Sensoren & Aktoren Programmieren in C / C++ - Kurze Wiederholung C-Programmierung - C/C++ Sensoren&Aktoren
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Sensoren & Aktoren
Programmieren in C / C++
Kurze Wiederholung
C-Programmierung
Hochschule Fulda – FB AI
Sommersemester 2021
http://c.rz.hs-fulda.de
Peter Klingebiel, HS Fulda, FB AI
C-Programmierung Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Java – C 1 • Java ist objektorientiert Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Java – C 2 • Objekte kapseln Daten (Attribute) und Operationen auf den Daten (Methoden) • Attribute = Daten in C • Methoden = Funktionen in C • Objekte kommunizieren durch Senden und Emfangen von Nachrichten • Objekte entstehen durch Instantiierung einer Objektklasse • Java aus C abgeleitet • Daher einige Ähnlichkeiten von Java und C Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Java – C 3 • C ist eine imperative strukturierte Sprache • Daten werden durch die Mühle von Funk- tionen geschickt, um dann zu einem Resultat (Ergebnisdaten) zu kommen Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Java – C 4
• Beispiel Java:
public class HelloWorld {
public static void main(String args[])
{ // Ausgabe Hello World!
System.out.println("Hello World!");
}
}
• Beispiel C:
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("Hello World!\n");
return(0);
}
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIWoher kommt C? • 1971-73 Dennis Ritchie entwickelt bei den Bell Laboratorien C für die Programmierung des neuen UNIX-Betriebssystems • 1973 Implementierung von UNIX in C • Vorläufer: B (1969/70) und BCPL (1960er Jahre) • 1978 Ritchie/Kernighan: „The C Programming Language“ (dt. „Programmieren in C“) • 1989 Norm ANSI X3.159-1989 Programming Language C • 1990 ISO Standard C90 • 1995 erweiterter ISO Standard C95 • 1999 ISO/IEC 9899:1999 Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Einsatzgebiete von C • CAD-, CAE-, Simulationssysteme • Text- und Grafikverarbeitungssysteme • Mathematik-, Numerische Systeme • Betriebssysteme (Unix, Linux, ...) • Systemprogramme (Unix, Linux, Windows, ...) • Sprachinterpreter, -compiler (GNU C++, CC) • Netz-, Webdienste (Apache Webserver, ...) • Steuerungs-, Regelungssysteme • Microcontrollerprogramme • Aber auch: Mathlab C-Code Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Wie entsteht ein C-Programm? 1 • On the fly? Quick and dirty? Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Wie entsteht ein C-Programm? 2 • Problem analysieren und Modell entwerfen • Algorithmus entwickeln • Programm kodieren • Programm übersetzen (bis syntaktisch fehlerfrei) • Programm testen (bis semantisch fehlerfrei ?) • Programm produktiv (??) Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Wie entsteht ein C-Programm? 3 • Nach Problemanalyse und dem Entwurf des Lösungsalgorithmus: • Entwurf des Programms in Pseudocode, mit Hilfe von Programmablaufplänen, Strukto- grammen oder anderen Entwurfsverfahren • Kodieren des Programmtextes mit Editor (standalone oder in Programmierumgebung) • Übersetzen des Programmtextes mit dem C-Compiler und Montieren zu einem ausführbaren Programm • Programm testen Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Wie entsteht ein C-Programm? 4
• Beispiel: Programm Ausgabe eines Textes
$ cat hallo.c
/* hallo.c */
#include
int main(void)
{
puts(„Hallo Welt!\n“);
return(0);
}
$ gcc –o hallo hallo.c
$ ./hallo
Hallo Welt!
