Nota di Copyright

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Fondamenti di Informatica

© 2001 Pier Luca Montessoro, Davide Pierattoni 1 (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)

Fondamenti di Informatica - Linguaggio C - Compilazione, linking e preprocessor

FONDAMENTI DI INFORMATICA

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Ing. DAVIDE PIERATTONI

Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

Linguaggio C

Compilazione, linking e preprocessor

© 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 2 Questo insieme d i trasparenze ( detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi , ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione , video, audio, musica e testo) sono d i proprietà degli autori prof . Pier Luca Montessoro e ing. Davide Pierattoni, Università degli Studi di Udine.

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Nota di Copyright

Programma sorgente, compilatore, file oggetto, file eseguibile

programma sorgente (uno o più file ASCII)

compilatore

file oggetto (binari )

librerie (simili ai file oggetto )

file eseguibile (binario)

...

linker

...

Compilazione

• Il C è un linguaggio di alto livello: la descrizione dei comandi da eseguire è molto astratta, se confrontata con il linguaggio macchina o l’assembler

• Il C è un linguaggio compilato: un programma, detto compilatore, traduce uno o più file ASCII contenenti i comandi in C in un unico file con la sequenza di istruzioni in codice macchina

• A differenza dei linguaggi interpretati, la traduzione avviene una volta per tutte, e non a “runtime”

• Il C è un linguaggio portabile: a partire da un unico file sorgente, è possibile generare programmi eseguibili per architetture hardware diverse

Compilazione

programma sorgente (uno o più file ASCII)

Compilatore UNIX

file eseguibile per UNIX

...

Linker UNIX

Compilatore Win32

Librerie UNIX

file eseguibile per Win32 Linker Win32 _Librerie

Win32

File oggetto (binari) File oggetto (binari)

Portabilità

• La portabilità del codice deriva dal fatto che i linguaggi di alto livello sono standardizzati

• Il linguaggio C, nella versione standard ANSI, consente di scrivere programmi portabili sulla maggioranza delle architetture hardware esistenti

• Sono disponibili compilatori e ambienti di sviluppo C (IDE: Integrated Development Environment) per tutte le piattaforme software (DOS/Win32, UNIX, Linux, MacOS, VMS, Solaris…)

• La dipendenza dal sistema operativo è tuttavia sensibile nelle procedure di basso livello (chiamate di sistema, I/O su dispositivi periferici...)

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Fondamenti di Informatica

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Linking

• Il compilatore genera una traduzione in uno o più file oggetto, privi dei comandi di interfacciamento con l’hardware e il sistema operativo

• Tali comandi sono disponibili in formato eseguibile nelle librerie di sistema: queste contengono parti di programma di uso comune, disponibili già compilate

• Il collegamento tra i file oggetto e i file di libreria da essi richiesti viene effettuato dal linker

• Il linker genera un file eseguibile contenente le parti di codice macchina copiate dalle librerie (linking statico), oppure dei collegamenti dinamici alle librerie necessarie (linking dinamico, es. le DLL in Win32)

Il preprocessor

• Prima della compilazione vera e propria, ogni sorgente C viene analizzato dal preprocessor

• Il preprocessor interpreta ed esegue tutti i comandi (o direttive) corrispondenti alle righe di codice introdotte dal carattere #

• Le funzionalità del preprocessor sono:

– inclusione di file (direttive #include) – sostituzione delle macro (direttive #define) – macro dotate di argomenti

– compilazione condizionale

Inclusione di file

• Ogni linea di codice della forma

#include <nomefile>

viene sostituita con il contenuto del file nomefile

• Se il nome del file è racchiuso tra apici,

#include "nomefile"

la ricerca del file avviene nella stessa directory in cui è presente il file sorgente

• Nel caso di una direttiva #include <nomefile>, la ricerca del file da includere avviene in genere nel direttorio in cui risiedono gli header file delle librerie

Inclusione di file

• Le direttive di inclusione più frequenti sono quelle relative agli header file delle librerie

• La direttiva #include <stdio.h> consente di includere nel file sorgente tutti i prototipi di funzione e i tipi di dati dichiarati nell’header file stdio.h

• L’inclusione permette anche di raggruppare in un file unico tutte le dichiarazioni relative a programmi complessi e/o distribuiti su più file sorgenti

Coerenza nelle dichiarazioni e definizioni delle variabili

#include < stdio.h>

#include " pippo.h"

float x;

int main() {

int k = funzione_1();

x = PIGRECO;

…

/* pippo2.c */

#include < stdio.h>

#include " pippo.h"

extern float x;

int funzione_1(void)

{

float y = 2 * PIGRECO;

x = y + 4;

… /* pippo.h */

#define PIGRECO 3.14 int funzione_1 ( void);

...

