01Intro.pdf - Informatik

Vorlesung Informatik I für alle Bachelorstudiengänge  

im Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik  

und für die Studiengänge "Wirtschaftsingenieurwesen"  

! 

Thomas Zielke, Prof. Dr.-Ing. M.Sc. 

Vorlesungszeiten: donnerstags, 10:00 - 11:30 Uhr 

Hörsaal: Audi Max 

Materialien: 

Vorlesungsfolien zum Download 

über: 

http://mv.fh-duesseldorf.de/d_pers/Zielke_Thomas 

oder www.cvis.de 

Prüfung: Klausur 

Informatik I ! 

WS13/14 1.1!

Praktikum zur "Informatik I"  

Prof. Dr.-Ing. M.Sc. Thomas Zielke   

B.Eng. Jens Lippel! 

Labor-Raum: H26c oder S2 

Zeiten: siehe Aushang zwischen S1a und S2, sowie online. 

Materialien: Unterlagen zu den Laborversuchen und den 

Projektaufgaben werden online 

zur Verfügung gestellt. 

www.ifi.mv.fh-duesseldorf.de/download/zielke_Inf1P.htm 

Kontakt: Jens.Lippel@fh-duesseldorf.de 

Raum S1a 

Tutorensprechstunde: 

Mittwochs 9:00 – 10:30 Uhr, Raum S2 

Donnerstags 12:00 – 13:30 Uhr, Raum S2 


WS13/14 1.2!

Kommunikation! 

thomas.zielke@fh-duesseldorf.de 

Sprechstunde: 

Dienstags, 14:00 – 15:00 Uhr, 

oder nach Vereinbarung (Email) 

Raum S4 

Telefon: (0211) 4351-434 

(01578) 4544789 


WS13/14 1.3!

Was wird in der Vorlesung Informatik I behandelt?! 

Grundlagen der Programmierung in C (ANSI C) 

Ausgewählte Grundlagen der Informatik 


WS13/14 1.4!

Literaturempfehlungen (1)! 

Axel Böttcher, Franz Kneißle, 

Informatik für Ingenieure, 

Grundlagen und Programmierung in C, 

Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 

ISBN-13: 9783486705270, 2012. 

H.-P. Gumm, M. Sommer, 

Einführung in die Informatik, 

9. Auflage, Oldenbourg Verlag, 

ISBN: 3486597116, 2010. 

(oder ältere Auflage) 


WS13/14 1.5!


Peter A. Darnell, Philip E. Margolis, 

C : A Software Engineering Approach, 

Springer-Verlag, ISBN: 0387946756, 1996. 

B. Kinariwala, T. Dobry, Programming in C, 

University of Hawaii, Online Textbook: 

http://www-ee.eng.hawaii.edu/Courses/EE150/Book/book.html 


WS13/14 1.6!


Helmut Erlenkötter, 

C Programmieren von Anfang an, 

Rowolt Taschenbuch, ISBN: 

3499600749, 2006. 

Ulla Kirch und 

Peter Prinz, 

C - Lernen und professionell 

anwenden, 

mitp; 

ISBN: 978-3826695049, 

Auflage: 3., 2013. 

Ebook: 

http://bibl.eblib.com/patron/FullRecord.aspx?p=1344745 


WS13/14 1.7!


 

 

C von A bis Z (Jürgen Wolf) 

http://pronix.linuxdelta.de/C/standard_C/ 

C-HowTo: Programmieren lernen 

mit der Programmiersprache C 

(Elias Fischer) 

http://www.c-howto.de/ 


WS13/14 1.8!


Manfred Dausmann et al., 

C als erste Programmiersprache, 

Vieweg+Teubner Verlag, 

7. Auflage, 2011. 

INTERNATIONAL STANDARD, ISO/IEC ISO/IEC 9899:2011, 

Programming languages — C. 

http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm? 

csnumber=57853 

Online "Lexikon" zur Programmiersprache C : 

http://www.ifi.mv.fh-duesseldorf.de/download/STD_C/ 


WS13/14 1.9!

Stationen der Programmentwicklung 

Problem-Spezifikation 

Algorithmus finden 

Programmiersprache 

anwenden 

Problem 

redefinieren 

Quelltextdatei editieren 

Quelltext kompilieren 

Syntax- 

Fehler 

beseitigen 

Objektmodule binden 

Programm Testen und „Debuggen 


WS13/14 1.10!

Kostenlose C/C++  

Softwareentwicklungsumgebungen! 

lcc-win32: A Compiler system for windows by Jacob Navia:! 

