Programma sorgente, compilatore, file oggetto, file eseguibile

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FONDAMENTI DI INFORMATICA

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Ing. DAVIDE PIERATTONI

Facoltà di Ingegneria

Università degli Studi di Udine

Linguaggio C

Compilazione, linking e preprocessor

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Nota di Copyright

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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

...

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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

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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)

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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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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)

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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

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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

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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

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/* pippo1.c */

#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);

...

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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));

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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

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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

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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

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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>

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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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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

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