IUJCE
Přednáška č. 1
Úvod do předmětu Cíle předmětu:
• •
programování v C na vyšší úrovni základy objektově orientovaného programovaní v (C++, C#)
Náplň předmětu
1. Bitové operace, rekuze, paměťové třídy a typové modifikátory 2. Pointery, pole a pointery, pointerová aritmetika, funkce pro práci s řetězci, pointery na funkce 3. Struktury, uniony – principy, použití, zapouzdření dat 4. Velké projekty v C – překlad programů z více souborů, hlavičkové soubory, ochrana dat, knihovny funkcí 5. Dynamická alokace paměti, program v paměti počítače – heap, zásobník 6. Datové struktury – spojový seznam, zásobník, fronta. Principy, využití, různé způsoby implementace. Další datové struktury – hash tabulky, binární stromy 7. Přechod k OOP – od C k C++, úvod do tříd, tvorba vlastních objektů, konstruktory a destruktory – úvod 8. Neobjektové C++ – I/O systém, odlišnosti od C. Dynamická alokace paměti (new, delete). Přetěžování funkcí. 9. Dědičnost, kopírovací konstruktory, přetěžování operátorů. 10. Ošetřování chyb programech, techniky ladění, výjimky v C++. 11. Dynamická identifikace typů, operátory přetypování, prostory jmen 12. Virtuální funkce, přetěžování operátorů 13. Šablony, Knihovna STL – vektory, řetězce, datové struktury 14. Jazyk C# – úvod do platformy .NET, odlišnost od C++ Literatura doporučená
• • •
Záznamy přednášek Herout P.: Učebnice jazyka C, Nakladatelství KOPP, 2004, IV. přepracované vydání Archem, T.: Myslíme v jazyku C#, Grada Publishing, Praha 2000, ISBN 80-247-03017
Literatura doplňková
• • • • •
Schildt, H.:Nauč se sám C++, SoftPress, 2001, ISBN: 80-86497-13-5 Prata, S.: Mistrovství v C++, 2. aktualizované vydání, Computer Press, Praha 2004, ISBN 80-251-0098-7 Eckel, B.: Myslíme v jazyku C++, Grada Publishing, Praha 2000, ISBN 80-247-90092 Eckel, B.: Myslíme v jazyku C++ 2.díl - knihovna zkušeného programátora, Grada Publishing, Praha 2005, 80-247-1015-3 Robinson, S.: C# Programujeme profesionálně, Computer Press, 2004, ISBN 80-2510085-5
1
IUJCE
Přednáška č. 1
Změny a novinky Deklarace vs. definice
•
Minulý semestr int Promenna; int Funkce(int Argument); int Funkce(int Argument) { return 2*Argument; }
•
// deklarace promenne // deklarace funkce // definice funkce
Nově – sjednocení terminologie → proměnná záměna definice a deklarace int Promenna; int Funkce(int Argument); int Funkce(int Argument) { return 2*Argument; }
// definice promenne // deklarace funkce // definice funkce
Pravidla pro vytváření identifikátorů
•
•
možnosti o jak nás napadne o systém vlastní „tovární“ – Maďarská notace, Pascal and Camel casing Maďarská notace o podrobně na http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/enus/dnvs600/html/hunganotat.asp o Dnes relativně zastaralé, použito např. v Microsoft Win32 SDK o Princip: před název proměnné údaj o jejím typu o příklady: f w ch p sz st h
Flag (Boolean, logical). If qualifier is used, it should describe the true state of the flag. Word with arbitrary contents. Character, usually in ASCII text. Pointer Pointer to first character of a zero terminated string. Pointer to a string. First byte is the count of characters cch. pp (in heap).