 

Informationen und Download unter: 

http://www.cs.virginia.edu/~lcc-win32/ 

Microsoft Visual Studio 2010 Express :! 


http://www.microsoft.com/visualstudio/deu/downloads#d-2010-express 

Apple Xcode (Version 3 oder 4):! 


http://developer.apple.com/technologies/tools/  

(Unter Mac OS 10.7. ist separates "Command Line Tool" erforderlich) 

oder 

"Xcode 3.2.6 and iOS SDK 4.3 for Snow Leopard" 

https://developer.apple.com/downloads/ 

(Entwicklerregistrierung erforderlich) 


WS13/14 1.11!

Der FB4 "Online-Compiler"  

http://c.mv.fh-duesseldorf.de/  

oder kurz: 

cvis.de 

Webseite für die 

Eingabe des 

Programmtexts und 

ggf. einer Text-/Zahlen- 

Eingabe für einen 

Programmlauf. 

Übersetzung und 

Programmlauf werden 

auf dem Webserver 

ausgeführt. 


WS13/14 1.12!

Exkurs: Rechnerarchitektur  

Klassisches Rechnerkonzept nach John von Neumann! 

• Gemeinsamer Speicher für Daten und Befehle 

• Sequentielle Abarbeitung der Befehle 

Prozessor (CPU) 

Rechenwerk 

Steuerwerk 

Register 

Eingabegeräte 

Ausgabegeräte 

1946 

Hauptspeicher (RAM) 

Befehl 

Ext. Speicher 

Datenwert 


WS13/14 1.13!

Vergleich Hochsprache und Maschinensprache  

( "C" vs. Assemblersprache)! 

Hochsprachen, wie z.B. C, ersparen dem Programmierer 

sich um die Einzelheiten der verschiedenen Computer- 

Architekturen kümmern zu müssen. 

In einer Hochsprache geschriebene Programme sind 

einfacher zu lesen und zu warten. 

C - Anweisung typ. Assemblersprache 

a = b + c -2 ; LOAD b,R0 

LOAD c,R1 

ADD R0,R1 

SUB 2,R1 

• a, b und c sind "Variable" (Speicherplätze) 

• R0 und R1 sind CPU-Register 

STORE R1,a 


WS13/14 1.14!

Entwicklungsgeschichte der Sprache C (1)! 

1969 Ken Thomson (Bell Laboratories) erstellt erste Version des 

Betriebssystems UNIX in Assembler => ist nicht portabel !!! 

1970 Ken Thomson entwickelt auf einem Computer PDP/7 (DEC) 

die Sprache B als Weiterentwicklung der Sprache BCPL; B ist eine 

typlose Sprache, sie kennt nur Maschinenworte 

1974 Dennis M. Ritchie Weiterentwicklung von B zu C, erste 

Implementation auf einer PDP 11 

1978 "The C programming language" von Brian W. Kernighan und 

Dennis M. Ritchie (Prentice Hall). 

Buch gilt lange Zeit als Quasi-Standard für die 

Programmiersprache C 

K&R Festlegungen bezüglich Syntax und Semantik 

der Programmiersprache C stellten quasi den kleinsten 

gemeinsamen Nenner für alle C-Programme dar. 

wachsende Verbreitung von C durch das 

Betriebssystem UNIX und seine Derivate 


WS13/14 1.15!

Entwicklungsgeschichte der Sprache C (2)! 

1988 ANSI-Kommitee X3J11 veröffentlicht Sprachstandard 

für die Programmiersprache C ⇒ kurz ANSI C genannt 

2. Auflage von " Kernighan / Ritchie " ist eines der ersten Bücher zu ANSI C 

1999 Standard C99: ISO/IEC 9899:1999 

2011 Standard C11: ISO/IEC 9899:2011 

Einsatzgebiete von C 

Die Programmiersprache C besitzt heute eine sehr weite Verbreitung, da sie einerseits fast 

so flexibel wie eine Assembler-Sprache ist (bezüglich der Hardwarenutzung) und 

andererseits über viele Möglichkeiten moderner Hochsprachen verfügt. 

• Ursprüngliches Hauptanwendungsgebiet: Betriebssystementwicklungen (Unix) 

• Heute Universal-Programmiersprache für den technisch/wissenschaftlichen Bereich, 

aber auch für Datenbanksysteme, Netzwerksoftware, Dienstprogramme ... 

• Breite Verfügbarkeit von Compilern für unterschiedliche Prozessoren, 

insbesondere auch für Mikrocontroller (Stichwort: embedded systems) 

und Signalprozessoren (z.B. für Telekommunikation) 

ANSI = American National Standards Institute 

ISO = International Organization for Standardization 


WS13/14 1.16!

