Einführung in die Programmiersprache C - Ein paar Worte zu C ...

Einheit 

Einführung in die Programmiersprache C 

Ein paar Worte zu C: Geschichte, Standards, Eigenschaften 

Kurs C/C++ Programmierung, WS 2008/2009 

Dipl.Inform. R. Spurk 

Arbeitsgruppe „Programmierung“ 

FR 6.2 Informatik 

R. Spurk (Informatik) Einführung in die Programmiersprache C WS08/09 1 / 11

K&R-C 

Heute gültige C Standards 

Einstiegsinfo: z.B. Varianten der Programmiersprache C (Wikipedia) 

☞ http://de.wikipedia.org/wiki/Varianten_der_ 

Programmiersprache_C 

• K&R-C: . . . die Variante, wie sie ursprünglich von den C-Erfindern Brian 

W. Kerninghan verfasst wurde 

☞ De-facto-Standard ☞ Dokument: 1te Auflage ihres Buches The C 

Programming Language (1978) 

• Phase: Weiterverbreitung von C mit Unix ( C Compiler Bestandteil von 

Unix (Quellen)), aber auch Ablösung als eigenständiger Compiler. ➩ 

Dialektbildung ➩ Problem: geringer werdende Portabilität ➩ 

Softwarehersteller fordern Normung von C ➩ 1983 Normungs-Beginn 

unter ANSI Kommittee X3J11 

☞ Ziel, eine „eindeutige und maschinenunabhängige Definition der 

Sprache C“ zu erarbeiten. 


C89 + C90 „ANSI C“ 


• 1989: Norm ANSI X3.159-1989 Programming Language C wird 

verabschiedet: C89 

• 1990: C89 + kleinere Änderungen von der ISO als ISO/IEC 9899:1990 

Norm übernommen: C90 

☞ bisherige de-facto Eigenschaften genormt, Unklarheiten beseitigt, 

aber auch neue Sprachmittel eingeführt: z.B. 

• Funktions-Prototypen, 

• leistungsfähiger Präprozessor, 

• neue Schlüsselwörter const, volatile, signed; 

• Funktionsumfang sowie Verhalten der Funktionen der zu C gehörigen 

Bibliotheken normiert; 

☞ ANSI/ISO C Standard-Bibliothek: „die C Lib“ 

Hinweis: GNU Compiler Collection: Standard C Lib ist Bestandteil der glibc 



C95, eine Erweiterung zu C90 

• Definition von Standard-Makros zur alternativen Schreibweise von 

Operatoren wie z.B. and statt &&; 

• Definition des Standard-Makros __STDC_VERSION__, das durch den 

Compiler vor einem Compilierunglauf gesetzt wird/ist, wenn er auf 

C90-Standard-Kompatibilität überprüft 

• hinzugefügt: Digraphen; 

• verbesserte Unterstützung für Multibyte- und „wide character“- 

Zeichensätze in die C-Bibliotheken; 



C99 (einschl. 3 technischer Korrekturen 2001, 2004 und 2007) „ISO C“ 

• einige aus C++ bekannte Erweiterungen nun in C; 

• Erweiterung: Ganzzahl-Typen um einen mindestens 64-Bit breiten Typ 

long long; 

• Erweiterung: Ganzzahl-Typen um Typen mit vorgegebener Mindestbreite 

wie z.B. int8_t oder uint32_t; 

• lokale Felder variabler Größe; 

• ein boolscher Datentyp _Bool 

• Alias-freie Zeiger (Schlüsselwort restrict); 

• innerhalb eines Blockes frei plazierbare Deklaration eines Bezeichners 

(☞ in C90 nur am Blockanfang); 

• Inline-Funktionen (Schlüsselwort inline) 

• Verbot des „impliziten int“ sowie Verbot impliziter 

Funktionsdeklarationen. 

• als Zeilenkommentar nun // zugelassen (wie in C++); 

• verbesserte Unterstützung für Internationale Zeichensätze; 

• . . . 


