Corso di Basi e Fondamenti di Programmazione in C++ Lezione 1

LINGUAGGIO C++
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LEZIONE 1
• Il C++ è uno dei linguaggi di programmazione più diffusi; è noto per le sue
caratteristiche di efficienza e flessibilità; è stato ideato nel 1979 dal danese
Bjarne Stroustrup presso i Bell Labs della Nokia.
Come si può intuire dal nome si tratta di un'estensione del suo progenitore : il
linguaggio C, introdotto nel 1972 da Dennis Ritchie, ricercatore della maggior
compagnia telefonica americana AT&T.

• Il C++ mantiene tutte le virtù del C, ovvero è uno strumento pratico e
funzionale, versatile e potente, adatto a realizzare applicazioni di qualsiasi
tipo dotato della possibilità di interagire direttamente con le risorse
hardware della macchina, ma con una struttura della sintassi tipica dei
linguaggi di programmazione di alto livello. Questo elevato grado di
compatibilità con il C (di cui conserva semantica e sintassi) consente al
programmatore C++ di passare progressivamente dalla programmazione
strutturata/procedurale alla programmazione orientata agli oggetti (OOP
Object Oriented Programming) senza la necessità di riscrivere da capo tutto il
codice esistente, riutilizzando gli innumerevoli programmi e librerie già
esistenti.

• Per spiegare successo che C++ ha avuto nel corso del tempo si possono
fornire le seguenti motivazioni.
• ● Tutti i problemi affrontabili in C sono anche in C++
• ● Gli ampliamenti introdotti rispetto al C rimediano le principali carenze del
vecchio linguaggio.
• ● L'introduzione del nuovo standard ha migliorato la possibilità di scrivere
applicazioni facilmente portabili su sistemi diversi.
• ● E' efficiente e di conseguenza viene utilizzato in tutte le situazioni dove la
velocità di risposta diventa un fattore critico.

• ● Il C++ è uno dei più diffusi linguaggi di programmazione; questo vuol dire
che sono già disponibile una quantità notevole di librerie, moltissimi segmenti
di codice già pronte all'uso, un gran numero di driver e di periferiche, una
bibliografia immensa, numerosi compilatori e debugger.
• ● E' uno tra i linguaggi più flessibili: con il C++ si può scrivere praticamente
qualsiasi software, da sistema operativo alla piccola applicazione.
• ● Essendo uno dei linguaggi più conosciuti e usati dai programmatori, ha dei
compilatori molto affidabili e i programmi che ne risultano sono stabili(sempre
che siano scritti correttamente) e veloci in esecuzione, su tutte le piattaforme.

• ● E' un buon compromesso tra semplicità di scrittura del codice potenza e
flessibilità.
• ● Per la sua grande diffusione, la sintassi e la semantica del C++ è stata
scelta come base per altri linguaggi di programmazione (come il C# Java) o
per linguaggi di scripting lato client (come JavaScript) e lato server (come
PHP).
• ● Imparare il C++ significa possedere le basi per apprendere linguaggi più
usati nella programmazione professionale.

LIVELLI DI FUNZIONALITÀ DI UN COMPUTER
• Nello schema seguente viene
riportata la gerarchia dei livelli di
funzionalità di un computer

• Il livello software più basso corrisponde al linguaggio macchina o assembler
(o assembly).
A questo livello ogni "istruzione" corrisponde ad un numero binario. Il codice
binario è l'unico tipo di informazione che le macchine possono comprendere.
In realtà una macchina può solo distinguere tra ciò che è zero e tra ciò che
non lo è.
A livello immediatamente superiore troviamo il sistema operativo. Il sistema
operativo è il software di base che ci permette di utilizzare le risorse del
sistema:

• 1 Le periferiche di input/output
2 La RAM
3 Il microprocessore (CPU)
4 La gestione della memoria di massa (disco fisso o hard disk)
• Il sistema operativo è dunque un insieme complesso di programmi che
interagendo tra loro svolgono una serie di funzioni fondamentali per
consentire all'utente un utilizzo della macchina semplice ed economico.

