriveste 12 se converteste --------------------------------------------------------------------+ %lu unsigned long * +-123 + se potriveste -123 se converteste --------------------------------------------------------------------+ %lu unsigned long * + -123 + se potriveste -123 se converteste --------------------------------------------------------------------+ %lu unsigned long * +- 123 + se potriveste eroare, (- nu se converteste) --------------------------------------------------------------------%3e float * +7e-2 +7e se converteste --------------------------------------------------------------------%4f float * 7e+22 7e+22 se converteste --------------------------------------------------------------------%51f double * -1.2345 -1.23 se converteste --------------------------------------------------------------------%4Lf long double * 12345 1234 se converteste --------------------------------------------------------------------%p void * * dependent poate citi ceea ce printf() de sistem cu %p scrie la iesire --------------------------------------------------------------------------------------------------------------Functiile "sprintf()" si "sscanf()" ------------------------------------------Functiile "sprintf()" si "sscanf()" sunt versiuni ce folosesc siruri ale functiei "printf()" si "scanf()", respectiv. Prototipurile lor, care se gasesc in "stdio.h", sunt: int sprintf(char *s, const char *format, ...); int sscanf(const char *s, const char *format, ...); Punctele ... indica compilatorului faptul ca functia poate avea un numar variabil de argumente. O instructiune de forma: sprintf(sir, sir_de_control, alte_argumente);

scrie rezultatul in sirul de caractere "sir". Intr-o maniera similara, o instructiune de forma: sscanf(sir, sir_de_control, alte_argumente); citeste rezultatul din sirul de caractere "sir". ----------Exemplu: ----------char * sir_intrare = "1 2 3 ab"; char sir_iesire[100], temp[100]; int a, b, c; sscanf(sir_intrare, "%d%d%d%s", &a, &b, &c, &temp); sprintf(sir_iesire, "%s %s %d%d%d\n", temp, temp, a, b, c); printf("%s", sir_iesire); Atunci se va afisa la ecran: ab ab 123 Atentie ! Este responsabilitatea programatorului sa rezerve spatiu suficient pentru memorarea lui "sir_iesire" din "sprintf()". -----------------------------------------Functiile "fprintf()" si "fscanf()" -----------------------------------------Functiile "fprintf()" si "fscanf()" sunt versiunile pentru fisiere a functiilor "printf()" si "scanf()". Fisierul "stdio.h" contine un numar de constructii referitoare la fisiere. In acest fisier exista si tipul structura FILE a caror membrii descriu starea curenta a unui fisier. Tot in acest fisier, sunt definiti trei pointeri la fisier. Este vorba despre "stdin", "stdout" si "stderr". -----------------------------------------------------------------------Denumirea in C Numele complet Observatii -----------------------------------------------------------------------stdin standard input file conectat la tastatura stdout standard output file conectat la ecran stderr standard error file conectat la ecran -----------------------------------------------------------------------In fisierul "stdio.h" exista prototipurile pentru functiile "fprintf()" si "fscanf()": int fprintf(FILE *ofp, const char *format, ...); int fscanf(FILE *ifp, const char *format, ...); ("ofp" - outfile pointer, iar "ifp" - infile pointer) Punctele ... spun compilatorului ca functia ia un numar variabil de argumente. O instructiune de forma: fprintf(pointer_catre_fisier, sir_de_control, alte_argumente); va scrie in fisierul spre care pointeaza "pointer_catre_fisier". In particular, fprintf(stdout, ...); este echivalent cu printf(...); Intr-o maniera similara, o instructiune de forma: fscanf(pointer_catre_fisier, sir_de_control, alte_argumente); va citi din fisierul spre care pointeaza "pointer_catre_fisier". In particular, fscanf(stdin, ...); este echivalent cu scanf(...); ------------------------Accesarea fisierelor ------------------------Fisierele au cateva proprietati importante: - au un nume - trebuie inchise si deschise