Merkmale der Programmiersprache C ! 

C nimmt eine Zwischenstellung zwischen Assemblersprache und 

Hochsprache ein. Die Sprache vereint zwei an sich widersprüchliche 

Eigenschaften: 

 

 

gute Anpassung an die Rechnerarchitektur (Hardware) 

hohe Portabilität ⇒ schnelle Anpassung an eine andere Hardware 

C-Compiler erzeugen sehr effizienten Code, 

sowohl bzgl. Laufzeit als auch bzgl. Programmgröße 

C-Programmierer haben nahezu vollständige Kontrolle über die Hardware 

 

bei hardware-naher Programmierung kann i.d.R. auf den Einsatz von Assembler-Sprache 

verzichtet werden. 

Modulares Software-Design wird unterstützt 

C ist eine einfache und kleine Sprache (ANSI C kennt nur 32 reservierte 

Worte und 4 elementare Datentypen: char, int, float und double), 

wurde aber für den erfahrenen Programmierer entworfen! 

Nachteil: Großer Unterschied zwischen einem funktionierenden und einem 

guten Programm möglich 


WS13/14 1.17!

Welche Konzepte sind wichtig?! 


WS13/14 1.18!

Vorlesung Informatik I  

Prof. Dr.-Ing. Thomas Zielke ! 

Grundlagen der 

Programmierung in C 


WS13/14 1.19!

Programm Struktur (1)  

Minimalelemente! 

/* 

Dies ist ein C-Programm. 

Es tut gar nichts. 

*/ 

#include 

int main(void) 

{ 

return 0; 

} 

Eine geschweifte Klammer (brace), { bzw. }, 

markiert Anfang bzw. Ende eines Blocks von 

Programmanweisungen. 

Die Zeichenkombination 

Schrägstrich-Stern, 

/* bzw. */ , markiert Anfang 

bzw. Ende eines Kommentars. 

Wird für Ein- und Ausgaben benötigt. 

Könnte hier entfallen. 

Jedes C-Programm und jedes 

Unterprogramm ist syntaktisch 

eine Funktion. Das Hauptprogramm 

(die Startfunktion) main() 

muss immer vorhanden sein! 

Sie hat den Typ void oder int. 

Jede C-Anweisung (statement) wird mit 

einem Semikolon abgeschlossen. 

"return" beendet eine Funktion. 


WS13/14 1.20!


Gutes und schlechtes Hello-World-Programm! 

#include /* Standard I/O Definitionen */ 

/* Dies ist ein C-Programm. Es druckt eine */ 

/* Meldung auf dem Computer-Bildschirm */ 

Dieses C-Programm 

hat eine klar 

erkennbare Struktur 


{ 

printf("Hello world.") ; 

return 0; 

}! 

Hello world.! 

Diese beiden C-Programme 

führen zum exakt 

gleichen ausführbaren 

Programm 

C ist eine 

formatfreie 

Sprache 

#include 

int main(void){printf("Hello world.");return 0;} 


WS13/14 1.21!

Kommandozeilen-Programme! 

!"#$%&'() 

*%+,('-) 

3.'&4'#45:/+2'7")8+.41/.9) 

!'+.'./#) 

:/+2'7");


Programmierstil / Strukturiertes Programmieren! 

Der C-Compiler ignoriert die Zeilenstruktur des 

Quelltextes und auch alle Leerzeichen (white spaces) 

Bessere Lesbarkeit für den Programmierer durch 

Strukturierung des Quelltextes: 

Einrücken von Blocks, Leerzeilen, Kommentare ... 

schlechtes Beispiel (keine Kommentare, kein Einrücken, 

insgesamt unübersichtliche Formatierung): 

#include 

int main(void) { 

int n, m; int g; 

scanf( "%i", &n ); scanf( "%i", &m ); 

g = m ; 

start_wiederholung: 

if (m%g!=0) { g = g - 1; goto start_wiederholung ;} 

if (n%g!=0) { g = g - 1; goto start_wiederholung ;} 

printf( "%s %i", "ggT =", g ); return 0; } 


WS13/14 1.23!

* Kommentartext in C-Programmen */! 

Der Compiler behandelt einen Kommentar 

wie ein Leerzeichen 

⇒ Kommentare können überall eingefügt 

werden, wo Leerzeichen erlaubt sind* 

Beispiele: 

/* Kommentare koennen sich ueber 

mehrere Zeilen erstrecken. 