• A livello immediatamente superiore troviamo il software di sviluppo; si tratta
di un insieme di programmi che permettono di sviluppare le applicazioni che
vengono definite dal programmatore. Ne fanno parte gli editor, i compilatori,
gli interpreti e i linker.
Si tratta di un insieme di programmi in grado di tradurre sequenze di
istruzioni formulate in un linguaggio di programmazione ad alto livello come
ad esempio il C++. Un linguaggio ad alto livello, contrariamente
all'assembler, che ècostituito da sequenze di numeri binari, è un linguaggio di
più facile comprensibile per l'uomo .

• Particolare importanza in questo caso è la differenza tra compilatori ed
interpreti.
● Un interprete, legge un'istruzione alla volta, la traduce in linguaggio
macchina e la invia alla CPU per l'esecuzione.
● Un compilatore, legge tutto il programma e lo traduce in linguaggio
macchina; di conseguenza, quando il programma viene eseguito, esso parte
direttamente in linguaggio macchina. Il C++ è un linguaggio compilato.

La differenza fondamentale risiede nel fatto che mentre
l'interprete traduce le istruzioni una alla volta, il compilatore
esegue la traduzione di tutto il programma in una sola volta,
rendendo l'esecuzione molto più veloce; inoltre l'interprete, deve
sempre risiedere in memoria, diminuendone la capacità
disponibile, ma rendendo estremamente veloci le modifiche
apportate al programma. Viceversa il compilatore viene
caricato in memoria solo durante la compilazione, in quanto
durante l'esecuzione non è richiesta la sua presenza; ma ad ogni
modifica del programma sorgente è necessario far eseguire una
nuova compilazione.
I programmi applicativi sono i programmi utilizzati dall'utente per risolvere problemi ben
delimitati in abito scientifico, grafico, commerciale, gestionale, di elaborazione del testo etc.. Il
software di sviluppo serve per creare programmi applicativi.

STRUTTURA DI UN PROGRAMMA C++
• I passi da eseguire per la
realizzazione di un programma
scritto in linguaggio C++ sono
schematizzati nel seguente disegno

La fase iniziale di editing consiste nella trascrizione al calcolatore del codice sorgente. Questa operazione può
essere svolta mediante in semplice editor di testi puro, come il blocco note (notepad) di Windows. Il risultato di
questa operazione sarà il salvataggio di un file comunemente chiamato file sorgente con estensione .cpp che
può essere richiamato in seguito per eventuali modifiche.
Per la fase successiva occorre disporre di un compilatore C++. Esistono molteplici compilatori e linker, alcuni
come gcc su Linux consentono di eseguire le operazioni dalla riga di comando del sistema operativo ma
prevalentemente si usano degli IDE (Integrated Developement System) che comprendono tutte le funzionalità
necessarie per produrre il file eseguibile a partire dal codice sorgente direttamente editabile nell'IDE. I più
famosi sono Microsoft Visual C++ .NET, Dev C++ e Borland C++ Builder. Tutti i programmi realizzati in queste
pagine sono invece stati realizzati su IDE CodeBlocks che utilizza il compilatore MingW32.

Il compilatore elabora il file sorgente e, se non rileva errori genera a sua volta un file oggetto (.obj
oppure .o). Quest'ultimo contiene il programma scritto in linguaggio macchina ma non ancora
direttamente eseguibile dall'elaboratore.
Nell'ultima fase toccherà al linker completare il programma aggiungendo quelle parti di
codice necessario al suo funzionamento, ad esempio quelle relative alle istruzioni cin e
cout per l'input/output da reperire nel file di libreria <iostream.h>. Il compito del linker
è quello collegare il codice intermedio, prodotto dal compilatore, con quello mancante
ottenuto da apposite librerie per formare finalmente il file eseguibile. Se il programma
supera la fase di compilazione (è, dunque, esente da errori) il linker viene richiamato
automaticamente dal compilatore stesso.

A quel punto il programma creato potrà essere
eseguito tramite il sistema operativo e la sua fase di
esecuzione prenderà il nome di fase di runtime.
La struttura generale dei nostri programmi può
essere schematizzata nel modo seguente:
Una delle cose più importanti da notare è il simbolo punto
e virgola (;) che viene usato come terminatore di ogni
singola istruzione.
Non tutti i linguaggi di programmazione usano questa
regola; Visual Basic non la usa, Python non la usa.
I programmi più semplici, di tipo procedurale sono
essenzialmente costituiti da una o più funzioni. All'interno
del file sorgente deve esserci almeno una funzione main().
Le funzioni sono sempre dotate di parentesi tonde
all'inizio della loro scrittura, servono a specificare
l'eventuale presenza di parametri (argomenti) da
elaborare.