Vorteile durch Nutzung der ANSI/ISO C Standards 

Vorteile durch ANSI/ISO C Standards (1) 

• C Programm, das die von C99 vorgegebenen Vorschriften einhält: 

wird C99 kompatibel genannt. 

• Eigenschaft C99 kompatibler C Programme: ➞ leichter (C99-) portierbar 

☞ D.h. ohne größere Änderungen von einem anderen C99-Compiler auf 

einer anderen Maschine in eine ablauffähige Version übersetzbar. 

• C-Standards zwingen keinen Hersteller, C-Compiler zu entwickeln, die 

nur Standard-gemäße Programme übersetzen: 

☞ gcc der GNU Compiler Collection akzeptiert eine Unmenge an 

C-Spracherweiterungen, die nicht den C-Standards entsprechen: 

z.B. geschachtelte C-Funktionen, Arithmetik auf void-Pointer und 

Funktions-Pointer, . . . 

(http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.3.2/gcc/C-Extensions. 

html#C-Extensions) 

• Nicht portabel programmiert: Hardware-nahe bzw. 

Betriebssystem-spezifische Zugriffe; 

z.B. bei Aufruf der zwar POSIX-konformen C-Funktion int fork(), weil diese nicht 

in standardisierten C-Bibliothek enthalten ist. 


C-Standards „legen sich nicht fest“ für alle korrekte C-Sprachkonstruktionen 

ANSI/ISO C Standards lassen einiges offen (1) 

Das Verhalten bestimmter korrekter C-Sprachkonstruktionen, etwa x/0, ist 

durch den Standard nicht festgelegt. 

Der Standard unterscheidet aber zwischen: 

1 implementierungsabhängigem Verhalten; 

2 unspezifiziertem Verhalten; 

3 undefiniertem Verhalten; 

Implementierungsabhängiges Verhalten (für korrekte C-Konstruktion): 

• Ergebnis des C-Programms unterscheidet sich von Compiler zu 

Compiler; 

• Ergebnis muss vom Compiler-Hersteller festgelegt und in begleitender 

Compiler-Beschreibung dokumentiert sein; 

☞ Ergebnis keinesfalls zufällig; 

• Beispiel: Verhalten der Bitschiebe-Operation >>, angewendet auf 

negative int-Werte: 

☞ 2 Alternativen: 

• linkes Nachziehen von Nullen („logischer Rechts-Shift“) 

• linkes Nachziehen von Einsen („arithmetischer Rechts-Shift“) 



ANSI/ISO C Standards lassen einiges offen (2) 

Unspezifiziertes Verhalten (für korrekte C-Konstruktion): 

• Compiler-Hersteller muss sich für bestimmtes Verhalten entscheiden; 

• dieses Verhalten muss aber nicht dokumentiert werden; 

• Ist f Funkion mit 2 int Parameter, so ist für korrektes Programmstück 

b=10; f(b*=3, b+=200); 

durch den Standard nicht festgelegt, ob f(30,230) oder f(630,210) 

aufgerufen wird. 

Undefiniertes Verhalten (für korrekte C-Konstruktion): 

• es lässt sich nicht voraussagen, welches Verhaltens-Resultat eintritt; 

• Beispiel: für den Div-Operator / ist im C-Standard das Verhalten bei 

Division durch 0 nicht festgelegt: sogar undefiniert. 

Möglichkeiten eines Ergebnisses: u.v. 

• Programm ignoriert fehlerhafte Division durch 0 und liefert ein 

nicht-definiertes, fehlerhaftes Ergebnis zurück, z.B. Wert 0; 

• Programm „stürzt ab“ (zwangsweise Beendigung durch BS); 

• Computer „stürzt ab“ (zwangweise Reboot durch Prozessor) und Daten sind 

gelöscht; 



Praxis: 

• Zur Zeit aktuell: C99 + TC1/2001, TC2/2004, TC3/2007 

http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n1256.pdf 

• z.B. Eigenschaften gcc vs Normungen C89/C90/C99 ? : 

• ☞ http://gcc.gnu.org/gcc-4.3/c99status.html 

• wohl die meisten Neuerungen von C99 im GNU C-Compiler implementiert 

(fast alle). 