*/ 

/*** 

*** Ein sehr langer Kommentar kann auf 

*** diese Weise geschrieben werden, um ihn 

*** vom umgebenden Programm abzuheben. 

***/ 

/**************************************/ 

/* Wenn Sie moechten, koennen Sie */ 

/* Kommentare auch umrahmen. */ 

/**************************************/ 

/* Kommentare 

koennen /* nicht */ 

geschachtelt werden.*/ 

Um einen Programmteil 

(einschließlich der Kommentare) 

vorübergehend von der Übersetzung 

auszuschließen, können die 

Präprozessor-Direktiven 

#ifdef und #endif benutzt werden. 

Beispiel: 

/* 

#define DEBUG 

*/ 

#ifdef DEBUG 

. . . 

#endif 

// "Zeilenkommentare" beginnen mit zwei 

// Schrägstrichen (nur bei C/C++ Compilern) 

*Vorsicht jedoch innerhalb von 

Macro-Definitionen und -Aufrufen 


WS13/14 1.24!

Syntaxfehler  

Programmbeispiele mit Bugs! 

/* Case sensitivity example */ 

/* Case sensitivity example */ 

void Main() 

{ 

void main() 

{ 

float This_One = 2.0; /* Program constant.*/ 

float That_One; /* Program variable. */ 

That_one = 2.0 * This_one; 

/* This program will not compile! */ 

} 


} 


WS13/14 1.25!

Syntaxfehler  

Programmbeispiele mit Bugs! 

/* Omitting comment delimiters. */ 

void main() 

{ 

float constant_1 = 2.0; /*Program constant.*/ 

float variable_1; /*Program variable. 

variable_1 = constant_1 + constant_1; 

/* This program will compile! But won't work as 

expected */ 

} /* Missing semicolon. */ 

void main() 

{ 

float This_One = 2.0 /*Program constant.*/ 

float That_One; /*Program variable.*/ 

That_One = 2.0 * This_One; 


} 


WS13/14 1.26!

Phasen der Compilierung eines C-Programms  

Überprüfung der Syntax und Programmerzeugung! 

"Header-Dateien" 

Quelltext- 

Datei 

my_prog.c 

Objektmodul- 

Datei 

my_prog.o 

Vorverarbeitung 

(Preprocessing) 

Lexikalische Analyse 

(Lexical Analysis) 

Parsen 

(Parsing) 

Code-Erzeugung 

(Code Generation) 

stdio.h 

Erkennen der 

elementaren 

Einheiten: "Token" 

Einhaltung der 

Sprachregeln überprüfen 

und 

Bedeutung erkennen 

Übersetzung der 

"verstandenen" 

C-Anweisungen 

in Maschinen- 

Instruktionen 

... 

my_prog.h 

Der C-Präprozessor 

(preprocessor) transformiert die 

gesamte Quelltext-Datei, z.B. 

durch Einfügen von anderen 

Textdateien und Ersetzen von 

symbolischen Namen. Der 

Programmierer kann diese Text- 

Vorverarbeitung mit 

Präprozessor-Befehlen steuern 

(z.B.: #include ) 


WS13/14 1.27!

Syntax, Grammatik und Semantik   

einer Programmiersprache! 

Eine Programmiersprache ist nach bestimmten Regeln 

aufgebaut, die der Programmierer exakt einhalten muss. 

Der Compiler vergleicht ein Vokabular von erlaubten Worten 

mit den Worten, die der Benutzer verwendet. 

Die Worte (strukturierte Symbole) einer Sprache leiten 

sich von einem bestimmten Alphabet ab. 

Es gibt Regeln für die richtige Kombination der 

Alphabetzeichen (elementare Zeichen bzw. Symbole) 

zu Worten. 

Weitere Regeln gelten für die Kombination der Worte. 


WS13/14 1.28!

Syntax, Grammatik und Semantik   

einer Programmiersprache! 

Syntax 

Die Syntax regelt die "Rechtschreibung" einer Programmiersprache. Sie lässt sich 

formal festlegen, z.B. mit Syntaxdiagrammen oder in einer Grammatik. 

Eine Grammatik ist ein Regelwerk zur Beschreibung der Syntax. 

Bei Programmiersprachen wird die Grammatik häufig mit Hilfe der 

Backus-Naur-Form 

definiert. 

Semantik 

Die Semantik regelt die Bedeutung einzelner Sprachelemente und ihr 

Zusammenspiel. 

Sie lässt sich viel schwieriger exakt festhalten. 

(Nicht jede syntaktisch richtige Wortfolge hat eine sinnvolle Bedeutung!) 


WS13/14 1.29!

Mittel zur Beschreibung einer Syntax! 

