Theis Einstieg in C

Für Programmiereinsteiger geeignet
3. Auflage 2020
ISBN: 978-3-8362-7571-2
Verlag: Rheinwerk
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 436 Seiten

Reihe: Rheinwerk Computing

Mit diesem kleinschrittigen Lernkurs gelingt der Einstieg in die C-Programmierung mühelos. An vielen praxiserprobten Programmbeispielen werden die Grundlagen verständlich erklärt. Übungsaufgaben helfen dabei, das erworbene Wissen zu vertiefen und anzuwenden. Das Buch eignet sich auch bestens für Einsteiger ohne Programmierkenntnisse.

Aus dem Inhalt:

• Editor und Compiler einrichten
• Einführung in die Syntax
• Schleifen, Funktionen und Zeiger anwenden
• Daten dynamisch verwalten
• Auf Dateien und Verzeichnisse zugreifen
• Betriebssystem ansteuern
• Viele Praxistipps zur Fehlersuche
• Eine Datenbank mit SQLite aufbauen
• GUIs mit GTK+ entwickeln
• Raspberry Pi kennenlernen

Thomas Theis ist Dipl.-Ing. für Technische Informatik und arbeitet als Berater und Trainer. Seit vielen Jahren gibt er als EDV-Dozent Kurse in verschiedenen Programmiersprachen. Er ist Autor vieler erfolgreicher Fachbücher.

Autoren/Hrsg.

Theis, Thomas

Inhaltsverzeichnis

Materialien zum Buch ... 14  1.  Eine erste Einführung ... 15  1.1 ... Welche Vorteile bietet C? ... 15  1.2 ... Was benötige ich zum Programmieren? ... 16  1.3 ... Wie ist dieses Buch aufgebaut? ... 16  1.4 ... Wie sollten Sie mit diesem Buch arbeiten? ... 17  1.5 ... C-Standards ... 18  1.6 ... Ubuntu Linux unter Windows ... 18  2.  Unser erstes Programm ... 21  2.1 ... Wie gebe ich das Programm ein? ... 21  2.2 ... Was bedeuten die einzelnen Zeilen? ... 22  2.3 ... Das Programm wird gespeichert ... 23  2.4 ... Wie starte ich das fertige Programm? ... 24  2.5 ... Eine weitere Möglichkeit zum Starten ... 26  2.6 ... Kommentare sind wichtig ... 28  2.7 ... Eine Übungsaufgabe ... 29  3.  Verschiedene Arten von Daten ... 31  3.1 ... Daten bekannt machen und speichern ... 31  3.2 ... Wie gebe ich Daten auf dem Bildschirm aus? ... 33  3.3 ... Wie kann der Benutzer seine Daten per Tastatur eingeben? ... 34  3.4 ... Berechnungen mit Operatoren ... 36  3.5 ... Entwicklung eines Programms ... 38  3.6 ... Fehler suchen ... 39  3.7 ... Eine Übungsaufgabe ... 41  4.  Verschiedene Fälle in einem Programm ... 43  4.1 ... Eine einfache Bedingung mit »if« ... 43  4.2 ... Welche Bedingungen gibt es? ... 45  4.3 ... Zwei Möglichkeiten, mit »if« und »else« ... 46  4.4 ... Wie kann ich Bedingungen kombinieren? ... 47  4.5 ... Eine Übungsaufgabe ... 49  5.  Programmteile wiederholen ... 51  5.1 ... Regelmäßige Wiederholungen mit »for« ... 52  5.2 ... Bedingte Wiederholungen mit »do-while« ... 54  5.3 ... Besser vorher prüfen mit »while«? ... 56  5.4 ... Tabellen formatieren ... 59  5.5 ... Eine Übungsaufgabe zu Tabellen ... 60  5.6 ... Eine Übungsaufgabe zur Eingabekontrolle ... 61  6.  Programme übersichtlich aufteilen ... 63  6.1 ... Wie definiere ich eine Funktion? ... 63  6.2 ... Wie rufe ich eine Funktion auf? ... 65  6.3 ... Werte an eine Funktion übergeben ... 66  6.4 ... Ein Ergebnis von einer Funktion zurückerhalten ... 68  6.5 ... Eine Übungsaufgabe ... 69  7.  Große Datenmengen speichern ... 71  7.1 ... Felder erzeugen und mit Daten füllen ... 71  7.2 ... Wie gebe ich die Daten aus? ... 73  7.3 ... Wie kann der Benutzer ein Feld füllen? ... 74  7.4 ... Eine Übungsaufgabe ... 76  8.  Zeichen und Texte speichern ... 77  8.1 ... Zeichenketten erzeugen und füllen ... 77  8.2 ... Wie gebe ich eine Zeichenkette aus? ... 79  8.3 ... Wie kann der Benutzer eine Zeichenkette füllen? ... 80  8.4 ... Mehrere Zeichenketten ... 81  8.5 ... Wie kann ich Zeichenketten formatieren? ... 82  8.6 ... Eine Übungsaufgabe ... 83  9.  Indirekter Zugriff mit Zeigern ... 85  9.1 ... Wie arbeite ich mit Zeigern und Adressen? ... 85  9.2 ... Wie nutze ich Zeiger bei Funktionen? ... 87  9.3 ... Wir zeigen auf Felder ... 88  9.4 ... Eine Übungsaufgabe ... 90

