Lezione VII FRAMES NOFRAMES

Concetti di programmazione

Iniziamo la lezione introducendo la struttura generale di un programma in linguaggio C :

< istruzioni per il preprocessore >

[ < definizione delle funzioni > ]

< dichiarazione di tipi e variabili >

main ()

{

< dichiarazione di tipi e variabili >

[ < chiamata delle funzioni > ]

< istruzioni direttamente eseguibili >

}

dove main () e’ la funzione principale, ossia la funzione che deve essere sempre

presente in un programma C e che viene eseguita sempre per prima . Le istruzioni direttamente eseguibili sono una lista di istruzioni (che verranno tradotte nel programma

in LM ). Sugli altri concetti di preprocessore, di funzione si tornera’ piu’ in la' nel corso.

Il C ammette:

dichiarazioni per associare locazioni di memoria centrale ( indirizzi ) disponibili

con nomi ;

istruzioni di lettura da Tastiera ( UL = Tastiera ) , scrittura sul video ( US = Video ), somma del contenuto di due locazioni in MC (memoria centrale) ed inserendo il risultato

in una terza locazione.

Problema

Dati due numeri , calcolare e stampare la somma fra essi.

Analisi

Sicuramente abbiamo bisogno di due locazioni di memoria , una per il primo numero

e l’ altra per il secondo numero; inoltre ci servira’ una locazione per memorizzare la somma fra i due numeri.

Sintesi

Come si puo’ intuire associamo la locazione :

per il primo numero al simbolo primo

per il secondo numero al simbolo secondo

per il numero somma al simbolo somma

Algoritmo

1) leggere un numero da input e memorizzarlo nella cella di memoria associata al

simbolo primo

2) leggere un numero da input e memorizzarlo nella cella di memoria associata al

simbolo secondo

3) eseguire la addizione fra primo e secondo
somma < ----- primo + secondo
mettere il risultato nella cella di memoria associata al simbolo somma

4) stampare somma.

L’ algoritmo presentato non puo’ essere tradotto in linguaggio macchina per 2 diversi

motivi

a) perche’ non abbiamo deciso gli indirizzi IND

b) perche’ il passo 3) dell'algoritmo non e’ esprimibile con una istruzione macchina.

Trascurando l’operazione di addizione SUM il programma in LM corrispondente, una

volta decisi gli indirizzi e’ :

associazione indirizzi ai simboli

primo < --- > IND1 = 01010

secondo < --- > IND2 = 01011

somma < --- > IND3 = 01100

Programma in linguaggio macchina

Read da input in 01010

Read da input in 01011

Load da 01010 in R1

Load da 01011 in R2

SUM

Store R1 in 01100

Print in output 01100

Il compilatore il linker ed il loader si occupano della traduzione di un programma da un linguaggio ad alto livello come puo’ essere il C nel corrispondente programma in

linguaggio macchina in MC pronto per l’ esecuzione.

L’esecuzione di un programma coincide con l‘esecuzione di una sequenza di istruzioni (flusso di esecuzione).

Per descrivere l’algoritmo come sequenza di passi si usano delle forme grafiche in cui

il flusso di esecuzione e’ rappresentato dal simbolo freccia ---- > .

Introduciamo delle convenzioni grafiche per esprimere un programma in termini del suo flusso di esecuzione ( programma espresso attraverso i diagrammi di flusso ):

Fig. 7.1

Forma grafica per descrivere il programma , di somma fra due numeri, in termini del

suo flusso di esecuzione che va dall’alto verso il basso conosciuto meglio come

diagramma di flusso :

Fig. 7.2

Consideriamo il seguente diagramma in Fig. 7.3 che esprime, in forma grafica, un programma che :

Legge D

Incrementa D di uno

Stampa D ( il nuovo valore di D )

poi ripete

Legge D

Incrementa D

Stampa D

e cosi’ via fino all’infinito

Fig 7.3

Seguendo il flusso , nel tratto di destra in rosso, avremo che:

Legge D

Ripete all’ infinito

Incrementa D

Stampa D

In entrambi i casi i programmi sono NON TERMINANTI

Esempio di comportamento del programma percorrendo il flusso di sinistra :

Tab. 7.1

Input	7	4	3	.
Output	8	5	4	.

Esempio di comportamento del programma quando si percorre il flusso di destra :

Tab. 7.2

Input	7
Output	8	9	10	.

Il flusso di esecuzione puo’ essere deviato per seguire strade alternative. Questo viene realizzato con un TEST , il quale coincide con la verifica di una condizione logica, che

puo’ valere SI oppure NO. Se la CONDIZIONE e’ vera ( SI ) il flusso di esecuzione

prosegue in una direzione altrimenti, nel caso in cui la condizione vale falso ( NO )

si prosegue nell’altra direzione.

Indichiamo per brevita’ la CONDIZIONE LOGICA con COND.

Fig. 7.4

Progettiamo adesso un programma, con i diagrammi di flusso ,che dati due numeri

interi stampi il maggiore fra i due. Nel TEST indichiamo il simbolo PRIMO con PR. ed il simbolo SECONDO con SEC. .