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIWie entsteht ein C-Programm? 5 • Übersetzung passiert in mehreren Schritten • C-Preprozessor (cpp) - reine Textoperationen (include, define, if, ..) im Quelltext • C-Compiler übersetzt C-Quelltext in den maschinenabhängigen Assemblercode • Assembler erzeugt noch nicht ausführbaren Maschinencode • Linker montiert den Maschinencode mit Funktionen aus Bibliotheken zu einem dann ausführbarem Programm Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Wie wird ein C-Programm ausgeführt? 1
• Ausführung direkt auf dem Prozessor
– z.B. Temperaturregelung in Kühltruhe
– z.B. Arduino-Sketch
– Programm in ROM, EPROM o.ä. gespeichert
– alle Funktionalitäten müssen im Programm in
Maschinencode vorhanden sein
• Ausführung auf einem Betriebssystem
– Hardware ist durch das BS gekapselt
– Starten/Beenden des Programms über das BS
– Unterstützung durch BS bzw. BS-Funktionen,
z.B. IO, Dateien, Timer, Signale, Threads usw.
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIWie wird ein C-Programm ausgeführt? 2
• Betriebssystem
Anwendungsprogramm
Funktionsbibliotheken
Systemcalls / Systemaufrufe
Hardware / Prozessor
• Mikrocontroller
Anwendungsprogramm
(incl. aller Funktionen)
Hardware / Prozessor
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIWie ist ein C-Programm aufgebaut? 1
• Beispiel hallo.c
/*
* hallo.c
*/
#include
int main(void)
{
char *text = "Hallo, Welt! ";
printf("%s\n", text);
return(0);
}
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIWie ist ein C-Programm aufgebaut? 2 • Kommentare, mit /* und */ geklammert, keine Schachtelung möglich!!! • Einzeiliger Kommentar wie bei Java mit // • Preprozessoranweisungen, beginnen mit # • Schlüsselwörter, z.B. return • Bezeichner (Identifier) für Konstanten, Variablen, Funktionsnamen usw. fangen mit Buchstaben oder Unterstrich _ an, können dann weitere Buchstaben, _ und Ziffern enthalten. Keine Schlüsselwörter! • Jede Anweisung wird mit ; beendet! Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Wie ist ein C-Programm aufgebaut? 3
• Funktionen / Prozeduren
• Funktionskopf gibt Typ des Rückgabewerts an,
den Namen der Funktion und in Klammern
ggfs. die Parameter mit Typ und
Bezeichnername
• Funktionskörper ist mit { und } geklammert,
enthält Deklaration von Variablen, Konstanten,
den Programmablauf sowie das return
• Jedes C-Programm hat eine Funktion main()
(auch ein Arduino-Programm!)
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIReservierte Worte in C
• C kennt nur 33 reservierte Worte
auto break case char
const continue default do
double else enum extern
float for goto inline
if int long register
return short signed sizeof
static struct switch typedef
union unsigned void volatile
while
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIC-Preprozessor 1
• C-Preprozessor bearbeitet C-Quelltexte
vor dem eigentlichen Compilerlauf
• rein textueller Eingriff in den Quelltext
• CPP hat eigene Syntax
• # leitet CPP-Anweisungen ein
• CPP-Anweisungen nicht mit ; terminiert!
• Wichtige Direktiven von CPP:
– #include – Dateien einfügen
– #define – Makros definieren
– #if / #ifdef – Bedingte Compilierung
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIC-Preprozessor 2
• #include – fügt den Inhalt anderer Dateien
(sog. Headerfiles) in den Quelltext ein
• Includedateien enthalten i.w.
– Deklarationen von Funktionen (prototypes)
– Deklarationen von Datentypen
– Deklarationen von externen/globalen Variablen
– Definitionen von Konstanten (const)
– Definitionen von Konstanten als CPP-Makro
– Definitionen von CPP-Makros
– Bedingte Compilierung
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIC-Preprozessor 3
• #define – definiert ein Makro
Textersatz
#define makroname
#define makroname ersatztext
#undef makroname
• Beispiele:
– #define UNIX - Makro UNIX definiert, z.B. zur
Verwendung bei bedingter Compilierung
– #define EOF (-1) - Makro EOF wird durch
Ersatztext (-1) ersetzt wie Konstante
– #undef TEST - Makro TEST nicht definiert
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIC-Preprozessor 4 Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
C-Preprozessor 5
• Bedingte Compilierung Verändern des
Quelltextes abhängig von CPP-Makros
• Syntax
#if (expr1)
#elif (expr2)
#else
#endif
• und
#ifdef (symbol)
#ifndef (symbol)
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIAnweisung / Ausdruck 1
• C kennt keine Anweisungen (statements),
sondern nur Ausdrücke (expressions)
• Ausdruck hat einen Wert (wie in Assembler!)