10.  Unterschiedliche Daten zusammenfassen ... 93  10.1 ... Strukturen definieren ... 93  10.2 ... Wie erzeuge ich Strukturdaten? ... 94  10.3 ... Wie gebe ich die Daten aus? ... 95  10.4 ... Wie kann der Benutzer Strukturen füllen? ... 96  10.5 ... Mehrere Strukturdaten ... 98  10.6 ... Wie übergebe ich Strukturdaten? ... 99  10.7 ... Eine Übungsaufgabe ... 102

11.  Daten auf der Festplatte ... 105  11.1 ... Wie speichere ich Daten auf der Festplatte? ... 105  11.2 ... Wie lese ich Daten von der Festplatte? ... 108  11.3 ... Eine Übungsaufgabe ... 110

12.  Eine Vertiefung der bisherigen Themen ... 111  12.1 ... Verschiedene Arten von Daten ... 111  12.2 ... Verschiedene Fälle in einem Programm ... 129  12.3 ... Programmteile wiederholen ... 137  12.4 ... Programme übersichtlich aufteilen ... 145  12.5 ... Große Datenmengen speichern ... 156  12.6 ... Zeichen und Texte speichern ... 174  12.7 ... Indirekter Zugriff mit Zeigern ... 200  12.8 ... Unterschiedliche Daten zusammenfassen ... 202  12.9 ... Daten auf der Festplatte ... 207

13.  Daten dynamisch im Speicher verwalten ... 227  13.1 ... Warum benötige ich dynamische Felder? ... 227  13.2 ... Eine Datenreihe dynamisch speichern ... 228  13.3 ... Die Größe eines dynamischen Felds ändern ... 230  13.4 ... Eine Tabelle dynamisch speichern ... 232  13.5 ... Wie übergebe ich ein dynamisches Feld an eine Funktion? ... 235

14.  Arbeiten mit Zahlen ... 241  14.1 ... Winkelfunktionen ... 241  14.2 ... Runden, Nachkommastellen, Modulo ... 243  14.3 ... Weitere mathematische Funktionen ... 245  14.4 ... Komplexe Zahlen darstellen ... 246  14.5 ... Rechnen mit komplexen Zahlen ... 248  14.6 ... Weitere Funktionen für komplexe Zahlen ... 250  14.7 ... Bit-Operatoren ... 252  14.8 ... Umwandlung von Dualzahlen ... 255  14.9 ... Bitfelder ... 258

15.  Präprozessor-Anweisungen ... 261  15.1 ... Einbinden von Dateien ... 261  15.2 ... Definitionen und Makros ... 262  15.3 ... Definitionen und Verzweigungen ... 264  15.4 ... Eine Systemweiche ... 266

16.  Zugriff auf Dateien und Verzeichnisse ... 269  16.1 ... Attribute von Dateien und Verzeichnissen ... 269  16.2 ... Zugriffsrechte ändern ... 273  16.3 ... Inhalt eines Verzeichnisses ... 275  16.4 ... Inhalt eines Verzeichnisbaums ... 278  16.5 ... Dateien ändern ... 280  16.6 ... Verzeichnisse ändern ... 281

17.  Umgang mit Datum und Uhrzeit ... 283  17.1 ... Weltzeit ausgeben ... 283  17.2 ... Lokale Zeit ausgeben und formatieren ... 285  17.3 ... Zeitangaben erzeugen ... 287  17.4 ... Zeitspanne messen ... 289  17.5 ... Zeit abwarten ... 291  17.6 ... Alter berechnen ... 292

18.  Kommunikation mit dem Betriebssystem ... 295  18.1 ... Wie übergebe ich Daten an ein Programm? ... 295  18.2 ... Wie nutze ich die Rückgabe eines Programms? ... 297  18.3 ... Systemkommandos ausführen ... 299