#include "sy.h" extern int *rgwDic; extern int bsyMac; struct SY *PsySz(char sz[]); { char *pch; int cch; struct SY *psy, *PsyCreate(); int *pbsy; int cwSz; unsigned wHash=0; pch=sz; while (*pch!=0
2
IUJCE
Přednáška č. 1 wHash=(wHash<>11+*pch++; cch=pch-sz; pbsy=&rgbsyHash[(wHash&077777)%cwHash]; for (; *pbsy!=0; pbsy = &psy->bsyNext)
•
… Pascal a Camel casing o podrobně na http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/enus/vsent7/html/vxconcodingtechniques.asp o Moderní – použito Java, C# o Pascal casing – složeniny , první písmena slov velká NejakyDlouhyIdentifikator
o Camel casing – jako pascal, ale malé první pípmeno nejakyDlouhyIdentifikator
•
o V C# knihovnách: funkce – pascal casing proměnné – camel casing Ideální v C, C++ = kombinace o prefixy proměnných f – logická proměnná p – pointer sz – řetězec („zero terminated“) o dále identifikátory jako v C# knihovnách
Řešené příklady na přednáškách
•
příklady označené # budou přednášejícím celé řešeny přímo během přednášky.
Bitové operace • • •
práce s informací na nejnižší úrovni → po bitech nutné znát vnitřní reprezentaci datových typů!!! → použití jen na celá čísla použití – „zhušťování“ informace, logika CPU, OS o na PC u „velkých“ aplikací dnes omezeně o často při programování MCU (málo paměti, bitový procesor) a komunikačních úloh PC – periférie (např. zařízení připojené přes COM)
Bitové operátory •
jen na celočíselné dat. typy – definovány pro int
Binární – AND, OR, XOR
• • • •
bitový součet | bitový součin & bitový součet modulo 2 (XOR) ^ Pravdivostní tabulka A 0
B 0
A | B 0
A & B 0
A ^ B 0
3
IUJCE
Přednáška č. 1 0 1 1
•
1 0 1
1 1 1
0 0 1
1 1 0
Příklad unsigned char A = 189; // unsigned char B = 90; // unsigned char C,D,E; C = A | B; D = A & B; E = A ^ B;
1011 1101 0101 1010
// C = 1111 1111 = 255 // D = 0001 1000 = 24 // E = 1110 0111 = 231
Binární – posuvy
•
posun vlevo << o syntaxe: Operand << n o sémantika: bitově posune Operand o n pozic vlevo, zprava jsou doplňovány 0 o příklad: unsigned char A = 5, X; X = A << 2; // X = 20 // 5 = 00000101 // 20 = 00010100
•
o posun u 1 pozici vlevo = násobení operandu 2 logický posun vpravo >> o syntaxe: Operand >> n o sémantika: bitově posune Operand o n pozic vpravo, zleva jsou doplňovány 0 o příklad: unsigned char A = 5, X; X = A >> 1; // X = 2 // 5 = 00000101 // 2 = 00000010
o posun u 1 pozici vlevo = celočíselné dělení operandu 2 Poznámky
•
•
sdružené varianty ke všem binárním logickým operátorům o X |= Y // X = X | Y o X &= Y // X = X & Y // X = X ^ Y o X ^= Y // X = X >> n o X >>= n o X <<= n // X = X << n pozor na rozdíl logické – bitové operátory!!! unsigned char A = 189; // unsigned char B = 90; // unsigned char C, D; C C D D
= = = =
A A A A
| B; || B; & B; && B;
// // // //
4
1011 1101 0101 1010
C C D D
= = = =
255 1 24 1
IUJCE
Přednáška č. 1
Unární
•
bitová negace ~ o převrátí hodnoty všech bitů v operandu (0 za 1 a naopak) o příklad: C = ~0x0F;
•
// C = 0xF0
opět pozor na rozdíl ! a ~
Využití bitových operací Maskování
•
• •
= postup pro cílenou manipulaci s bity v čísle prostřednictvím tzv. masky, např.: o vynulování horních tří bytů v čísle typu int (32 b) o negace prvního, třetího a sedmého bitu v čísle unsigned char maska = (obvykle) konstanta s vhodně nastavenými bity využívá se vlastností logických funkcí: X 0 1 0 1