Sostituzione delle macro

• Una definizione della forma

#define nome testo_da_sostituire è la sostituzione di macro più semplice

• Tutte le successive occorrenze di nome vengono sostituite con testo_da_sostituire

• Lo scope (visibilità) della sostituzione va dal punto in cui compare la direttiva fino alla fine del file sorgente

• Qualsiasi nome può essere sostituito con qualsiasi testo:

#define forever for ( ; ; )

#define PIGRECO 3.14

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Macro dotate di argomenti

• Una sostituzione più complessa può essere

#define max(A, B) ((A) > (B) ? (A) : (B))

• max è una macro dotata di argomenti, anche se assomiglia a una chiamata di funzione

• In tale caso, ogni occorrenza di un parametro formale viene rimpiazzata con il corrispondente parametro reale

• Pertanto nel file sorgente la linea:

x = max(p+q, r+s);

viene espansa nel codice

x = ((p+q) > (r+s) ? (p+q) : (r+s));

Sostituzione delle macro

• Le sostituzioni avvengono soltanto sui token

• I parametri formali all’interno di stringhe tra apici non vengono sostituiti

• Quindi se YES è un nome definito da

#define YES 1

la sua occorrenza in printf ("YES"); resta inalterata

Sostituzione delle macro

• La definizione di un nome può essere annullata con la direttiva #undef

• #undef può essere utile per assicurarsi che una funzione sia definita come tale, e non come una macro

• Ad esempio:

#undef getchar ...

int getchar (void) { … }

garantisce che nel sorgente non vi sia alcuna macro dal nome getchar, in quanto getchar è già il nome di una funzione di libreria

Macro

• Una macro è dunque una forma compatta in grado di rappresentare espressioni complesse o insiemi di istruzioni mediante parametri

• Le macro più semplici sono prive di parametri, e si usano per definire costanti simboliche

• Le macro dotate di parametri possono talvolta evitare la creazione di funzioni, specie quelle soggette a frequenti chiamate durante l’esecuzione

• Alcune funzioni di libreria vengono implementate con delle macro, per velocizzare l’esecuzione dei programmi più complessi

Compilazione condizionale

• Alcune direttive consentono il controllo dell’attività di preprocessing

• E’ possibile inserire o eliminare segmenti di codice in modo selettivo, in base al valore di determinate condizioni durante la compilazione

• La direttiva #if valuta un’espressione costante intera: se questa è ≠≠ 0, le linee di codice tra #if e il successivo #endif vengono incluse nella compilazione #define VERBOSE 1

#if VERBOSE

<blocco di codice>

#endif

Compilazione condizionale

• Costrutti condizionali più articolati, del tipo

“if…then…else”, si ottengono con le direttive #if,

#else e #elif

• In un sorgente portabile su più piattaforme software è frequente trovare istruzioni del tipo:

#define SYSTEM <nome_del_sistema_operativo>

…

#if SYSTEM == UNIX

#define HEADER "unix.h"

#elif SYSTEM == MSDOS

#define HEADER "msdos .h"

#else

#define HEADER == "default.h"

#endif

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Fondamenti di Informatica

Compilazione condizionale

• Le direttive #ifdef e #ifndef controllano se un particolare nome è già stato definito

#ifdef DEBUG

<istruzioni di debug: stampa di variabili...>

#endif

#ifndef HEADER

#define HEADER "default.h"

#endif

Nota di Copyright

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Linguaggio C

Compilazione, linking e preprocessor

Nota di Copyright

Programma sorgente, compilatore, file oggetto, file eseguibile

...

...

...

Compilazione

Compilazione

...

Portabilità

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© 2001 Pier Luca Montessoro, Davide Pierattoni 2 (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)

Linking

Il preprocessor

Inclusione di file

Inclusione di file

Sostituzione delle macro

Fondamenti di Informatica

© 2001 Pier Luca Montessoro, Davide Pierattoni 3 (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)

Macro dotate di argomenti

Sostituzione delle macro

Sostituzione delle macro

Macro

Compilazione condizionale

Compilazione condizionale

Fondamenti di Informatica

© 2001 Pier Luca Montessoro, Davide Pierattoni 4 (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)

Compilazione condizionale