• Beispiel: Zuweisung in C
int i;
i = 4711;
• Zuweisung kann auch ausgewertet werden:
int a, b, c, i, j;
a = b = c = 3;
if(i = 4711)
...
while(j = 1)
...
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIAnweisung / Ausdruck 2
• Ausdruck Gültige Kombination von
Konstanten, Variablen, Operatoren, Funktionen
• Reihenfolge der Auswertung
– Vorrangregeln der Operatoren legen Reihenfolge
der Auswertung implizit fest
– Klammern ( ) legen Vorrangregeln explizit fest
– Sind Vorrangregeln nicht eindeutig
Reihenfolge der Auswertung nicht definiert
– Compiler kann Ausdrücke / Teilausdrücke in
effizient auswerten / optimieren
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIDatentypen 1
• Vordefinierte Grunddatentypen
char Zeichen (ASCII-Kode, 8 Bit)
int Ganzzahl (maschinenabhängig,
meist 16 oder 32 Bit)
float Gleitkommazahl (32 Bit, IEEE,
etwa auf 6 Stellen genau)
double doppelt genaue Gleitkommazahl
(64 Bit, IEEE, etwa auf
12 Stellen genau)
void ohne Wert (z.B. Zeiger)
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIDatentypen 2
• Type-Modifier spezifizieren Grunddatentypen
• short int, long int, long long
– legen Länge der Ganzzahl
– maschinenabhängig, 16 Bit, 32 Bit
– int kann auch fehlen
• long double
– Gleitkommazahl, erw. Genauigkeit
– oft 96 oder 128 Bit, IEEE
• signed, unsigned
– char/int mit/ohne Vorzeichen
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIKonstanten
• Konstanten haben einen festgelegten und
damit unveränderbaren Wert
• explizite Definition, z.B.
const float pi = 3.141;
• implizite Definition, z.B.
u = 2 * r * 3.141;
• mittels CPP textuelle implizite Ersetzung
#define PI 3.141
...
u = 2 * PI * r;
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIVariablen 1
• Variable sind Platzhalter für Daten
• haben einen festgelegten Speicherort,
an dem der aktuelle Wert gespeichert wird
• der aktuelle Wert (an seinem Speicherort)
ist veränderbar
• Eigenschaften von Variablen:
– Datentyp
– Namen (Bezeichner, Identifier)
– Lebensdauer / Speicherklasse
– evtl. initialer Wert
– Sichtbarkeit (Scope)
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIVariablen 2
• Variablen-Definitionen
typ name und evtl. Initialisierung , z.B.
double u;
short int i, tab = 5;
char *hallo = "Hallo, Welt!";
• Position im Programm:
– außerhalb von Funktionen
– in einem Block, also zwischen { }
• Wert ist veränderbar (Zuweisung, Operation)
• Programmstruktur Lebensdauer / Scope
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIWie speichert C? • Hauptspeicher Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Zeiger / Pointer
• Jede Variable hat einen Speicherort,
d.h. eine Adresse im Hauptspeicher
• Zeiger (Pointer) sind Variable, die auf eine
andere Variable verweisen, oder
exakter: den Speicherort bzw. die Adresse
dieser Variablen als Wert haben
• Pointerdefinition: int *ip;
int i = 5;
• Adresszuweisung: ip = &i;
• Zugriff auf Wert: *ip = *ip + *ip;
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionsaufruf und Parameter • Parameterübergabe als Werte (call by value), z.B. bei printf() • Variable werden als Werte in den Adressraum der Funktion kopiert • Parameterübergabe als Adresse (call by reference), z.B. bei scanf() • Adressen der Variablen werden in den Adressraum der Funktion kopiert • In Funktion sind die Parameter Zeiger Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Felder 1
• ein Feld (array) ist die Zusammenfassung
von Daten gleichen Typs in einer Variablen
• Felder haben eine oder auch mehrere
Dimensionen (Vektoren, Matrizen, …)
• Definition von Feldern:
char sbuf[128];
int arr[] = { 1, 8, 7, -1, 2 };
short mat[2][2] = { 11, 12, 21, 22};
• mit der Felddefinition wird der benötigte
Speicherplatz für die Variable reserviert
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFelder 2
• Zugriff auf Feldelemente mit Index in []:
char c;
c = sbuf[32];
sbuf[0] = 'A';
• die Feldindizierung beginnt immer mit 0!
