Zajęcia pierwsze – printf, scanf, zmienne, operacje na liczbach

Poniżej znajdują się materiały do pierwszych zajęć z programowania w języku C, napisane na potrzeby przedmiotu Informatyka 1 na studiach niestacjonarnych.

s01e01-hello_world.c

Nasz pierwszy program w języku C nie jest zbyt elegancki, czy też poprawny. Wystarcza jednak w zupełności do wypisania na ekranie powitalnego komunikatu „Hello World!„. Program składa się z funkcji głównej „main„, której jedynym działaniem jest wywołanie innej – zewnętrznej – funkcji „printf„.

Na podstawie tego przykładu możemy poznać podstawy składni języka C.

Polecenia kończone są znakiem średnika.
W nawiasach okrągłych znajdują się argumenty funkcji. Funkcja main nie posiada argumentów, zaś wywołanie printf posiada jeden argument „Hello World!”.
Ciągi znaków (tekst) zapisywane są pomiędzy znakami cudzysłowu.
Treść definiowanej funkcji znajduje się wewnątrz nawiasów klamrowych.

main(){    printf("Hello World!");}

Plik taki zapisujemy pod przykładową nazwą, np. s01e01-hello_world.c. Rozszerzenie .c oznacza, że dany kod napisany został w języku C. Kod C++ oznaczony jest rozszerzeniem .cpp.

Aby zrobić użytek z naszego kodu trzeba go skompilować, czyli zamienić z postaci zrozumiałej dla nas na postać binarną, zrozumiałą dla maszyny. Aby skompilować tak napisany kod wykonujemy w linii komend polecenie:

gcc ./s01e01-hello_world.cpp

Takie wywołanie polecenia spowoduje wyświetlenie kilku ostrzeżeń i utworzenie pliku a.out. Uruchomienie tego pliku powinno wyświetlić w wierszu poleceń wspomniane powitanie.

s01e02-hello_world_extended.c

Drugi program poprawia nasz poprzedni, dodając kilka nowych elementów. Są to:

komentarze „od do” działające od wystąpienia kombinacji ukośnika i gwiazdki do zamknięcia tego znacznika, czyli kombinacji gwiazdki i ukośnika. Treść komentarza jest pomijana przez kompilator;
komentarze „do końca linijki” oznaczone podwójnym ukośnikiem obowiązują od miejsca wystąpienia do końca linijki;
dołączenie biblioteki stdio.h za pomocą polecenia #include <…>, dzięki czemu pozbędziemy się jednego ostrzeżenia przy kompilacji. Stdio.h odpowiada za podstawowe funkcje wejścia-wyjścia (standard input output), w tym funkcje printf i scanf;
wartość zwracana przez główną funkcję (main), co realizowane jest przez zwrócenie wartości „zero” poleceniem return 0;, a typ danych zwracanych przez funkcję zdefiniowany jest jako int (integer – liczba całkowita) i podana tuż przed definicją funkcji main. Dodanie owego „inta” powoduje zlikwidowanie drugiego ostrzeżenia pojawiającego się podczas kompilacji.
w funkcji printf na końcu argumentu dodany został fragment „n” (n – new line), który oznacza przejście kursora do nowej linijki. Dzięki temu po zakończeniu programu kolejne polecenia linii komend wprowadzać będziemy od nowej linijki, a nie zaraz po „Hello World!”.

/* Program wyświetlający powitanie*/#include <stdio.h>int main(){    printf("Hello World!n"); //Wyświetlanie powitania        //Zwracamy wartość funkcji main    return 0;}

s01e03-hello_name.c

Postanowiliśmy nieco spersonalizować nasz witający program. Do tego celu skorzystamy z tablicy znaków imie[], której wartość ustalimy na „Jan„. Zdefiniowanie zmiennej w postaci tablicy znaków poprzedzamy definicją typu: char.

Aby poprawnie wyświetlić nasze nowe powitanie modyfikujemy nieznacznie nasze wywołanie polecenia printf. Posiada ono teraz dwa argumenty:

ciąg znaków „Hello %s!n„, który w miejsce %s (s – string) wstawi drugi argument funkcji
drugi argument, będący naszą wcześniej zdefiniowaną zmienną – tablicą znaków

Wykonanie takiego programu spowoduje wyświetlenia spersonalizowanego komunikatu powitalnego „Hello Jan!„.