Erweiterte Backus-Naur-Form, 

kurz EBNF, ist eine Erweiterung der Backus-Naur-Form (BNF), die 

ursprünglich von Niklaus Wirth zur Darstellung der Syntax der 

Programmiersprache Pascal eingeführt wurde. Sie ist eine 

formale Metasyntax (Metasprache), die benutzt wird, um 

kontextfreie Grammatiken (Grammatiken von 

Programmiersprachen) darzustellen. 

Die EBNF ist im ISO Standard ISO/IEC 14977:1996 normiert. 

Syntaxdiagramm 

Ein Syntaxdiagramm zeigt alle gültigen Wege auf, wie ein Stück 

Programmtext aus syntaktischen Grundelementen (Zeichen, 

Wörter, zusammengesetzte Einheiten) erzeugt werden kann. 


WS13/14 1.30!

Syntax-Notation nach Backus-Naur (1)  

Beispiel: Bildung von Namen (Bezeichner/Identifier)! 

"Syntaxbegriffe", hier kursiv und in Grün geschrieben, werden durch 

Syntaxregeln erklärt: 

identifier = (letter | "_" ) { letter | digit | "_" } ; 

Es bedeuten: 

kursiv Syntaxbegriff (Nichtterminalsymbol, Name einer Produktionsregel) 

= Definition; „ist definiert als (rechte Seite mit Semikolon abschließen!) 

| Alternative (Auswahl); bedeutet „oder 

A|B bedeutet, dass sowohl A als auch B möglich ist. 

{ } Iteration; {A} bedeutet, dass A überhaupt nicht, einmal oder 

beliebig oft vorkommen kann. 

[ ] Option; [A] bedeutet, dass A vorkommen kann, aber nicht 

vorkommen muss. 

( ) Gruppierung; zur logischen Gruppierung von Teilausdrücken 

Terminalsymbole sind die tatsächlich verwendeten Symbole der Sprache. 

Sie werden mit " oder ' eingeschlossen, hier in Farbe: 


WS13/14 1.31!


Beispiel: Bildung von Namen (Bezeichner/Identifier)! 

digit = "0"|"1"|"2"|"3"|"4"|"5"|"6"|"7"|"8"|"9" ; 

letter 

= "a"|"b"|"c"|"d"|"e"|"f"|"g"|"h"|"i"|"j"|"k"| 

"l"|"m"|"n"|"o"|"p"|"q"|"r"|"s"|"t"|"u"|"v"| 

"w"|"x"|"y"|"z"| 

"A"|"B"|"C"|"D"|"E"|"F"|"G"|"H"|"I"|"J"|"K"| 

"L"|"M"|"N"|"O"|"P"|"Q"|"R"|"S"|"T"|"U"|"V"| 

"W"|"X"|"Y"|"Z" ; 



WS13/14 1.32!

Syntax -Notation nach Backus-Naur (3)  

Beispiel: Bildung von Namen (Bezeichner / Identifier)! 

Interpretation der Syntaxbegriffe für Bezeichner: 

digit eine Ziffer aus der Menge 0 bis 9 

letter ein Klein- oder Großbuchstabe (ASCII code) 

identifier muss mit einem Buchstaben oder dem Zeichen 

_ (underscore) beginnen, kann mit Buchstaben, 

Ziffern oder dem Zeichen _ fortgesetzt werden 

gültige Bezeichner sind 

i, x, liste, sortiert, Fehler, FEHLER, 

fehler, text_hoehe, text_breite, _1 

ungültige Bezeichner, z.B. 

1malEins, Backus-Naur, im_folgenden:, 123, abc@xyz, 

Preis_in_$, text_höhe 

Gute Programmierer wählen „sprechende Bezeichner! 


WS13/14 1.33!


Beispiel: Einfaches C Programm! 

C_Programm = ("void" | "int") " " 

"main" "(" ["void"] ")" 

"{" {Anweisung ";"} "}" ; 

Anweisung ist ein Syntaxbegriff, der hier als definiert vorausgesetzt wird! 

So könnte eine vereinfachte Syntax-Beschreibung für ein C Programm aussehen. 

Die Symbole und Worte in der Farbe Rot sind Teil der Programmiersprache C. 

Alle Symbole in der Farbe Blau gehören zur Backus-Naur Syntaxbeschreibung. 

#include /* Standard I/O Definitionen */ 

Entspricht dieses 

Programm der oben 

definierten Syntax ??? 

/* Dies ist ein C-Programm. Es druckt eine */ 

/* Meldung auf dem Computer-Bildschirm */ 

void main( ) 

{ 

printf("Hello world.") ; 

}! 


WS13/14 1.34!