Le funzioni possono restituire un valore al
programma che le ha invocate, in tal caso
vanno precedute da un prefisso che specifica
il tipo di dato restituito, come nel seguente
esempio dove viene restituito un valore di tipo
float cioè un numero con la virgola.

Questo è sempre il comportamento di linguaggi fortemente tipizzati come
C/C++ o Java; molto meno rigidi possono essere altri linguaggi come
JavaScript che effettuano un controllo molto più lasco sui tipi di dati da
elaborare e per questo vengono chiamati linguaggi debolmente tipizzati.
Veniamo ai preamboli (nel codice sorgente di qualsiasi programma ci sono sempre dei preamboli) la
premessa più frequente è l'indicazione delle librerie utilizzate come la #include<iostream>
Questa riga non è un'istruzione ma una direttiva al compilatore. Diversamente dalle istruzioni le direttive
non terminano col punto e virgola (;). Questa direttiva ha il compito di avvisare il linker e il compilatore
che saranno necessarie istruzioni provenienti dal file di libreria standard iostream che in questo caso
corrisponde all'utilizzo delle istruzioni di cin per permettere l'input da tastiera e cout per consentire
l'output a video.

• Oggetti e funzioni della libreria standard appartengono ad un unico insieme
denominato spazio dei nomi (namespace) standard e sono distinti da tutti gli
altri identificatori per il fatto di essere preceduti dal prefisso std.
Teoricamente per usare un'istruzione cout bisognerebbe scrivere std::cout e
allo stesso modo si dovrebbe fare per l'input da tastiera std::cin per evitare
di ripetere ogni volta questo identificatore viene utilizzata la direttiva using
secondo la seguente sintassi:

• using namespace std;
In tal modo l'aspetto più consueto
che assumeranno i nostri scritti sarà:

• ma non è da escludere la necessità di utilizzare altre librerie come la libreria
math.h che contiene speciali funzioni come la pow(base, esponente) per
l'elevamento a potenza o la sqrt(radicando) per l'estrazione della radice
quadrata di un numero maggiore o uguale a zero che può essere dichiarata
subito dopo la iostream con la sintassi:
#include<math.h>

IDENTIFICATORI
• Nel linguaggio C/C++ sono definiti identificatori i
nomi tramite i quali è possibile far riferimento a
variabili, funzioni e alri oggetti definiti dal
programmatore. Un identificatore è costituito da uno
o più caratteri, di cui il primo deve essere una lettera
o un carattere di sottolineatura(underscore _), mentre
i caratteri seguenti possono essere lettere, numeri o
sottolineature. Il C++ consente l'utilizzo del simbolo '$'
all'interno di un identificatore, ma non all'inizio.
corretto non corretto
conta 1conta
ver23 un'id
altro_id altro.id

ESPRESSIONI
• Una espressione è una combinazione qualsiasi di operandi ed operatori che dà origine ad un valore. Ogni
valore (costante o variabile) presente in un'espressione è un operando. Le espressioni sono costruite a partire
da operatori, costanti e variabili, seguendo prevalentemente le regole generali dell'algebra. Ciò nonostante,
ci sono alcuni aspetti direttamente collegati alla natura del linguaggio. Ad esempio
v/3.6
!0
4+6/2
Nel primo caso se v è una variabile espressa in km/h l'espressione v/3.6 rappresenta la stessa velocità in
m/s.
Nel secondo caso è presente l'operatore di negazione (!) permette di far commutare uno 0 in un 1.
Nel terzo caso si tratta di una semplice espressione numerica che fornisce 7 come risultato.