/* Program wyświetlający powitanie*/#include <stdio.h>int main(){    //deklarujemy tablicę znaków    char imie[] = "Jan";        printf("Hello %s!n", imie); //Wyświetlanie powitania        //Zwracamy wartość funkcji main    return 0;}

s01e04-hello_variables.c

Wiemy już, że możemy łączyć ciągi znaków ze zmiennymi i wyświetlać je na ekranie. Poniższy program przedstawia pozostałe możliwości wyświetlania danych wraz z prezentacją innych typów danych niż dotychczas poznane char (znak), char[] (tablica znaków) i int (liczba całkowita).

Nowe typy zmiennych to:

unsigned int (int bez znaku, czyli liczba całkowita dodatnia)
signed int (int ze znakiem)
float (liczba zmiennoprzecinkowa)
double (liczba zmiennoprzecinkowa podwójnej precyzji)

Podczas korzystania z polecenia printf stosujemy wtedy następujące fragmenty:

%c – znak (c – char)
%s – ciąg znaków (s – string)
%d lub %i – liczba całkowita (d – digit, i – integer)
%f – liczba zmiennoprzecinkowa (f – float)

#include <stdio.h>int main(){    //deklarujemy zmienne    char imie[] = "Jan";    printf("string: %sn", imie);        char litera = 'q';    printf("char: %cn", litera);        char liczba_char = 113; //całkowita 8 bitów    printf("char_c: %cn", liczba_char); //litera q    printf("char_d: %dn", liczba_char); //liczba 113        int liczba_int = 15; //całkowita 32 bity    printf("int: %dn", liczba_int);    unsigned int liczba_uint = 214; //całkowita bez znaku    printf("unsigned int: %dn", liczba_uint);    signed int liczba_sint = -12; //całkowita ze znakiem    printf("signed int: %dn", liczba_sint);        float zmiennoprzecinkowa_float = 7.3; //4 bajty    printf("float: %fn", zmiennoprzecinkowa_float); //wyświetli 7.300000    double zmiennoprzecinkowa_double = 9.87; //8 bajtów    printf("double: %fn", zmiennoprzecinkowa_double); //wyświetli 9.870000        //Zwracamy wartość funkcji main    return 0;}

Podczas zajęć pojawiło się pytanie o sens stosowania float, kiedy double wydaje się być lepszym rozwiązaniem – ma 8 bajtów, czyli pomieści znacznie więcej informacji o zmiennej. Póki projektujemy proste aplikacje nie ma to większego znaczenia i z powodzeniem możemy stosować oba typy zamiennie, a dla pewności zawsze stosować double. Kiedy jednak nasza aplikacja musi krytycznie podchodzić do zarządzania pamięcią i szybkością działania należy zwrócić uwagę, aby używać „mniejszych” typów danych (np. float zamiast double, czy short int zamiast int) gdzie jest to tylko możliwe. Język C bardzo często używany jest właśnie wtedy, gdy zależy nam i na jednym, i na drugim. Po skompilowaniu naszego programu może się okazać, że proste zsumowanie dwóch wartości zajmie nam niepotrzebnie dwa razy więcej cykli maszynowych.

s01e05-hello_variables_extended.c

W kolejnym programie dodajemy kolejny klocek do naszego programu. W poleceniu printf pojawił się znacznik t oznaczający znak tabulacji. Dzięki niemu możemy uporządkować wyświetlany tekst w kolumnach.

Na końcu pojawił się również enigmatycznie wyglądający fragment %6.3f. Oznacza on, że daną typu float należy wyświetlić z dokładnością do trzech miejsc po przecinku i wyświetlić łącznie sześć znaków. Dlatego dla zmiennej definiowanej jako 3.1416 wyświetlone zostanie _3.142, gdzie _ (podkreślenie) oznacza spację.

#include <stdio.h>int main(){    //deklarujemy i wyświetlamy zmienne    char imie[] = "Jan";    printf("string:tt%sn", imie);    double zmienna = 3.1416;    printf("double_z:t%6.3fn",zmienna);        //Zwracamy wartość funkcji main    return 0;}

s01e06-printf.c

Poza użytymi już wcześniej znakami nowej linii (n) i tabulacji (t) używamy również:

” – do wyświetlenia cudzysłowu
\ – do wyświetlenia znaku odwróconego ukośnika

#include <stdio.h>int main(){    printf(""Pierwsza linijkandruga linijkan"");    printf(""Tabulacje:t1t2t3n"");    printf(""Cudzysłów ""poprzedzamy znakiem \ (backslash)"" - pamiętaj!n"");        return 0;}

s01e07-printf-liczby.c

W języku C obowiązuje prosta arytmetyka. Poniższy przykład prezentuje podstawowe działania na zmiennych

Jan Bartnik