C/Program

Składniki programu

• znaki
• słowa ( kluczowe C, nazwy zmiennych i stałych )
• linie ( fragmenty kodu, wyrażenia, instrukcje, dyrektywy preprocesora, komentarze 1-liniowe)
• sekcje (podprogramy procedury, funkcje , wyrażenia, instrukcje, komentarze wielo-liniowe)
• pliki ( moduły, biblioteki, pliki źródłowe, programy )

Zobacz również:

• martwy kod ( ang. dead code) = nieużywany kod, Jak usuwać nieużywany kod i dlaczego?

Zestaw znaków i kodowanie

w programie

Zestaw znaków dopuszczalnych w programie

• A - Z ( duże litery, ang. capital letters)
• a -z ( małe litery, ang. small letters)
• 0 - 9 ( cyfry, ang. digits)
• znaki specjalne ( ang. Special Characters)
  • space . , : ; ' $ " (
  • # % & ! _ {} [] () $ & |
  • + - / * = ? < >

jest fragmentem znaków ASCII i UTF-8 (ASCII jest podzbiorem UTF-8).

Z punktu widzenia kodowania plik źródłowy w c jest to tekst zakodowany w ASCII (UTF-8) z rozszerzeniem c lub h. Oczywiście w c można przetwarzać tekst zakodowany w innych systemach, jak UTF

Problemem mogą być:

• znaki końca linii (ang. line-endings)
  • CRLF = \r\n (Windows)
  • LF = \n (Linux)
• Null
• kopiowanie i wklejanie

w nazwach (identyfikatorach)

Identyfikator ( nazwa) :

• zmiennej
• funkcji
• struktury

Jest to podzbiór zbioru znaków dopuszczalnych w programie:

• A - Z ( duże litery, ang. capital letters)
• a -z ( małe litery, ang. small letters)
• 0 - 9 ( cyfry, ang. digits)
• Underscore(_)

Użycie pozostałych znaków w nazwie zmiennej jest niedozwolone. Np. użycie

 font-size // dopuszczalne w svg

powoduje błąd.

plik/katalog

Znaki niedopuszczalne w nazwach:

• pliku
• katalogu

Słowa kluczowe

Lista słów kluczowych języka C na podstawie normy ISO/IEC 9899:2011 (C11).

auto	extern	short	while
break	float	signed	_Alignas
case	for	sizeof	_Alignof
char	goto	static	_Atomic
const	if	struct	_Bool
continue	inline	switch	_Complex
default	int	typedef	_Generic
do	long	union	_Imaginary
double	register	unsigned	_Noreturn
else	restrict	void	_Static_assert
enum	return	volatile	_Thread_local

wersja

Jak oznaczać nowe wersje programu ? ( ang. Software versioning )

dokumentacja

Dokumentacja kodu

Komentarze

Typy

• wg wielkości
• 1 liniowe ( Single-line Comments)
• wieloliniowe ( Multi-line Comments )
• wg formy:
  • //
  • /**/

//Single Line Comments  (added by C99 standard, famously known as c++ style of comments)

/*
 Multi-Line Comments
 (only form of comments supported by C89 standard)
*/

Cel

• Zamiast komentarzy używaj znaczących nazw funkcji i zmiennych
• komentarz jako symbolem zastępczy
• komentarz jako dokumentacja kodu

Formatowanie kodu i style programowania

Zasady ( Standardy kodowania):

• Style guide for C programming in Systems Architecture by Carlos III University of Madrid
• stackoverflow question: coding-standards-for-pure-c
• Notes on Programming in C by Rob Pike, February 21, 1989
• Artistic Style code formatter by Andre Simon
• jednolity standard
  • GNU
    • check_GNU_style.sh
  • CERT Coding Standards
  • MISRA_C – standard budowania aplikacji w języku C stworzony przez Motor Industry Software Reliability Association (MISRA) utworzony w celu zapewnienia przejrzystości i przenośności kodu źródłowego, głównie z myślą o systemach mikroprocesorowych programowanych w C. Standard MISRA C został stworzony z myślą o przemyśle samochodowym. Obecnie jednak jest podstawowym standardem tworzenia oprogramowania we wszelkich systemach, które wymagają dużej niezawodności m.in. przemysł lotniczy, kolejowy, medyczny, telekomunikacyjny oraz militarny.

Narzędzia / programy:

• formatter.org
• codebeautify
• indent
• Emacs

Wcięcia (ang. Indent style):

• kernel
• K&R
• GNU

Automatyczne formatowanie:

• style Emacsa (automatyczne formatowanie)

Wbudowane style Emacsa dla c:

• gnu : domyślny styl dla c w Emacsie ( używany przez FSF w programach GNU )
• k&r : klasyczny styl Kernighana i Ritchiego dla C
• bsd : styl Allman'a ( Eric Allman ) - - nawiasy klamrowe otwierające blok znajdują się w osobnej linii
• whitesmith : styl z przykładów Whitesmiths C, wczesnego komercyjnego kompilatora
• linux  : dla C wg standardów Linuksa (jądro).