- poate fi scris in ele sau citit din ele sau adaugat la ele - cand sunt deschise avem acces la ele de la inceput la sfarsitul lor Abstract, un fisier poate fi gandit ca un sir de caractere. Dupa ce un fisier a fost deschis, sirul poate fi accesat folosind functii din biblioteca standard. ----------Exemplu: ----------#include <stdio.h> void main() { int suma = 0, val; FILE *ifp, *ofp; ifp = fopen("fis_in", "r"); /* deschis pentru citire */ ofp = fopen("fis_out", "w"); /* deschis pentru scriere */ ...... } In acest exemplu, am deschis fisierul "fis_in" pentru citire si "fis_out" pentru scriere. Din momentul deschiderii fisierului, pointerul catre fisier poate fi folosit exclusiv pentru referirea la intregul fisier. Daca, de exemplu, presupunem ca fisierul "fis_in" are numere intregi, atunci iata o modalitate de a face suma lor: while (fscanf(ifp, "%d", &val) == 1) sum += val; fprintf(ofp, "Suma lor este %d.\n", suma); Ca si "scanf()", functia "fscanf()" intoarce numarul de conversii cu succes. Dupa ce terminam de exploatat fisierele, putem sa le inchidem: fclose(ifp); fclose(ofp); Un apel de functie de forma "fopen(nume_fisier, mod)" deschide fisierul respectiv intr-un mod particular si returneaza un pointer catre fisier. Sunt mai multe posibilitati pentru modul de accesare a fisierului: -----------------------------------------------------------Mod de acces Semnificatie -----------------------------------------------------------"r" deschide fisier text pentru citire "w" deschide fisier text pentru scriere "a" deschide fisier text pentru adaugare "rb" deschide fisier binar pentru citire "wb" deschide fisier binar pentru scriere "ab" deschide fisier binar pentru adaugare ------------------------------------------------------------Fiecare dintre aceste moduri se poate termina cu "a+". Asta inseamna ca fisierul poate fi deschis si pentru citire si pentru scriere. --------------------------------------------------------------Mod de acces Semnificatie --------------------------------------------------------------"r+" deschide fisier text pentru citire si scriere "w+" deschide fisier text pentru scriere si citire ..... ---------------------------------------------------------------

Deschiderea pentru citire a unui fisier care nu exista, sau care nu poate fi citit, va esua si functia "fopen()" va intoarce pointerul NULL. Deschiderea unui fisier pentru scriere va avea ca efect crearea unui fisier (daca acesta nu exista) sau se va suprascrie peste unul existent. Deschiderea unui fisier pentru adaugare va avea ca efect crearea unui fisier (daca acesta nu exista) sau se va scrie la sfarsitul sau (daca acesta exista). Daca scriem modul "r+" sau "w+" atunci fisierul se considera ca a fost deschis pentru citire si scriere. Cu toate acestea citirile nu pot fi urmate de scrieri decat daca s-a ajuns la EOF sau au intervenit apeluri ale functiilor "fseek()", "fsetpos()" sau "rewind()". De asemeni, scrierile nu pot fi urmate de citiri decat daca s-a ajuns la EOF sau au intervenit apeluri ale functiilor "fflush()", "fseek()", "fsetpos()" sau "rewind()". -----------------------------------------Accesarea aleatoare a unui fisier -----------------------------------------In plus fata de accesarea unui caracter unul dupa altul intr-un fisier (acces secvential), noi putem accesa caractere in locuri diferite (acces aleator). In biblioteca C, functiile "fseek()" si "ftell()" sunt folosite pentru accesarea aleatoare a unui fisier. O expresie de forma ftell(pointer_catre_fisier) returneaza valoarea curenta a indicatorului de pozitie in fisier. Valoarea reprezinta numarul de octeti pornind de la inceputul fisierului, numarand de la 0. Cand un caracter este citit dintr-un fisier, sistemul incrementeaza indicatorul de pozitie cu 1. Tehnic vorbind, indicatorul de pozitie in fisier este un membru a structurii catre care pointeaza "pointer_catre_fisier". Pointerul catre fisier nu pointeaza catre caractere individuale din fisier (aceasta este o eroare de conceptie pe care o fac programatorii incepatori). Functia "fseek()" are trei argumente: - pointer catre fisier - offset (intreg) - un intreg care arata locul fata de care se calculeaza offset-ul O instructiune de forma fseek(pointer_catre_fisier, offset, mod); seteaza indicatorul de pozitie la o valoare care reprezinta "offset" octeti pornind de la "mod". Valoarea lui "mod" poate fi 0, 1 sau 2, insemnand ca ne referim la inceputul fisierului, pozitia curenta sau sfarsitul fisierului, respectiv. Atentie ! Functiile "fseek()" si "ftell()" sunt garantate sa lucreze numai pentru fisiere binare. In MSDOS, daca dorim sa lucram cu aceste functii, trebuie sa deschidem acest fisier in acces binar. In UNIX, din moment ce exista doar un singur mecanism de lucru cu fisierele, orice mod de deschidere pentru fisier este bun. -----------------------Stil de programare -----------------------Un stil bun de programare va verifica daca functia "fopen()" lucreaza asa cum ne asteptam (in orice program serios, acest lucru trebuie facut). Iata cum ar trebui sa se faca deschiderea fisierului "fis1" in acces de citire: if ((ifp = fopen("fis1", "r")) == NULL) { printf("\nNu putem deschide fisierul fis1. Pa!\n\n"); exit(1); }