INPUT/OUTPUT
• In linguaggio C++ per consentire l'ingresso di dati da tastiera è possibile
usare in comando cin. Per effettuare l'output a video si usa il comando cout,
entrambi appartenenti alla libreria iostream. Ad esempio, il tradizionale
programma di test "Hallo World" può essere scritto nel seguente modo:

#include<iostream>
using namespace std;
main(){
cout<<"ciao Mondo";
}//main
cout è la destinazione standard
dell'output video verso la quale è
diretto il flusso (lo stream) delle
informazioni presenti a estra del
simbolo << chiamato anche operatore
di inserzione.
L'istruzione cout, permette di
presentare sullo schermo dati e
messaggi combinati assieme; ad
esempio:
#include<iostream>
main(){
int x=3;
cout<<"spazio
percorso:"<<x<<" m";
}//main

produrrebbe come output a video la stringa
Queste istruzioni vengono spesso utilizzate in concomitanza del comando endl che
permette di andare a capo;ad esempio:
#include<iostream>
main(){
int x=3;
cout<<"spazio percorso:"<<endl<<x<<" m";
}//main

l'output prodotto a video, sarebbe:
al posto di endl può essere usato alternativamente il simbolo "n" di ritorno a capo secondo l'istruzione.
cout<<"spazio percorso:n"<<<" m";
L'oggetto cin è la sorgente simbolica dei dati provenienti dall'ingresso standard che è
la tastiera e deve essere sempre accompagnato dall'operatore di estrazione >> .
Spesso i due comandi vengono scritti sulla stessa riga perchè contestuali ad una richiesta di dati che viene
fatta all'utente.
cout<<"inserisci lo spazio:";cin>>x;

PRINTF
• In alternativa agli stream per acquisire e comunicare dati è possibile
utilizzare le funzioni printf() e scanf() della libreria standard, richiamabile
tramite le direttive
#include<stdio.h> oppure #include<cstdio> . Ad esempio:

• #include<cstdio>
main(){
int eta;
eta=27;
printf("La mia eta' e' di %d annin",eta);
}//main
• La prima linea di codice all'interno di main() è
int eta;

• Questa riga dichiara una variabile chiamata eta e dice al compilatore che si
tratta di una variabile intera. In linguaggio C è necessario dichiarare tutte le
variabili prima di usarle. Il procedimento di dichiarazione implica sia la
specifica sia il nome della variabile che il suo tipo di dato. In questo caso eta
è di tipo int parola chiave che in C serve a dichiarare dati di tipo intero con
numeri che vanno da -32768 a 32767. La linea successiva è
•
eta=27;

• che è un'istruzione di assegnamento.Questa linea pone il valore 27 nella
variabile eta, anche questa istruzione termina col punto e virgola come tutte
le istruzioni scritte in C. L'istruzione:
printf("La mia età è di %d annin",eta);

• Quest'istruzione è importante per due ragioni: la prima è che si tratta di
esempio di una chiamata ad una funzione. La seconda è che illustra l'uso della
funzione standard di uscita printf(). La linea è costituita da due parti: il nome
della funzione printf e i suoi due argomenti: la stringa "La mia età è di %d
annin" e la variabile eta. Nel C non ci sono funzioni interne di input/output,
queste funzioni sono invece fornite dalla libreria standard contenute nel file di
inclusione stdio.h (libreria cstdio) . Un programma può (e deve) contenere
funzioni scritte dal programmatore stesso oltre a quelle provenienti daqlle
librerie. In ogni caso chiamare una funzione risulta piuttosto semplice: bisogna
solo scrivere il suo nome e fornire gli argomenti necessari.

• L'istruzione printf() lavora in questo modo: il primo argomento è una stringa
che può contenere sia caratteri che direttive di conversione: una direttiva di
conversione inizia con il segno di percentuale. Quando il C trova %d sa che
deve scrivere un intero in formato decimale. Il secondo argomento
rappresenta il valore che deve essere mostrato, in questo caso coincidente con
la variabile eta.Infine n è una speciale direttiva di conversione che fa in
modo che la funzione printf() torni a capo alla linea successiva, dopo aver
visualizzato la stringa.La forma generale di printf() è:
• printf("stringa di controllo",parametri);

• La stringa di controllo contiene i caratteri che saranno mostrati sullo schermo,
direttive di conversione che dicono alla printf() come mostrare gli argomenti
rimanenti oppure entrambi. Le direttive di conversione principali sono le
seguenti
codice significato
%d
visualizza un intero in
formato decimale
%f
visualizza un reale in
formato decimale
%c visualizza un carattere
%s visualizza una stringa

• I seguenti esempi mostrano ancora l'uso della printf().
•
printf("%s %d","questa è una stringa",100); //__>questa è una stringa 100
printf("questa è una stringa %d",100); //__>questa è una stringa 100
printf("il numero %d è decimale, %f è reale",60,7.89); //__>il numero 60 è decimale, 7.89 è
reale
printf("%c%c %s -%x",'u','n'," numero in decimale ed in esadecimale:",10,10);
//__>un numero in decimale ed in esadecimale 10-A
printf(%s","SALVEn");
//__>SALVE
•
E' necessario avere tanti argomenti quante sono le stringhe di conversione: in caso contrario,
sullo schermo saranno stampati caratteri senza senso.