•
maska 0 0 1 1
X | maska 0 1 1 1
X & maska 0 0 0 1
X ^ maska 0 1 1 0
o OR: maska = 1 → bit do 1, maska = 0 → bit ponechán beze změny o AND: maska = 0 → bit do 0, maska = 1 → bit ponechán beze změny o XOR: maska = 1 → bit negován, maska = 0 → bit ponechán beze změny Příklad: Vynulujte v 8b čísle X horní půlbyte (nibble) X &= 0x0F;
# Příklad:
•
Napište dvě funkce pro kódování a dekódování čtyř 8b čísel do jednoho čísla 32 #include <stdio.h> unsigned int Koduj(unsigned char b1, unsigned char b2, unsigned char b3, unsigned char b4) { unsigned int temp; temp temp temp temp
= b1; |= (unsigned int)b2 << 8; |= (unsigned int)b3 << 16; |= (unsigned int)b4 << 24;
return temp; } void Dekoduj(unsigned unsigned { *b1 = (unsigned *b2 = (unsigned
int co, unsigned char *b1, unsigned char *b2, char *b3, unsigned char *b4) char)((0x000000FF & co)); char)((0x0000FF00 & co) >> 8);
5
IUJCE
Přednáška č. 1 *b3 = (unsigned char)((0x00FF0000 & co) >> 16); *b4 = (unsigned char)((0xFF000000 & co) >> 24); } int main(void) { unsigned char a = 1, b = 2, c = 3, d = 4; unsigned char aa, bb, cc, dd; unsigned int cislo; cislo = Koduj(a, b, c, d); // cislo bude 0x04030201 Dekoduj(cislo, &aa, &bb, &cc, &dd); return 0; }
Programování mikroprocesorů
•
manipulace s bity #define PA7 7 #define PA6 6 #define PA5 5 #define PA4 4 #define PA3 3 #define PA2 2 #define PA1 1 #define PA0 0 o PORTA = registr („proměnná“)
o nahození bitů do 1 (zbytek do 0) PORTA = (1<
o nahození bitů do 1 (zbytek ponechán) PORTA |= (1<
o shození bitů do 0 (zbytek do 1) PORTA = ~((1<
o shození bitů do 0 (zbytek ponechán) PORTA &= ~((1<
•
větvení dle bitu v registru X #define BIT 0x40 if (X & (1 << BIT)) { // akce } if (!(X & (1 << BIT)) { // akce }
// if (BIT == 1)
// if (BIT == 0)
Definice uživatelských datových typů I • • • •
pouze náhrada jmen vestavěných (základních) typů syntaxe: typedef StaryTyp JmenoNovehoTypu; použití: struktury (později), prefixy dat. typů zatím typicky: typedef unsigned int uint; uint Prom; void Funkce(uint Arg1, double Arg2)
6
IUJCE
Přednáška č. 1
Příkaz goto • •
příkaz nepodmíněného skoku (řídící struktura) syntaxe: prikaz1; goto label; prikaz2; | label: prikazN; o label = návěští, označuje místo skoku
• • •
skok → pouze uvnitř téže funkce o v praxi – pouze dopředu málo využívaný, lze se mu vyhnout – znak špatné konstrukce kódu příklad dobrého využítí – vnořené cykly: prikaz1; for(i=0; i<10; i++) { for(j=0; j<10; j++) { if(funkce(i,j) == ERROR) { goto konecObouCyklu; } } } konecObouCyklu: prikaz2; prikaz3; o složitější řešení: break + podmínka
Ternární operátor • •
podmíněný operátor syntaxe: bVyraz ? vyraz1 : vyraz2;
•
sémantika if (bVyraz) { vyraz1; } else { vyraz2; }
• •
typické použití: vyraz1 i vyraz2 přiřazují do stejné proměnné Př.: převod čísla na absolutní hodnotu int prom = 10; prom = (prom >= 0) ? prom : -prom;
•
další příklady (Herout): int a,b,c; a = (b == 2) ? 1 : 3; c = (a > b) ? a : b; (i == 1) ? a++ : b++;
Otázky • •
jaké znáte bitové operátory (slovně) a jak pracují? jaký je rozdíl mezi logickým a bitovým operátorem (funkce + zápis)?
7
IUJCE • • •
Přednáška č. 1 syntaxe a sémantika goto, k čemu je to dobré? syntaxe a sémantika typedef, k čemu je to dobré? syntaxe a sémantika ternárního operátoru, k čemu je to dobré?
8