----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Folosind "argc" si "argv" ca argumente ale functiei "main()", scrieti un program care copie "fisier1" in "fisier2" dubland liniile (cu exceptia lui ). 2. Scrieti un program C care citeste in variabile C dintr-un fisier text numarul de linii, respectiv coloane, si elementele unei matrice, apoi afisati matricea citita din fisier.

15. Instrumente soft 15.1. Executarea comenzilor dintr-un program C 15.2. Variabile de mediu 15.3. Compilatorul C 15.4. Crearea unei biblioteci 15.5. Folosirea lui "prof" 15.6. Cronometrarea executiei codului C 15.7. Programe de depanare 15.8. Utilitarul "make" 15.9. Utilitarul "touch" 15.10. Alte instrumente soft utile 15.11. Exercitii propuse spre implementare ========== Capitolul 15 ========== ============ Instrumente soft ============ Exista doua tipuri de instrumente soft: - facilitati generale puse la dispozitie de catre sistemul de operare; - facilitati specifice desemnate explicit pentru a ajuta programatorul. Din moment ce comenzile sistemului de operare pot fi executate dintr-un program C, atunci programatorul poate folosi aceste comenzi ca instrumente de soft pentru indeplinirea anumitor sarcini. Cateva instrumente sunt disponibile intr-un sistem de operare, dar nu si in altul. De exemplu, "make" exista in UNIX, iar in MS-DOS este o trasatura ce se poate instala. Instrumentele de soft variaza cu timpul. Sistemele de depanare par a fi cele mai disponibile. Compilatorul C insusi poate fi considerat un instrument soft. In acest capitol vom discuta cum executam o comanda din sistemul de operare dintr-un program C. Apoi vom discuta cateva instrumente soft importante, cum ar fi: - compilatorul C - "make" - "touch" - "grep" - instrumente de depanare -------------------------------------------------------Executarea comenzilor dintr-un program C -------------------------------------------------------Functia "system()" (din biblioteca C) pune la dispozitie accesarea comenzilor sistemului de operare. Astfel, comenzile existente in sistemul de operare pot fi apelate si din programe C. ----------Exemplu: Atat in MS-DOS, cat si in UNIX, exista comanda "date". Daca intr-un program C, scriem comanda ----------system("date"); atunci va fi tiparita la ecran data curenta a sistemului. Sirul trimis ca argument al functiei "system()" este tratat ca o comanda a sistemului de operare. Cand se executa instructiunea, controlul este trimis catre sistemul de operare, se executa comanda si apoi controlul este trimis inapoi catre program. -----------