short s, mat[3][3];
s = mat[0][0];
• Felder werden elementweise und Zeile für
Zeile hintereinander gespeichert
• es gibt beim Zugriff keinerlei Überprüfungen
auf Bereichsgrenzen von Feldern!
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIZeichenketten 1
• Zeichenketten (strings) sind eine Folge von
Einzelzeichen char
• String ist terminiert mit '\0'
• Speicherbedarf: Länge + 1 Byte
• Beispiel:
char *s;
char *hallo = "Hallo, Welt!";
• String Pointer auf Feld von Elementen vom
Typ char
• Nullstring NULL (definiert in stdio.h)
• Leerstring char *leerstr = "";
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIZeichenketten 2
• Beispiel:
char buffer[128];
char *bp = buffer;
• Stringpointer bp erstes Zeichen im Feld
buffer
• Ähnlichkeit von Feldern und Pointern!
• Beispiel: String kopieren und ausgeben
char buffer[64], *bp;
strcpy(buffer, "Hallo, Welt");
bp = buffer;
while(*bp)
putchar(*bp++);
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIAufzählungsdatentyp
• Aufzählungsdatentyp enum
• Für Datentypen mit diskreten konstanten
Werten
• Beispiel:
enum color { rot, gruen, blau } c;
enum boolean { FALSE, TRUE } b;
b = FALSE;
c = blau;
• Darstellung als int beginnend mit 0,
wenn nicht explizit angegeben:
enum boolean { TRUE=1, FALSE=0 } b;
b = TRUE;
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIZusammengesetzte Datentypen 1
• Zusammenfassung von zusammengehörigen
Daten in eigenen Datentyp struct
• Beispiel: einfaches EA-Gerät mit 8-Bit
Steuerregister cr und 16-Bit Datenregister dr:
struct { char cr; int dr; } ea1;
struct _ea { char cr; int dr; } ea2;
• Zugriff durch Selektor .
if(ea1.cr & 0x01)
ea2.dr = 4711;
• bei Pointern durch Selektor ->
if(ea1->cr & 0x01)
ea2->dr = 4711;
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIZusammengesetzte Datentypen 2
• Beispiel: Datentyp struct circle für
Objekt Kreis in einem Zeichenprogramm
notwendig Mittelpunkt (x,y) und Radius r
/* Kreis: Typ */
struct circle {
int x; /* Mittelpunktkoordinate x */
int y; /* Mittelpunktkoordinate y */
int r; /* Radius */
};
struct circle c;
c.x = 100; c.y = 100; c.r = 50;
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AITypdefinitionen
• Oft sinnvoll, eigene Typen oder Untertypen
zu definieren typedef
• Beispiel:
typedef unsigned char byte;
• Beispiel:
typedef struct _ea {
byte cr;
int dr;
} ea;
ea ea1, ea2;
• eigentlich nur ein neuer Name für den Typ
besser lesbar, bessere Dokumentation!