19.  Datenbanken ... 301  19.1 ... Aufbau einer Datenbank ... 301  19.2 ... Datenbanken mit SQLite ... 302  19.3 ... Datenbank und Tabelle erzeugen ... 303  19.4 ... Datensätze einfügen ... 305  19.5 ... Anzeigen der Datensätze ... 307  19.6 ... Auswahl von Datensätzen und Feldern ... 309  19.7 ... Auswahl mit Platzhaltern ... 312  19.8 ... Auswahl nach Eingabe ... 314  19.9 ... Sortieren der Ausgabe ... 316  19.10 ... Ändern von Datensätzen ... 318  19.11 ... Löschen von Datensätzen ... 319

20.  Beispielprojekte ... 323  20.1 ... Lernspiel: Hauptstädte der EU ... 323  20.2 ... Lernspiel: Kopfrechnen ... 329  20.3 ... Ausgabe von Morsezeichen ... 337  20.4 ... Spiel Mastermind ... 344

21.  Grafische Benutzeroberflächen mit GTK+ ... 351  21.1 ... Datentypen der »Glib« ... 352  21.2 ... Zeichenketten mit »GString« ... 353  21.3 ... Felder mit GArray ... 355  21.4 ... Die erste Benutzeroberfläche ... 361  21.5 ... Eigenschaften setzen und abrufen ... 364  21.6 ... Ereignisfunktionen ... 365  21.7 ... Positionierung von Widgets ... 367  21.8 ... Auswahl- und Eingabe-Widgets ... 369  A.  Installationen ... 375  B.  Hilfestellungen und Übersichten ... 399  C.  Lösungen der Übungsaufgaben ... 411  Index ... 425

Leseproben

12    Eine Vertiefung der bisherigen Themen

Sie können die wichtigen Begriffe nun einordnen. In diesem Kapitel schauen wir uns genauer an, was wir bereits erarbeitet haben. Wie verbinden Sie die verschiedenen Elemente miteinander?

In den vorangegangenen Kapiteln haben wir die wichtigen Begriffe der Programmierung mit C anhand eines anschaulichen Beispiels aus dem Alltag besprochen. In diesem Kapitel werde ich sie noch einmal allgemeiner und ausführlicher erläutern.

12.1    Verschiedene Arten von Daten

In diesem Abschnitt lernen Sie die Datentypen und Operatoren in ihrer Gesamtheit kennen. Es geht auch um verwandte Themen wie Konstanten, zufällige Zahlen und vieles mehr.

12.1.1    Mehrere Daten auf einmal einlesen

Sie können mithilfe der Funktion scanf() mehrere Daten auf einmal einlesen. Zur Vereinfachung für den Benutzer kann die Dateneingabe in einer vorbestimmten Form stattfinden. Außerdem können Sie feststellen, wie viele Daten erfolgreich eingelesen werden. Diese Information können Sie zum Beispiel für die Steuerung einer Schleife verwenden.

Ein Beispiel:

#include
int main()
{
int tag, monat, jahr, anzahl;

/* Eingabe mit Standard-Trennzeichen */
printf("Bitte geben Sie Tag, Monat und Jahr ein\n");
printf("Trennung mit Leerzeichen, Tab oder Return:\n");
anzahl = scanf("%d%d%d", &tag, &monat, &jahr);
printf("Datum: %d.%d.%d\n", tag, monat, jahr);
printf("Gelesen: %d\n\n", anzahl);

/* Eingabe mit Formatangabe */
printf("Bitte geben Sie Tag, Monat und Jahr ein\n");
printf("in der Form T.M.J:\n");
anzahl = scanf("%d.%d.%d", &tag, &monat, &jahr);
printf("Datum: %d.%d.%d\n", tag, monat, jahr);
printf("Gelesen: %d\n\n", anzahl);

return 0;
}

Listing 12.1    Datei »daten_ein_mehrere.c«

Der Benutzer soll drei Zahlen auf einmal eingeben, nämlich Tag, Monat und Jahr eines Datums.

• Im ersten Fall soll er eines der sogenannten Whitespace-Zeichen, also eines der Standardzeichen zur Trennung von einzelnen Werten, verwenden: die Leertaste für ein Leerzeichen, die Taste (ê) für ein Tabulatorzeichen oder die Taste (¢). Dazu werden bei scanf() drei Platzhalter angegeben, ohne weitere Leerzeichen oder andere Zeichen davor, dazwischen oder dahinter. Es folgen die drei Variablen, in denen die Werte der Reihe nach gespeichert werden.

• Im zweiten Fall muss das Datum in üblicher Form eingegeben werden, die drei Werte müssen also durch Punkte getrennt werden. Dazu werden bei scanf() jeweils Punkte zwischen die drei Platzhalter gesetzt. Das Programm erkennt anhand des Punkts innerhalb der eingegebenen Daten, dass nun der nächste Wert folgt.

Die Funktion scanf() besitzt auch einen Rückgabewert. Dabei handelt es sich um die Anzahl an erfolgreich eingelesenen Werten. Diese Anzahl wird hier zur Kontrolle ausgegeben, zusammen mit der Datumsangabe.