Exemplu: In UNIX, "vi" este o comanda folosita pentru editare. Presupunem ca suntem intr-un program si vrem sa editam un fisier al carui nume se citeste de la tastatura. Putem scrie: char comanda[MAXSTRING]; sprintf(comanda, "vi %s", argv[1]); printf("Dam comanda vi, deschizand fisierul %s\n", argv[1]); system(comanda); Un exemplu similar poate functiona si in MS-DOS inlocuind "vi" cu alt editor de texte. ----------Exemplu: Consideram ca vrem sa dam comanda MS-DOS "dir" si dorim afisarea doar cu litere mici. Atunci putem scrie programul: ----------#include #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAXSTRING 100 void main() { char comanda[MAXSTRING], *nume_fis_temp; int c; FILE *ifp; nume_fis_temp = tmpnam(NULL); sprintf(comanda, "dir > %s", nume_fis_temp); system(comanda); ifp = fopen(nume_fis_temp, "r"); while ((c = getc(ifp)) != EOF) putchar(tolower(c)); remove(nume_fis_temp); } O varianta ceva mai "protejata" este: #include #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAXSTRING 100 void main() { char comanda[MAXSTRING], *nume_fis_temp; int c; FILE *ifp; nume_fis_temp = tmpnam(NULL); sprintf(comanda, "dir > %s", nume_fis_temp); if (system("dir *.*") == 0) { system(comanda); if ((ifp = fopen(nume_fis_temp, "r")) != NULL) while ((c = getc(ifp)) != EOF) putchar(tolower(c)); remove(nume_fis_temp); } } Atentie ! Se creeaza intai executabilul si apoi se ruleaza dupa ce s-a iesit din compilatorul C.

------------Observatii: Pentru programele de mai sus, facem precizarile: ------------- folosim functia "tmpnam()" pentru creearea unui nume de fisier temporar (de obicei "tmp1.$$$"); daca exista deja fisierul "tmp1.$$$" in directorul curent, atunci se creeaza fisierul "tmp2.$$$", s.a.m.d.); - apelam functia "sistem()" pentru redirectarea iesirii comenzii "dir" in acel fisier temporar; - apoi tiparim continutul fisierului la ecran schimband literele mari in mici; - in final, stergem din memorie fisierul temporar folosind functia "remove()". ------------------------Variabile de mediu ------------------------Variabilele de mediu sunt disponibile atat in UNIX, cat si in MS-DOS. Afisarea lor la ecran se poate face cu urmatorul program: #include <stdio.h> void main(int argc, char *argv[], char *env[]) { int i; for (i = 0; env[i] != NULL; ++i) printf("%s\n", env[i]); } Ambii parametri (argv si env) sunt de tip pointer catre pointer catre "char". Deci, putem sa-i gandim ca siruri de pointeri catre "char" sau "vectori de siruri de caractere". Sistemul memoreaza spatiu pentru ele. Ultimul element din fiecare astfel de sir este pointerul NULL. Evident programul de mai sus foloseste doar vectorul "env". Pe sistemele UNIX, programul va afisa: PATH=/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/X11R6/bin:/home/stefan/bin HOME=/home/stefan SHELL=/bin/bash TERM=vt220 USER=stefan ..... La stanga semnului "=" sunt deci variabilele de mediu, iar la dreapta valorile lor, care trebuie gandite ca siruri de caractere. Pe sistemele MS-DOS, programul va afisa: PROMPT=$P$G PATH=Z:.;Y:.;X:.;W:.;V:.;U:.;T:.;S:.;R:.;Q:.;P:. COMSPEC=Y:COMMAND.COM ..... Ambele sisteme (UNIX si MS-DOS) pun la dispozitie comenzi pentru afisarea variabilelor de mediu. In UNIX, se pot folosi comenzile "env" sau "printenv" (pe unele sisteme si comanda "set"), iar in MS-DOS comanda "set". Prin conventie, variabilele de mediu sunt de obicei scrise cu litere mari. Intr-un program C, putem accesa variabilele de mediu prin al treilea argument al functiei "main()" sau putem folosi functia "getenv()" din biblioteca standard. Prototipul sau, care se gaseste in <stdlib.h>, este dat prin: char *getenv(const char *name); Daca sirul trimis ca argument este o variabila de mediu, atunci functia intoarce sirul (pointer catre "char") pus la dispozitie de catre sistem ca valoare a variabilei. Daca sirul trimis ca argument nu este variabila de mediu, atunci se returneaza NULL. ------------