Fig. 7.5

Il diagramma e’ abbastanza esplicativo del programma che in italiano potremmo cosi’ tradurre:

1) AVVIO

2) Lettura del PRIMO numero

3) Lettura del SECONDO numero

4) Se il PRIMO numero e’ minore del SECONDO numero allora:

5) Stampa SECONDO numero

6) Altrimenti Stampa PRIMO numero

7) FINE

Questo programma sia che lo esprimiamo come diagramma che come algoritmo e’ traducibile in qualsiasi linguaggio di programmazione.

Ad esempio in linguaggio Pascal avremo il seguente programma (traducibile automaticamente in un programma eseguibile maggiore.exe; notate che e’ anche

automatica la scelta degli indirizzi) :

program maggiore;

var PRIMO, SECONDO;

begin

read ( PRIMO );

read ( SECONDO );

if ( PRIMO < SECONDO )

then

write ( SECONDO )

else

write ( PRIMO );

end ;

end.

Nel linguaggio C lo stesso programma potremmo cosi’ tradurre, anticipando che l’istruzione if - then - else del Pascal diventa

if - else in C, che ha la seguente sintassi:

if (< espressione> )<istruzione1> else <istruzione2> .

Ossia se risulta vera l’espressione fra parentesi tonde “ CONDIZIONE LOGICA VERA”

allora viene eseguita l’istruzione1 altrimenti “ CONDIZIONE LOGICA FALSA”, viene

eseguita l’istruzione2. Inoltre l’ istruzione di lettura nel C e’ scanf(…) e l’istruzione di

stampa e’ printf(..) ; o meglio scanf(..) e printf(..) sono delle funzioni di libreria del C

( contenute nel file stdio.h “ standard di input output ” ) che usiamo come se fossero

delle semplici istruzioni.

#<include stdio.h>

void main(void)

{

int PRIMO, SECONDO;

scanf (“\n%d”,&PRIMO);

scanf (“\n%d”,&SECONDO);

if ( PRIMO<SECONDO)

printf (“\n %d”, SECONDO);

else

printf (“\n %d”, PRIMO);

}

Traduzione in linguaggio macchina LM del programma rappresentato in Fig. 7.5

Supponiamo di avere come istruzione di salto condizionato una JUMP tale che:

Salta in A se R1 < 0 ( con codice operativo 1111 ) ;

traduciamo il programma in codice simbolico e poi in LM vero e proprio (solo zeri e uni);

associamo ai simboli PRIMO l’indirizzo IND1 e SECONDO l’indirizzo IND2

PRIMO < ---- > IND1 ; SECONDO < ----- > IND2 ;

introduciamo due etichette ETIC1 ed ETIC2 per contrassegnare due righe di codice

del programma ( gli indirizzi di memoria ).

programma in LM simbolico :

Read da I in IND1

Read da I in IND2

Load da IND1 in R1

Load da IND2 in R2

Sub ( una istruzione che dovrebbe eseguire la R1 < --- R1 - R2 )

Salta in ETIC1 ( se R1 < 0 )

Write IND1

Salta in ETIC2 ( incondizionatamente )

ETIC1: Write IND2

ETIC2: STOP

In sostanza se R1 < 0 l’esecuzione del programma prosegue dall’indirizzo di memoria avente etichetta ETIC1 ( stampa del contenuto di IND2 ) altrimenti prosegue con la

istruzione successiva ossia viene stampato nel nostro caso il contenuto di IND1 e

poi si salta in ETIC2 dove ci si ferma .

Adesso associando a IND1 il valore 11001 e ad IND2 il valore 11010

introducendo il codice operativo della istruzione Sub che e’ pari a 0101 e

conoscendo quello dell’istruzione di Salta in ETIC1 ( se R1 < 0 ) che e’ pari a 1111

e supponendo che il programma sia caricato in memoria all’indirizzo 1010 in base 2,

si puo’ scrivere il vero e proprio programma in linguaggio macchina, poiche’ gli altri

codici operativi dovrebbero essere noti,dalla tab. 3.2 della lezione 3.

nota: abbiamo deciso arbitrariamente di usare tali codici operativi.

Programma in LM, che calcola il maggiore fra due numeri letti da Input:

Tab. 7.3

Indirizzo Cella		Codice operativo	Indirizzo operando
10	01010	1000	11001
11	01011	1000	11010
12	01100	0000	11001
13	01101	0001	11010
14	01110	0101	-------
15	01111	1111	10010
16	10000	1001	11001
17	10001	0111	11010
18	10010	1001	11010
19	10011	0110	-------
…	…….	……	……
25	11001	PRIMO
26	11010	SECONDO

Esercizio

Dati 3 numeri interi, stampare il massimo fra essi.

Scrivere il programma : in forma di algoritmica, di diagramma di flusso e

corrispondente traduzione in linguaggio C.

Algoritmo

1) Leggere primo , secondo e terzo numero

2) Se primo > secondo

3) Allora stampare il max tra primo e terzo

4) Altrimenti stampare il max tra secondo e terzo

5) Fine

Diagramma di flusso

Nel diagramma trascuriamo la lettura di primo , secondo , e terzo ; indichiamo per

comodita’ i tre simboli rispettivamente con P , S , T .