Metasyntax in Benutzer-Manuals für 

Kommandozeilenprogramme  

Beispiel: ssh! 

SSH(1) BSD General Commands Manual SSH(1) 

NAME 

ssh -- OpenSSH SSH client (remote login program) 

SYNOPSIS 

ssh [-1246AaCfgKkMNnqsTtVvXxYy] [-b bind_address] [-c cipher_spec] [-D [bind_address:]port] 

[-e escape_char] [-F configfile] [-i identity_file] [-L [bind_address:]port:host:hostport] 

[-l login_name] [-m mac_spec] [-O ctl_cmd] [-o option] [-p port] [-R 

[bind_address:]port:host:hostport] [-S ctl_path] [-w local_tun[:remote_tun]] [user@]hostname 

[command] 

DESCRIPTION 

ssh (SSH client) is a program for logging into a remote machine and for executing commands on a remote 

machine. It is intended to replace rlogin and rsh, and provide secure encrypted communications between 

two untrusted hosts over an insecure network. X11 connections and arbitrary TCP ports can also be forwarded 

over the secure channel. 

Beispielaufruf: ssh -q -l zielke www.fh-duesseldorf.de 


WS13/14 1.35!

Syntax - Diagramm (1)  

(Railroad-Track Diagram)  

Beispiel: Bildung von Namen (Bezeichner / Identifier)! 

Ein Syntax-Diagramm zeigt alle gültigen Wege auf, 

wie ein Stück Programmtext aus syntaktischen 

Grundelementen (Zeichen, Wörter, zusammengesetzte Einheiten) erzeugt 

werden kann. 

Syntaxbegriffe werden durch Rechtecke, Terminalsymbole durch Kreise 

oder Ellipsen dargestellt. Alle Verbindungen sind gerichtete Pfeile. 

letter 

(Buchstabe) 

Terminalsymbol 

_ 

digit 

(Ziffer) 

Syntaxbegriff 



WS13/14 1.36!



Beispiel: Bedingte Anweisung in C! 

if 

( 

expression ) 

statement 

Als definiert vorausgesetzte 

Syntaxbegiffe: 

expression (Ausdruck) 

statement (Anweisung) 

else 

statement 


WS13/14 1.37!



Weitere Beispiele! 

Zuweisungs-Operator 

Buchstaben 

Ganzzahl-Konstante 


WS13/14 1.38!

Semantische Einschränkungen  

Beispiel: Bildung von selbstdefinierten Namen (Bezeichner / Identifier)! 

Die Syntaxregeln für die Bildung von Bezeichnern enthalten keine 

Angaben über semantische Einschränkungen, wie z.B.: 

Einige Compiler-Implementierungen limitieren die Länge von Namen 

bzw. die Anzahl der signifikanten Zeichen. 

Externe Namen (z.B. Funktionsnamen) können betriebssystembedingt 

beschränkt sein (z.B. auf sechs oder acht Zeichen), u.U. ohne 

Unterscheidung von Groß- und Kleinschreibung 

Namen, die mit einem Unterstrich (underscore: _ ) beginnen sind oft für 

Compiler/System-Zwecke reserviert. 

Reservierte Namen der Programmiersprache dürfen nicht für 

Bezeichner (Identifier) verwendet werden! 


WS13/14 1.39!

Syntax der Programmiersprache C  

Zeichensätze! 

C braucht zwei Zeichensätze: 

• Zeichensatz für die Übersetzung 

bzw. für die eigentlichen 

Sprachelemente 

(Source-Zeichensatz) 

• Zeichensatz für die Ausführung 

(Ausführungszeichensatz; 

z.B. für Zeichen in Strings.) 

#include 

int main (void) { 

/* Für Varablen-Namen gilt der   

Source-Zeichensatz */ 

int Hoehe=100; 

/* Für die Textausgabe mit printf ist  

ein erweiterter Zeichensatz möglich */ 

printf("Höhe:%i\n", Hoehe); 

return 0; 

} 

Als Source- und Ausführungszeichensatz gilt oft ein reduzierter ASCII Code (American 

Standard Code for Information Interchange). 

Der Ausführungszeichensatz kann jedoch wesentlich umfangreicher sein. 


WS13/14 1.40!

Syntax der Programmiersprache C  

Source-Zeichensatz! 