Exemplu: -----------printf("%s%s\n%s%s\n%s%s\n%s%s\n%s%s\n", "Nume utilizator: ", getenv("USER"), "Nume login: ", getenv("LOGNAME"), "Shell: ", getenv("SHELL"), "Env: ", getenv("ENV"), "Director Home: ", getenv("HOME")); In UNIX, anumite variabile de mediu, cum ar fi LOGNAME, SHELL, HOME, sunt puse la dispozitie de catre sistem (adica sunt nemodificabile). Pentru a initializa altele, scriem setenv NAME "Abcd efgh" in fisierul nostru ".login". -------------------Compilatorul C -------------------Exista multe compilatoare de C si un sistem de operare poate pune la dispozitie un numar mare de astfel de compilatoare. Iata cateva posibilitati: --------------------------------------------------------------------------------Comanda Compilator C apelat --------------------------------------------------------------------------------cc Compilator C creat de Bell Laboratories cc Compilator C creat de Cray Research (UNICOS) cc Compilator C creat de Hewlett-Packard (HP-UX) cc Compilator C creat de Silicon Graphics (IRIX) acc Compilator C creat de Sun Microsystems (SunOS) gcc Compilator GNU C creat de Free Software Foundation hc Compilator High C creat de Metaware occ Compilator Oregon C creat de Oregon Sofware qc Compilator Quick C creat de Microsoft tc Compilator Turbo C, sistem integrat, creat de Borland tcc Compilator Turbo C, versiune linie comanda, Borland -------------------------------------------------------------------------------In cele ce urmeaza, vom preciza modul de apel si optiunile acestora in UNIX. Multe dintre ele sunt valabile si in MS-DOS. Daca avem un program complet intr-un singur fisier, sa zicem "pgm.c", atunci comanda: cc pgm.c va traduce codul C din "pgm.c" in cod obiect executabil si-l va scrie in fisierul "a.out" (In MSDOS, fisierul executabil se numeste "pgm.exe"). Comanda "a.out" executa programul. Consideram acum comanda: cc -o pgm pgm.c Aceasta cauzeaza scrierea codului executabil direct in fisierul "pgm", suprascriind-ul in cazul in care acesta exista deja (In MS-DOS optiunea similara este -e). Comanda "cc" lucreaza de fapt in trei faze: - apelul preprocesorului - apelul compilatorului - apelul incarcatorului (editorului de legaturi) Rolul incarcatorului este de a pune (lega) impreuna bucatile furnizate de compilator pentru a face fisierul executabil final. Optiunea -c se foloseste numai pentru compilare (pentru apelul preprocesorului si compilatorului), nu si a incarcatorului. Aceasta optiune este utila daca avem un

program scris in mai multe fisiere. Consideram comanda cc -c main.c fis1.c fis2.c Daca nu sunt erori, fisierele obiect corespunzatoare vor fi create si vor avea extensia ".o" (In MSDOS, ele au extensia ".obj"). Pentru creearea unui fisier executabil, putem compila anumite fisiere cu extensia ".c" si ".o" (combinate). Presupunem ca avem o eroare in "main.c". Dupa corectarea ei, putem da comanda: cc -o pgm main.c fis1.o fis2.o Folosirea fisierului cu extensia ".o" in locul celui cu extensia ".c" reduce timpul de compilare. In plus fata de extensia ".c" si ".o", putem folosi fisiere cu extesia ".s" care sunt create de asamblor sau de compilator cu optiunea "-S" (cand folosim biblioteci create de arhivator). Bibliotecile, de obicei, au extensia ".a" (In MS-DOS ele au extensia ".lib"). ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cateva optiuni folositoare pentru compilatorul C -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------c Doar compilare, genereaza fisiere cu extensia ".o" -g Genereaza cod pentru depanator -o nume Pune codul executabil in fisierul "nume" -p Genereaza cod pentru profiler -D nume=def Pune la inceputul fiecarui fisier cu extensia ".c" linia #define nume def -E Apeleaza preprocesorul, dar nu si compilatorul -I dir (i mare) Cauta fisierele "#include" din directorul "dir" -M Creaza un "makefile" -MM Creaza un "makefile", dar nu include toate dependentele din fisierele header standard -O Genereaza cod optimizat -S Genereaza cod de asamblare in fisiere cu extensia ".s" -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Crearea unei biblioteci ------------------------------Multe sisteme de operare pun la dispozitie facilitati de creare si gestionare a bibliotecilor. In UNIX, acest lucru se face cu arhivatorul si se apeleaza cu comanda "ar". In MS-DOS, acest lucru se realizeaza cu bibliotecarul si este o aplicatie ce se poate instala. Bibliotecarul Microsoft este "lib", in timp ce bibliotecarul Turbo C Borland este "tlib". Prin conventie, numele fisierelor din biblioteci au extensia ".a" in UNIX si ".lib" in MS-DOS. In cele ce urmeaza vom discuta situatia din UNIX, dar ideea generala se poate aplica oricarui bibliotecar. In UNIX, arhivatorul "ar" poate fi folosit pentru combinarea unui grup de fisiere intr-unul singur numit "biblioteca". Biblioteca C standard este un exemplu in acest sens. Pe multe sisteme UNIX, aceasta este fisierul "/lib/libc.a" sau poate exista in mai multe fisiere. Incercati comanda: ar t /lib/libc.a Cheia "t" este folosita pentru tiparirea numelor (sau titlurilor) fisierelor din biblioteca. Daca dorim numararea acestor titluri (pentru ca sunt foarte multe) putem da comanda: ar t /lib/libc.a | wc ------------Observatie: Pe unele sisteme UNIX, biblioteca C nu este intitulata astfel. De exemplu, pe "fenrir", puteti incerca alt ------------- exemplu de biblioteca:

ar t /lib/libpwdb.a | wc -------------------------Folosirea lui "prof" -------------------------In UNIX, daca folosim optiunea "-p" pentru compilator, atunci se produce cod suplimentar, care poate lua locul in fisiere obiect sau fisiere executabile produse de compilator. Cand programul este apelat, codul suplimentar produce informatii care pot fi folosite pentru generarea "profilului" unei executii. Informatiile pentru "profile" sunt scrise automat in fisierul "mon.out". Acest fisier nu poate fi citit de utilizatori. Pentru a obtine informatiile din "mon.out", programatorul trebuie sa dea comanda prof pgm unde "pgm" este numele programului. --------------------------------------------Cronometrarea executiei codului C --------------------------------------------Multe sisteme de operare pun la dispozitie functii pentru folosirea ceasului intern. Accesul la ceasul masinii este posibil in ANSI C printr-un numar de functii a caror prototipuri sunt descrise in . Fisierul header contine de asemenea un numar de alte constructii, printre care si definitiile lui "clock_t" si "time_t". De obicei, aceste definitii de tipuri sunt date prin: typedef long clock_t; typedef long time_t; si aceste tipuri sunt folosite in prototipurile functiilor. Iata trei functii utile pentru cronometrarea timpului: clock_t clock(void); time_t time(time_t *p); double difftime(time_t time1, time_t time0); Cand un program este executat, sistemul de operare tine minte timpul procesorului ce este folosit. Cand este apelata functia "clock()", valoarea returnata de sistem este cea mai buna aproximare a timpului folosit de program pana in acel punct. Unitatile (de masura) ceasului pot varia de la o masina la alta. Macro-ul #define CLOCKS_PER_SEC 60 /* dependent de masina */ este pus la dispozitie in header-ul

<XMP>. Acesta poate fi folosit pentru conversia valorii returnate de "clock()" catre secunde. Functia "time()" intoarce numarul de secunde care au trecut de la 1 ianuarie 1970 (sunt posibile si alte unitati, aceasta fiind una din ele). O folosire uzuala a acestei functii este: srand(time(NULL)); Apelul se refera la generatorul de numere aleatoare. Daca trimitem doua valori produse de "time()" catre functia "difftime()", atunci va fi returnata diferenta exprimata in secunde de tip "double". -----------------------------Programe de depanare -----------------------------Un program de depanare permite programatorului sa urmareasca linie cu linie executia codului si de a verifica valorile unor variabile sau expresii. Acest lucru este extrem de folositor (mai ales cand un program nu functioneaza conform asteptarilor). Lumea programarii este plina de programe de depanare. De exemplu, in UNIX exista programul "dbx" (care insa nu este asa grozav). Programul C "fis.c" trebuie compilat cu optiunea "-g" (debugging), dupa care se lanseaza comanda