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIAusdrücke
• Ausdrücke
– Definitionen, Zuweisungen, …
– arithmetische, logische, … Operationen, …
• bei Zuweisungen zu beachten:
gültiger l-value und r-value
– l-value (left, location) Variable mit Speicherplatz
– r-value (right, read) auswertbarer Ausdruck
– Beispiel:
int i, j;
i = 9 / 3; /* gültiger l-value */
45 = j; /* ungültiger l-value */
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIBlöcke 1
• Zusammenfassung mehrerer Anweisungen
• Geklammert mit { }
• v.a. bei Funktionen, Kontrollstrukturen
• aber auch lokale Blöcke (Unterblöcke)
z.B. zur Definition von lokalen Variablen,
insbesondere Hilfsvariablen
• legt Lebensdauer von Variablen fest
• legt Sichtbarkeit (Scope) von Variablen fest
• bei Namensgleichheit ist Variable des
innersten Blocks sichtbar
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIBlöcke 2 Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Kontrollstrukturen
• Kontrolle des Programmablaufs abhängig
von Ergebnis von Ausdrücken
• Selektionen / bedingte Anweisungen
– Einfache Alternative if … else
– Mehrfache Alternative if … else if … else
– Fallunterscheidung switch
• Iterationen / Schleifen
– Abweisende Schleife while
– Laufanweisung for
– Annehmende Schleife do … while
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISelektionen 1
• Bedingte Anweisung if
• Syntax:
if (ausdruck)
anweisung
• Bedingte Anweisung if … else
• Syntax:
if (ausdruck)
anweisung
else
anweisung
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISelektionen 2
• Mehrfache Alternative if…else if…else
if (ausdruck_1)
anweisung_1
else if(ausdruck_2)
anweisung_2
else if(ausdruck_3)
anweisung_3
else if (ausdruck_n)
anweisung_n
...
...
else /* kann auch fehlen */
anweisung_else
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISelektionen 3
• Mehrfachauswahl oder Fallunterscheidung
bei konstanten Alternativen
switch
switch(ausdruck){
case k1: // k1 Konstante
anweisung_1;
break;
case k2: // k2 Konstante
anweisung_2;
break;
. . .
default:
anweisung_default;
}
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIIterationen 1
• Abweisende Schleife while, manchmal auch
kopfgesteuerte Schleife genannt
• Syntax
while (ausdruck)
anweisung
• Bedingung ausdruck wird vor Ausführung
vom Schleifenkörper anweisung geprüft
• Schleifenkörper wird nur ausgeführt, wenn
Bedingung ausdruck wahr ist
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIIterationen 2
• Laufanweisung oder abweisende Schleife mit
for
• Syntax
for(ausdruck1; ausdruck2; ausdruck3)
anweisung
• Kann durch while-Schleife ersetzt werden:
ausdruck1;
while(ausdruck2) {
anweisung;
ausdruck3;
}
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIIterationen 3
• Nicht-annehmende Schleife do while,
machmal auch: fußgesteuerte Schleife
• Syntax
do
anweisung
while (ausdruck)
• Bedingung ausdruck wird erst am Ende des
Schleifenkörperts geprüft
• Schleife wird mindestens einmal
durchlaufen
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIIterationen 4
• Schleifensteuerung
• break
– bricht die Ausführung der aktuellen Schleife bzw.
switch-Anweisung ab und verlässt diese
• continue
– bricht den aktuellen Schleifendurchlauf ab
– setzt mit Ausführung des Schleifenkopfes fort
• Endlosschleife
while(1) ...
for(;;) ...
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionen 1
• Funktionen sind Programmteile (Blöcke) mit
Namen, ggfs. Parametern und ggfs. einem
Rückgabewert
• elementare Bausteine für Programme
– gliedern umfangreiche Aufgaben in kleinere
Komponenten
– reduzieren Komplexität
– Wiederverwendung von Komponenten
– verbergen Details der Implementierung vor
anderen Programmteilen (black box)
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionen 2
• Funktionsdefinition
typ name(parameter)
• Typ
– Datentyp, der von Funktion zurückgeliefert wird
– void kein Rückgabewert (Prozedur)
• Name
– Bezeichner kann beliebig gewählt sein
– Regeln für Identifier, keine Schlüsselworte
• Parameter
– Liste von typ name der Parameter in Klammern
– keine Parameter: () oder (void)
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionen 3
• Body Block mit {} geklammert
• zusätzliche Anweisung return(ausdruck)
Rückkehr aus der Funktion