• gcc-Compiler-Optionen für Standard-bezogene 

Übersetzungen/Überprüfungen: 

• -ansi oder -std=c89 : C89 + GNU C Spracherweiterungen, welche nicht 

gegen C89 verstoßen 

• allgemein -std=... : Festlegung bzgl. Standards; etwa -std=c99 

• . . . 

• Wie oben schon erwähnt: 

gcc besitzt eine Unmenge an C-Spracherweiterungen, 

☞ viele eingesetzt: Linuxkern-Implementierung 

➞ wie in „Ur-Zeiten von Unix und C“: Linuxkern ↔ gcc C-Erweiterungen! 

• Welche Compiler erfüllen welche Norm ? Wen es interessiert? 

☞ http://clc-wiki.net/wiki/C_resources:Compilers 


Eigenschaften der Programmierspache C 

Eigenschaften der Programmierspache C (1) 

Eine Art „Super-Assembler“ 

☞ Synthese aus höherer und maschinennaher Programmiersprache: 

• Konstrukte einer höheren Programmiersprache: 

Niveau: ➞ Unterstützung für „Strukturierte Programmierung“ (1970er Jahre!): 

• Sequenz, Wiederholung, Auswahl (☞ goto-lose Programmierung) 

• Datentypkonzept: 

einfache Datentypen; zusammengesetzte, problemanpassbare Typen; 

• Funktionen mit Parameterübergabe 

• maschinennahe Sprachkonstrukte: 

• direkter Zugriff zu Speicherstellen mittels Zeiger + Adress-Arithmetik; 

• Register-Variable, Volatile-Variable, Statische-Variable innerhalb von 

Funktionen; 

• direkte Manipulation einzelner Bits: 

➝ Operatorn für Bitmanipulationen; 

➝ Definition einzelner Bits und Bitgruppen innerhalb von Maschinenworten 

und Zugriff auf diese; 

➝ Zeiger-Variablen über Funktionstypen ➞ Aufruf von Funktionen über 

Zeiger(-Variable); ( ☞ z.B. Belegung einer Interrupt-Tabelle) 


Eigenschaften der Programmierspache C 

Eigenschaften der Programmierspache C (2) 

• C-Quellprogramm trotz maschinennähe portable 

• Unterstützung für getrennte Übersetzungseinheiten ☞ modulare 

Programmierung großer Programmierprojekte; 

• Sprachumfang von C klein (z.B. wenig Schlüsselwörter) und 

übersichtlich; 

• C-Quellprogramme lassen sich sehr kompakt schreiben 

☞ Gefahr: schlechte Lesbarkeit, Fehleranfällig; 

• keine vordefinierten Funktionen, z.B. für Eingabe/Ausgabe, in der 

Sprache selbst eingebaut; dafür: Standard-Bibliothek („C-Lib“); 

• C-Compiler erzeugen i.a. relativ kompakten und schnellen Objekt-Code; 

i.a. ein effizienter Zugang zur Assembler-Ebene möglich (z.B. 

asm-Inline-Funktion des gcc) 

• C: „ aus der Praxis entstandene und für die Praxis geschaffene Sprache“: 

• geringere Exaktheit in der Sprachdefinition 

• keine strenge Typkonsistenz (vielfältige automatische Typkonvertierungen, 

die leicht übersehen werden können, bzw. deren Auswirkungen nicht 

bedacht werden); 

• vielfältige Fehlermöglichkeiten, die vom Compiler nicht erkannt werden. 

• ☞ C ist eine Sprache für erfahrene Programmierer, nicht für den Anfänger! 

Nach der Philosophie: „Programmierer wissen, was sie tun“.

Einführung in die Programmiersprache C - Ein paar Worte zu C ...

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