Großbuchstaben: 

A B C D E F G H I J K L M N O 

P Q R S T U V W X Y Z 

Kleinbuchstaben: 

a b c d e f g h i j k l m n o 

p q r s t u v w x y z 

Ziffern: 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

Sonderzeichen: 

( ) [ ] { } < > + - * / % ^ ~ 

& | _ = ! ? # \ , . ; : ' " 

Leerzeichen und Zeilenendezeichen 

Steuerzeichen: 

horiz. Tabulator, vert. Tab. und  

Seitenvorschub 

"white space" 

Zeichen 


WS13/14 1.41!

white space 

characters 

(Beispiele) 

C - Source-Zeichensatz  

Gültige Zeichen (auch) außerhalb von Zeichenketten  

ASCII Code (American Standard Code for Information Interchange)! 

Beispiel: 

Das Zeichen 'q' wird im 7-Bit 

ASCII Code mit der Bitfolge 

1110001 dargestellt. 

Das Leerzeichen (SP, engl. space oder blank), zum Beispiel, hat 

den hexadezimalen Zahlencode 0x20. 

Das Zeichen 0 wird mit der Hexadezimalzahl 0x30 dargestellt, 

was dem Dezimalwert 48 entspricht (3*16 + 0 == 4*10 + 8). 

Das Zeichen A hat den Dezimalwert 65 (4*16 + 1). 


WS13/14 1.42!

Grundsymbole (Token)! 

1. Schlüsselwörter (keywords) 

2. Bezeichner (identifier), z.B. i text_hoehe c2 

3. Operatoren (operators), z.B. + - = < > && 

4. Konstanten (constants), z.B. 8 7.5 'x' 

5. Zeichenketten (strings), z.B. "dies ist ein string" 

6. Punktsymbole [ ] ( ) { } * , : = ; ... # 


WS13/14 1.43!

Schlüsselwörter (keywords)  

ANSI C 

auto double int struct 

break else long switch 

case enum register typedef 

char extern return union 

const float short unsigned 

continue for signed void 

default goto sizeof volatile 

do if static while 

• Schlüsselwörter sind reservierte Worte: 

– haben eine genau definierte Bedeutung 

– können nicht umdefiniert werden 

– immer in Kleinschreibung! 


WS13/14 1.44!

Konstantennotation  

Wie werden die konstanten Werte eines Datentyps ausgedrückt?! 

Gleitkommazahl 

(floating point number) 

Zeichen (character) 

' ' 

'\0' 'A' 

'\033' '7' '+' 

'\n' '\t' 

'@' '_' 

Ganzzahl (integer) 

0 

033 0xA 1 011 

11 42 300000 

0x3F1B 

Zeichenkette (string) 

3.14 

0.5 0.314e1 

100.f 1000.0E-3 

5E8 .33333 

0.0 

"0815" "" 

"FH Düsseldorf" 

"5" "Hallo\n" 

"Warum?" 


WS13/14 1.45!

Exkurs: Zahlensysteme (1)  

Dezimalsystem! 

Jede Ziffer innerhalb einer Zahl besitzt einen Ziffernwert und 

einen Stellenwert. 

Beispiel: 

1234 = 4 * 1 = 4 * 10 0 

+ 3 * 10 + 3 * 10 1 

+ 2 * 100 + 2 * 10 2 

+ 1 * 1000 + 1 * 10 3 

"Ziffernwert * Stellenwert" 

Verallgemeinerung: 

• Der Wert z einer Dezimalzahl ist die Summe über alle Stellen 

i = 0, ..., n über die Ziffernwerte a i multipliziert mit dem 

Stellenwert 10 i , also 

n 

z = a i 

i= 0 

Symbolvorrat: 

0 1 2 3 4  

5 6 7 8 9 

! "10 i Zeichen bzw. 


WS13/14 1.46!


Dualsystem! 

Zweierpotenzen: 

 

1 

2 

4 

8 

16 

32 

64 

128 

256 

512 

1024 

... 

Beispiel: 

Basis B = 2 Ziffern / Zeichenvorrat a i = 0, 1 

100 1101 0010 = 0 * 2 0 = 0 

+ 1 * 2 1 + 2 

+ 0 * 2 2 

+ 0 * 2 3 

+ 1 * 2 4 + 16 

+ 0 * 2 5 

+ 1 * 2 6 + 64 

+ 1 * 2 7 + 128 

+ 0 * 2 8 

n 

z = Σ a i • B i 

i =0 

+ 0 * 2 9 

+ 1 * 2 10 + 1024 

1234 dezimal 

Umrechnung von Dual- in Dezimalzahl 


WS13/14 1.47!


Oktalsystem und Hexadezimalsystem! 

Oktalsystem: 

Basis 8 

Ziffern: 0 1 2 3 4 5 6 7 

Zusammenfassung von 3 Stellen der entsprechenden Dualzahl 

Hexadezimalsystem: 

Basis 16 

Ziffern: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 

(Kleinbuchstaben auch erlaubt!) 