"dbx fis.c". Pana la comanda "quit", toate comenzile sunt interne lui "dbx". Vizualizarea lor se poate face cu "dbx help". In lumea MS-DOS, programele de depanare sunt in general incorporate. De exemplu, firmele Microsoft si Borland produc programe de depanare excelente. ----------------------Utilitarul "make" ----------------------Atat pentru programator, cat si pentru masina, este ineficient si costisitor sa pastram un program C mare intr-un singur fisier care necesita compilari repetate. O strategie mult mai buna este scrierea programului in mai multe fisiere cu extensia ".c" si compilarea lor separata. Utilitarul "make" poate fi folosit pentru a pastra "urmele" fisierelor sursa si de a produce acces usor la biblioteci si la fisierele header asociate. Aceasta facilitate este prezenta in UNIX, iar in MS-DOS este o proprietate ce se poate instala. ----------------------Utilitarul "touch" ----------------------Utilitarul "touch" este disponibil intotdeauna in UNIX si uneori disponibila sub MS-DOS (de obicei, este disponibila acolo unde este instalat "make"). Utilitarul "touch" este folosit pentru a actualiza data unui fisier. Acesta este util cand folosim "make" cand se compara timpurile fisierelor care trebuie compilate. ----------Exemplu: Daca punem data curenta la un fisier "aaa.h" folosind comanda: touch aaa.h atunci fisierul "aaa.h" are data cea mai recenta decat toate fisierele ".h", ".c", ".o". Acum, dand comanda "make" toate fisierele cu extensia ".c" vor fi recompilate si fisierele obiect linkeditate pentru a crea noul fisier executabil. ---------------------------------Alte instrumente soft utile --------------------------------Sistemul de operare pune la dispozitie multe instrumente soft pentru programatori. Iata o lista cu cateva instrumente soft ce se gasesc in UNIX (unele chiar si in MS-DOS): -------------------------------------------------------------------------------------------------Comanda Observatii -------------------------------------------------------------------------------------------------cb Folosit pentru transformarea codului C in "pretty print" diff Tipareste liniile care difera in doua fisiere grep Cauta un "pattern" intr-unul sau mai multe fisiere indent Alt "pretty printer" cu mai multe optiuni wc Numara liniiile, cuvintele si caracterele dintr-un fisier (sau mai multe) -------------------------------------------------------------------------------------------------Utilitarul "cb" citeste din "stdin" si scrie in "stdout". Utilitarul "indent" este mai puternic. Poate fi gasit pe versiunile UNIX Berkeley si Sun.

----------Exemplu: cb < pgm.c Utilitarele "diff", "grep" si "wc" pot fi folosite de oricine, nu numai de programatori. Cu toate ca sunt utilitare UNIX, ele sunt de obicei disponibile si in MS-DOS (in special "grep", foarte folositor programatorilor). In final, sa mentionam ca C poate fi folosit in conjunctie si cu alte instrumente de nivel inalt (unele dintre ele limbaje "adevarate"): ----------------------------------------------------------------------------------------Utilitar Observatii ----------------------------------------------------------------------------------------awk Limbaj de procesare si scanare a pattern-urilor csh Acest "shell" (ca si "sh", "ksh") este programabil lex Genereaza cod C pentru analiza lexicala sed Editor de texte care preia comenzile sale dintr-un fisier yacc "Yet another compiler-compiler", folosit la generarea de cod C ----------------------------------------------------------------------------------------O importanta deosebita o au "lex" si "yacc" (cu versiunile "pclex" si "pcyacc" pentru MS-DOS). Versiuni mai recente, cum ar fi, "flex" sau "bison", sunt disponibile de la Free Software Foundation, Inc. Ele lucreaza atat sub UNIX, cat si sub MS-DOS. ----------------------------------------------Exercitii propuse spre implementare ----------------------------------------------1. Scrieti un program C care implementeaza strategiile "bubble sort", respectiv "quicksort", si folosind functii "de timp" comparati timpii de executie ale celor doua metode. 2. Folosind comanda "system()" scrieti un program C care apeleaza un editor de texte (salvati fisierul "fis.txt"), apoi listati fisierul "fis.txt" la imprimanta