Die Ausgabe des Programms, mit Eingaben des Benutzers:

Bitte geben Sie Tag, Monat und Jahr ein
Trennung mit Leerzeichen, Tab oder Return:
15 12 2019
Datum: 15.12.2019
Gelesen: 3
Bitte geben Sie Tag, Monat und Jahr ein
in der Form T.M.J:
15.12.2019
Datum: 15.12.2019
Gelesen: 3

12.1.2    Datentypen für ganze Zahlen

Ganze Zahlen haben wir bisher in Variablen des Datentyps int gespeichert. Dies genügt für viele Zwecke. In C gibt es aber noch weitere Datentypen für ganze Zahlen, die sich nach ihrem Wertebereich und ihrem Speicherbedarf unterscheiden.

Was ist noch zu beachten?

• Die Grenzen der Wertebereiche werden mithilfe einer Reihe von Konstanten angegeben, die in der Headerdatei limits.h stehen.

• Andere Datentypen erfordern teilweise andere Platzhalter für die Ein- und Ausgabe.

• Der Operator sizeof dient zur Ermittlung des Speicherbedarfs eines Datentyps, einer Variablen, eines ganzen Felds oder einer Struktur. Falls Sie eine int-Variable a deklariert haben, so können Sie ihren Speicherbedarf sowohl mit sizeof(int) als auch mit sizeof(a) ermitteln. sizeof liefert einen Wert des Typs unsigned long. Diesen sollten Sie mit dem Platzhalter %lu ausgeben.

• Ganze Zahlen können nicht nur im Dezimalsystem (zur Basis 10), sondern auch im Oktalsystem (zur Basis 8) oder im Hexadezimalsystem (zur Basis 16) ausgegeben werden. In Abschnitt 14.8 werden wir mit Zahlen im Dualsystem (zur Basis 2) arbeiten.

Damit Sie eine Übersicht über die Datentypen für ganze Zahlen erhalten, sehen Sie zunächst in Abbildung 12.1 die Ausgabe des folgenden Programms unter einem 64-Bit-Ubuntu Linux.

Abbildung 12.1    Datentypen für ganze Zahlen

Es folgt das Programm:

#include
#include

int main()
{
/* Wertebereiche, Speichergrößen */
printf("char: %lu Byte %d ... %d\n",
sizeof(char), CHAR_MIN, CHAR_MAX);
printf("unsigned char: %lu Byte %d ... %u\n\n",
sizeof(unsigned char), 0, UCHAR_MAX);

printf("short: %lu Byte %d ... %d\n",
sizeof(short), SHRT_MIN, SHRT_MAX);
printf("unsigned short: %lu Byte %d ... %u\n\n",
sizeof(unsigned short), 0, USHRT_MAX);

printf("int: %lu Byte %d ... %d\n",
sizeof(int), INT_MIN, INT_MAX);
printf("unsigned int: %lu Byte %d ... %u\n\n",
sizeof(unsigned int), 0, UINT_MAX);

printf("long: %lu Byte %ld ... %ld\n",
sizeof(long), LONG_MIN, LONG_MAX);
printf("unsigned long: %lu Byte %d ... %lu\n\n",
sizeof(unsigned long), 0, ULONG_MAX);

printf("long long: %lu Byte %lld ... %lld\n",
sizeof(long long), LLONG_MIN, LLONG_MAX);
printf("unsigned long long: %lu Byte %d ... %llu\n\n",
sizeof(unsigned long long), 0, ULLONG_MAX);

/* Andere Zahlensysteme */
printf("Oktal: %o + 1 = %o, %o + 1 = %o\n", 31, 32, 255, 256);
printf("Hexadezimal: %X + 1 = %X, %X + 1 = %X\n",
31, 32, 255, 256);

return 0;
}

Listing 12.2    Datei »daten_typ_ganz.c«

Bisher haben wir den Datentyp char für Zeichen verwendet. Intern werden diese Zeichen als Zahlen gespeichert. Es gibt eine Codetabelle, in der zu jedem Zeichen die entsprechende Zahl steht. Wir können diese Zahl auch für jedes Zeichen ausgeben (dazu mehr in Abschnitt 12.6.2).

Die Datentypen short, long und long long stehen für kurze, lange und sehr lange Ganzzahlen. Die Platzhalter sind %ld für long und...

Über Autor(innen)

Theis, Thomas
Thomas Theis ist Dipl.-Ing. für Technische Informatik und arbeitet als Berater und Trainer. Seit vielen Jahren gibt er als EDV-Dozent Kurse in verschiedenen Programmiersprachen. Er ist Autor vieler erfolgreicher Fachbücher.