Zusammenfassung von 4 Stellen der entsprechenden Dualzahl 

⇒ gute Lesbarkeit von byteweise binären Wertangaben: 

ein Byte wird mit jeweils zwei Hex.-Ziffern ausgedrückt, 

z.B. 7A Hex entspricht 01111010 Dual 


WS13/14 1.48!

Literale Konstanten (1)  

Übersicht! 

Literale Konstanten sind Bezeichner (Token), die für den Compiler 

einen konstanten Wert eines elementaren Datentyps darstellen 

• ohne literale Konstanten könnte der Programmierer keiner Variablen einen 

definierten Ausgangswert geben! 

Zeichen-Konstanten vom Typ char : 

Ein Zeichen des Source- oder Ausführungszeichensatzes, eingeschlossen in 

Apostrophe, Bsp.: 'a' '$' '.' ' ' 'C' '7' 

Escape-Sequenz: ein Zeichen mit vorgestelltem Backslash ( \ ), eingeschlossen in 

Apostrophe, Bsp.: 

'\n' /*newline*/ '\t' /*tab*/ '\a' /*alert/bell*/ '\\' '\'' 

Numerische Zeichenangabe: Oktal- oder Hexadezimalzahl mit vorgestelltem 

Backslash ( \ ), eingeschlossen in Apostrophe, Bsp.: 

'\0' /*Nullzeichen*/ '\033' /*ESC*/ '\x20' /*Leerzeichen*/ 


WS13/14 1.49!

Literale Konstanten (2)  

Übersicht! 

Ganzzahlige Konstanten vom Typ int : 

Dezimale Angabe (Ziffern 0 ... 9) ohne führende Null! Bsp.: 

123 500 5 19 32 

Oktale Angabe (Zahl zur Basis 8, Ziffern 0 ... 7) immer mit führender 0, Bsp.: 

05 023 040 /* Werte: 5, 19, 32 */ 

Hexadezimale Angabe (Zahl zur Basis 16, Ziffern 0 ... 9 A ... F) mit führendem 

0x oder 0X, Bsp: 0x5 0X13 0x20 /* Werte: 5, 19, 32 */ 0x3F1B 0xff 

Gleitkommakonstanten vom Typ double 

(bzw. float ⇒ durch Anhängen von f oder F) : 

Eine Dezimalzahl mit Punkt, Bsp.: 3.14 .5 3. 3.0f 0.12345 0.5 

Eine Ganzzahl mit Exponenten e oder E, Bsp.: 

5E8 /* 5 * 10 hoch 8 */ 5e8 3e-1 /* 3 * 10 hoch -1 = 0.3 */ 

Kombinierte Exponentialschreibweise, Bsp.: 

0.314e1 /* 3.14 */ 1.1E4 /* 11000.0 */ 1000.0e-3 /* 1.0 */ 


WS13/14 1.50!

Elementare Datentypen  

Die Standardtypen in C - Übersicht! 

Integrale Typen 

(repräsentieren ganzzahlige Werte) 

Zeichentyp ( char ) 

Integer-Typen ( int ) mit Vorzeichen 

(signed integer types) 

• signed char 

• [signed] int 

• [signed] long [int] 

• [signed] short [int] 

Integer-Typen ( int ) ohne Vorz. 

(unsigned integer types) 

• unsigned char 

• unsigned [int] 

• unsigned long [int] 

• unsigned short [int] 

Aufzählungstypen (enum) 

(enumerating types) 

Gleitkommatypen 

(repräsentieren reelle Zahlen) 

float 

double 

long double 

C ist eine streng typisierte Sprache: 

Alle Variablen haben einen vom 

Programmierer festgelegten Typ. 

Damit wird bestimmt, welche Werte 

die Variable annehmen darf. 

Die in eckigen Klammen [ ] stehenden Worte 

können optional weggelassen werden. 


WS13/14 1.51!

Programmbeispiel  

Deklarieren von Variablen! 

#include /* Einfügen von Standard-I/O-Definitionen */ 


{ 

char a_character; /* This declares a character. */ 

int an_integer; /* This declares an integer. */ 

float floating_point; /* This declares a floating point.*/ 

a_character = 'a'; 

printf("'%c' is a character.\n", a_character);/*Ausgabe ein Zeichen*/ 

an_integer = 0xf; /* 15 */ 

floating_point = 27.62; 

/* Ausgabe ... */ 

printf("%i is an integer.\n", an_integer); /* ... ein Integer */ 

printf("%f is a floating point.\n", floating_point);/*... ein Float*/ 

return 0; 

} 


WS13/14 1.52!

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