• Bei void-Funktion: nur return
• nach Rückkehr aus Funktion Programm
wird nach Funktionsaufruf fortgesetzt
• Typ von Ausdruck und Funktion müssen
übereinstimmen
• Klammern bei return können entfallen
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionen 4 • Die Ausdrücke in der Parameterliste werden vor dem Sprung in die Funktion ausgewertet aktuelle Parameter • Anzahl und Typen der Ausdrücke der aktuellen Parameter müssen mit denen der formalen Parameter in der Definition der Funktion übereinstimmen • Die Auswertungsreihenfolge der Parameter- ausdrücke ist nicht festgelegt Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AI
Funktionen 5
• Funktionen werden global definiert
keine lokalen Funktionen möglich
• static beschränkt Funktion auf Modul
• main() ist normale Funktion, die aber beim
Programmstart automatisch aufgerufen wird
• Rekursion ist möglich:
int fak(int n)
{
if(n == 1) return(1);
else return(n * fak(n-1));
}
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionen 6
• Funktionen müssen deklariert sein, bevor sie
aufgerufen werden können
• Name, Rückgabetyp und Parametertypen
müssen dem Compiler bekannt sein
• Funktionsdefinition Funktion ist
automatisch deklariert und bekannt
• sonst Prototype, z.B. in Headerdatei
typ name ( liste der parametertypen );
• Beispiele:
double sin(double);
double cos(double x);
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AIFunktionen 7
• Parameterübergabe an Funktionen
• call by value
– aktuelle Parameter werden in Speicherbereich der
Funktion kopiert
– in Funktion: Änderungen nur lokal in Funktion
• call by reference
– In C nur über Zeiger realisierbar
– Adresse der Parameter werden in Funktion kopiert
– Änderungen an Parametern Änderungen an
den originalen Variablen
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISpeicherklassen 1
• Funktionen können nur global, d.h.
ausserhalb von Blöcken definiert werden
– Sichtbarkeit global
– static Sichtbarkeit im Quelldateikontext
• Variablen können ausserhalb von Blöcken,
d.h. global definiert werden
– Sichtbarkeit global
– static Sichtbarkeit im Quelldateikontext
• Variablen können innerhalb von Blöcken,
d.h. lokal oder automatisch definiert werden
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISpeicherklassen 2
• auto
– nur innerhalb eines Blocks, Standardklasse
– Variable existiert / ist sichtbar nur im Block
• static
– in Block: Variable erhält ihren Wert
– sonst: Variable/Funktion nur in C-Quelle sichtbar
• extern
– Variable ist in anderer C-Quelle definiert
• volatile
– Variable kann außerhalb des Programms beeinflußt werden, z.B. in
Interruptroutine, daher nicht optimieren, immer laden u.ä.
• register
– Variable CPU-Register, hat keine Adresse!
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AILebensdauer
• Lebensdauer einer Variablen ist die Zeit,
in der diese Variable Speicherplatz belegt
• lokale / automatische Variable
– „lebt“, d.h. hat einen Speicherort vom Anfang bis
zum Ende des Blocks, in dem sie definiert ist
– Speicherplatz wird bei Verlassen des Blocks
wieder freigegeben Variable ist ungültig!
– Zugriff darauf ist dann undefiniert
• globale oder statische Variable
– „lebt“ vom Anfang bis zum Ende des Programms
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISichtbarkeit 1
• der Sichtbarkeitsbereich (Scope) einer
Variablen Programmabschnitt, in dem die
Variable sichtbar / nutzbar / gültig ist
• der Scope wird durch den Ort der Definition
bzw. Deklaration der Variablen festgelegt
– innerhalb eines Blocks sichtbar von der Stelle der
Definition bis zum Blockende
– ausserhalb sichtbar von Stelle der Definition bzw.
Deklaration bis zum Ende der Quelldatei
– mit static definierte Variablen sind nur im Modul
(= C-Quelldatei) sichtbar
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISichtbarkeit 2
• globale Variable müssen ausserhalb von
Blöcken definiert sein
• Variablen aus anderen Modulen (globale
Variable) müssen explizit als extern
deklariert werden
• Scope einer Funktion: Bereich auf Ebene des
Programms, in der die Funktion nutzbar ist
– global
– sollte dann vor Nutzung bekannt sein (Prototype)
– lokal nur im Modul bei Definition als static
Sensoren&Aktoren - C / C++ - Peter Klingebiel - HS Fulda - FB AISie können auch lesen