API

W języku C definicja interfejsu programowania aplikacji ( ang. API) składa się przede wszystkim z listy dostępnych funkcji (w formie prototypów funkcji), wraz z towarzyszącymi im przeważnie definicjami stałych, zmiennych oraz struktur danych, które mogą być użyte jako ich parametry. Przykładowa lista prototypów funkcji z API biblioteki standardowej języka C (plik nagłówkowy <stdio.h>) to:

int printf(const char *format, ...);
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
int sprintf(char *str, const char *format, ...);
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

W prototypach funkcji (printf, fprintf, sprintf, snprintf) użyte są identyfikatory struktur i typów (FILE i size_t), które są również częścią definicji API (ich definicja nie została zamieszczona w przykładzie).

Przykład użycia jednej z powyższych funkcji z API jest następujący:

return printf("Hello world");

Typy programów

Typy programów wg liczby składników:

• proste (tylko 1 plik źródłowy)
• złożone

Typy wg interfejsu użytkownika:

• wiersz poleceń (CLI) – urządzenie wejściowe to klawiatura, a wyjściowe to drukarka lub wyświetlacz w trybie znakowym
• graficzny interfejs użytkownika (GUI) – wejście to urządzenie wskazujące (zwykle myszka), a wyjście to wyświetlacz graficzny,
• interfejs strony internetowej (WUI) – wejście i wyjście jest realizowane poprzez stronę internetową wyświetlaną w przeglądarce,
• interfejs głosowy (VUI) – urządzenie wejściowe to mikrofon, a wyjściowe to głośniki,
• interfejs gestowy – urządzenie wejściowe to ciało ludzkie lub specjalny kontroler, a wyjściowe to wyświetlacz graficzny; przykładem jest Kinect dla konsoli Xbox 360,
• rzeczywistość wirtualna – może używać elementów interfejsu głosowego i gestowego. Wejściem są gesty i ruchy głowy, np. dzięki specjalnym okularom oraz rękawicom a wyjściem obraz wyświetlany w okularach,
• rzeczywistość rozszerzona – także jest interfejsem gdzie rzeczywistość widziana oczyma, jest ulepszana dzięki technologii, np. okularów czy smartfonów.

Program prosty

• minimalny
• Hello world czyli Witaj świecie !

Jaki jest minimalny program ?

Najmniejszy program, który daje się skompilować i uruchomić:

void main(){}

Jeśli skompilujemy :

 gcc m.c -Wall

to otrzymujemy ostrzeżenie ( nie błąd) :

m.c:1:6: warning: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
 void main(){}

Rozwiązanie: zmienić typ wyniku funkcji main na int

int main(){

	return 0;}

Teraz program kompiluje i wykonuje się bez problemów

Struktura

Struktura wg Erika O'Shaughnessy

/* main.c */
/* 0 copyright/licensing */
/* 1 includes */
/* 2 defines */
/* 3 external declarations */
/* 4 typedefs */
/* 5 global variable declarations */
/* 6 function prototypes */

int main(int argc, char *argv[]) {
/* 7 command-line parsing */
}

/* 8 function declarations */

Program złożony

Składniki programu złożonego:

• główny plik programu (źródłowy): main.c zawierający specjalną funkcję main()
• dodatkowe pliki źródłowe (moduły = jednostki translacji)
  • tylko c
  • c i h
• biblioteki = pliki nagłówkowe (.h) oraz pliki binarne (skompilowane)
• dodatkowe pliki inne niż źródłowe
  • pliki kompilacji: Makefile
  • pliki graficzne
  • pliki z danymi

Kiedy program powinien być podzielony na mniejsze pliki ? ( opinie, nie bezwględne zalecenia)

• gdy można program podzielić na odrębne problemy programistyczne ( moduły, biblioteki )
• gdy program jest długi ( np. więcej niż 1000 linii )

Jak zbudować wieloplikowy program w C?

Jak działa program ?

Analiza programu z użyciem dodatkowych narzędzi

• zależności
• debugowanie
• analiza kodu

Komunikacja

Elementy otoczenia programu ( srodowisko, system operacyjny)

• plik ( na dysku)
• urządzenia takie jak terminal
• potok
• gniazda
• procesy

Dwa podstawowe mechanizmy połączenia między programem jego otoczeniem

• deskryptory plików ( ang. file Descriptors). Deskryptory plików są reprezentowane jako obiekty typu int. Deskryptory plików zapewniają prymitywny, niskopoziomowy interfejs do operacji wejścia i wyjścia.
• strumienie ( ang. stream). Strumienie są reprezentowane jako obiekty FILE *.