SCANF
• La funzione scanf() è una delle funzioni di ingresso del C. La forma generale di scanf() è la
seguente:
• scanf("stringa di controllo",lista di parametri);
• Anche se non è esatto, supporremo per non creare confusione, che la stringa di controllo possa
contenere solamente stringhe di conversione. Le direttive %d e %f dicono rispettivamente alla
funzione scanf() di leggere un intero e un numero con la virgola.
Per evitare problemi nell'esecuzione del programma, è indispensabile che il numero delle
direttive di conversionbe sia uguale a quello degli argomenti della lista dei parametri. Nella
lista dei parametri, un segno & precede le variabili che devono ricevere i valori letti dalla
tastiera.

TIPI DI DATI IN C++
• In C++ esistono cinque tipi di dati primari:
Tipo di dato
carattere char
intero int
reale float
doppia precisione double
Senza valore void

• Le variabili di tipo char sono impiegate per contenere valori in cui sono sufficienti 8
bit come le lettere del codice ASCII 'A', 'B', 'C'.
Le variabili di tipo int possono contenere numeri che non richiedono parte
frazionaria.
Le variabili di tipo float e di tipo double sono impiegate nel caso in cui siano
necessari numeri con parte frazionaria (cifre dopo la virgola) o numeri molto grandi.
La differenza fra questi due ultimi tipi è unicamente nella massima e nella minima
quantità che possono rappresentare.
Il tipo void è stato introdotto per aumentare le possibilità di controllo sui tipi.
Esiste anche un altro tipo di dato: il bool (booleano) che può assumere valore 1 o 0
(vero o falso) occupa soltanto 1 bit e viene spesso associato a variabili o condizioni
logiche.

OPERATORI
• Per operatore si intende un simbolo che indica delle manipolazioni logiche e
matematiche sui dati.
Gli operatori appartengono a tre classi
Operatori aritmetici .
Operatori relazionali .
Operatori logici .

OPERATORI ARITMETICI
• Gli operatori aritmetici servono appunto ad eseguire operazioni
matematiche:
operator
e
azione
- sottrazione
+ addizione
* moltiplicazione
/ divisione
%
resto della divisione
tra interi
-- decremento unitario
++ incremento unitario
-= decremento finito
+= incremento finito

• Notiamo che applicando un operatore / ad un intero viene troncato il resto,
ad esempio 14/3 da come risultato 6 qualora si tratti di una divisione fra
interi. L'operatore % restituisce il resto di una divisione fra interi, ma non può
essere usato coi float o con i double. Esempio:
• main(){
int x=10,y=3;
cout<<x/y; //visualizza 3 (quoto)
cout<<x%y; //visualizza 1 (resto)
}

INCREMENTO E DECREMENTO
• L'operatore incremento unitario ++ somma 1 all'operando, mentre l'operatore
decremento unitario - - sottrae 1 all'operando. Di conseguenza l' istruzione
•
x++; equivale all'istruzione x=x+1;

• mentre l' istruzione
x--; equivale all'istruzione x=x-1;
• L'operatore incremento finito funziona in modo analogo:
x+=5; equivale all'istruzione x=x+5;
mentre
x-=5; equivale all'istruzione x=x-5;

OPERATORI RELAZIONALI
• Col termine "relazionale" ci si riferisce alle relazioni che intercorrono tra i
valori
operatore azione
> maggiore
>= maggiore o uguale
< minore
<= minore o uguale
== uguale
!= diverso

OPERATORI LOGICI
• Col termine "logico" ci si riferisce al modo in cui le relazioni possono essere
associate fra loro
operatore azione
&& AND
|| OR
! NOT

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