Fig. 7.6

Programma espresso in linguaggio C :

#include<stdio.h>

void main(void)

{ /* BEGIN */

int P, S, T; /* commento: dichiarazione dei simboli ( variabili) */

scanf (“\n %d”,&P); /* lettura del primo numero intero da input */

scanf (“\n %d”,&S); /* lettura del secondo numero intero da input */

scanf (“\n %d”,&T); /* lettura del terzo numero intero da input */

if ( P > S )

{

if ( P > T)

printf (“\n Il numero max e’ = %d ” , P ); /* stampa il primo numero */

else

printf ( “\n Il numero max e’ = %d ” , T ); /* stampa il terzo numero */

}

else /* le istruzioni successive vengono eseguite se P e’ minore od uguale ad S */

if ( S > T )

printf (“\n Il numero max e’ = %d ” , S ); /* stampa il secondo numero*/

else

printf (“\n Il numero max e’ = %d ” , T ); /* stampa il terzo numero */

/* STOP */

}

Esercizio (svolgere da soli)

Scrivere in linguaggio C un programma che stampi il Massimo fra 4 numeri

interi dati in Input.

(Invio Soluzione: tramite e-mail agli iscritti alla mailing list, solo dopo invio vostra soluzione)

Bozza di algoritmo da seguire

1) Leggere i 4 numeri interi da input e memorizzarli ( Servono 4 variabili P, S ,T, Q)

2) Se P > S

a) stampare il massimo tra P, T e Q .

b) altrimenti stampare il massimo tra S, T e Q

e’ un esercizio un po’ piu’ lungo di quello visto

sfruttare l’ esercizio precedente come sottocaso

raffinamento :

a’) se P > T allora stampare il massimo tra P e Q

b’) altrimenti stampare il massimo tra T e Q

b’’) fatelo voi

a”) fatelo voi

b’’) fatelo voi .

Il concetto di variabile

Una variabile e’ una astrazione della cella (locazione) di memoria, ossia formalmente e’ :

un simbolo , cioe’ un identificatore ( nome ) associato ad un indirizzo fisico della

memoria, che denota un valore contenuto nella locazione stessa;

(locazioni di memoria che possono essere di 1 byte, 2 byte, 4 byte ..).

Se chiamiamo L-Valore l’ indirizzo fisico della memoria e chiamiamo R-VALORE il

valore della variabile contenuto nella locazione di memoria, avremo che l’ R-VALORE

puo’ cambiare nel corso dell’ esecuzione di un programma mentre L-VALORE e’

fissato e certamente non cambia durante l’esecuzione.

Cerchiamo di chiarire meglio quanto detto.

Esempio

La dichiarazione di variabile intera seguente:

int somma ;

avvisa “il sistema di programmazione” che sara’ necessario

- Riservare una locazione di memoria (in L-VALORE)

- Capace di contenere un numero intero di ( 16 , 32 ,… bit )

- Associata al nome somma

e che nel programma sara’ possibile

- Accedere al valore in essa contenuto (R-VALORE), scrivendo somma

- Memorizzare un valore (intero) in essa usando il nome somma .

Tab. 7.4

Identificatore	Indirizzo
somma	00110111

L’indirizzo della tabella 7.4 e’ L-VALORE che e’ invariante per il simbolo somma

Tab. 7.5 variabile somma di valore attualmente 1968 memorizzata nella cella di

memoria di L-VALORE = 00110111

Indirizzo	R-VALORE
………….	…..
………….	.….
00110111	1968
…………	……
………….	……

E’ diverso scrivere

int somma;

float somma;

Abbiamo dato la dichiarazione di due variabili aventi lo stesso nome, ma nel primo

caso la cella verra’ usata per operazioni in aritmetica intera, mentre nel secondo caso

per operazioni in aritmetica reale o meglio floating point;

in sostanza con la frase definizione di una variabile, si intende che si introduce una

variabile, identificata da un simbolo (nome) e contemporaneamente ne specifichiamo

il tipo ( intero ,reale..).

esempio

int a, b, c, somma; /* dichiarazione di 4 variabili di tipo intero */

float d, e, re; /* dichiarazione di 3 variabili di tipo float (dati reali)*/

char car; /* dichiarazione di una variabile car di tipo carattere */

Cenni su istruzioni della parte esecutiva

Sono di tre tipi, istruzioni di:

- LETTURA/SCRITTURA :

scanf(“%d”,&somma); scanf(“\n%d”,&somma);

printf(“%d”, somma); printf(“\n%d”,somma);

%d indica che somma e’ un intero; \n indica prossima linea.

- ASSEGNAZIONE

operatore =

Somma = 30; /* assegna alla variabile somma il valore intero 30 */

- CONTROLLO

a) istruzione composta :

gruppi di istruzioni da eseguire in sequenza in un medesimo contesto contenute fra le parentesi graffe { istr1; istr2;… }

b) istruzione condizionale : if-else

c) istruzione iterativa: for( ); while (); do - while()

Test 7