I linguaggi C e C++: le basi

Linguaggio C

Il C è un linguaggio di programmazione di alto livello. Progettato e realizzato da Dennis Ritchie (1941–2011) nel 1972, fu sviluppato presso gli AT&T Bell Laboratories (New Jersey, USA) per ottenere un linguaggio adatto all’implementazione dei sistemi operativi. Utilizzato per la prima volta in modo estensivo per la riscrittura del sistema operativo UNIX dal linguaggio assembly, può essere impiegato con tutti i principali sistemi operativi oggi disponibili.

Stephen C. Johnson, alla fine degli anni Settanta, scrisse il Portable C Compiler (pcc) trasportabile su sistemi diversi dal PDP-11 (Programmed Data Processor-11, la serie di computer su cui furono sviluppate le prime versioni di UNIX): da allora il C cominciò a essere utilizzato come linguaggio in altri sistemi operativi, come MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) e CP/M-80 (Control Program for Microcomputers).

Per combinare efficienza e potenza in un linguaggio tendenzialmente compatto, il C non possiede al suo interno alcune funzionalità tipiche di altri linguaggi (per esempio la gestione diretta di monitor e tastiera), demandate a librerie separate da utilizzare all’occorrenza. Questa soluzione consente maggiore flessibilità: il programmatore può decidere se impiegare funzioni esistenti oppure implementarne di proprie, sfruttando gli elementi di base offerti dal linguaggio.

La grande facilità d’uso e la diffusione del C resero necessario evitare la proliferazione di “dialetti”: nel 1983 fu istituito un comitato ANSI per definire uno standard del linguaggio C, da cui nacque lo standard ANSI/ISO C (C89/C90), base delle evoluzioni successive.

Linguaggio C++

Sebbene il C possieda tutti gli strumenti per implementare qualunque tipo di dato astratto, tale implementazione è demandata interamente al programmatore. Il C++ nacque dall’esigenza di una maggiore astrazione dei dati, che consentisse di definire nuovi tipi in modo semplice, risolvendo numerosi problemi con la stessa efficienza e portabilità del C.

L’ideatore è il danese Bjarne Stroustrup che, insieme ai fondatori di C e UNIX, nei laboratori AT&T iniziò nel 1979 a gettare le basi di un nuovo linguaggio che mantenesse il C come base per garantirne efficienza, portabilità e compatibilità con l’elevato numero di programmi esistenti.

La prima versione prese il nome di “C con classi”; nel 1986 divenne C++. Nel 1990 uscì The Annotated C++ Reference Manual (ARM), base dello standard ISO 1998 (C++98), poi evoluto (C++11/14/17/20/23).

Il C++ mantiene le virtù del C ma aggiunge OOP e astrazione di alto livello, consentendo migrazioni progressive dalla programmazione procedurale.

Perché il C++ ha avuto successo

• Compatibile con il C; ampia base di codice e librerie.
• Standard ISO che migliorano portabilità e interoperabilità.
• Efficienza elevata; adatto a software di sistema e applicazioni desktop.
• Sintassi che ha influenzato C#, Java e molti linguaggi di scripting.

Livelli di funzionalità di un computer

Il livello software più basso corrisponde al linguaggio macchina/assembly. Sopra troviamo il sistema operativo (I/O, RAM, CPU, memoria di massa) e quindi il software di sviluppo (editor, compilatori, interpreti, linker) che traducono linguaggi ad alto livello in codice eseguibile.

Compilatori e interpreti

• Interprete: traduce ed esegue una riga per volta (ottimo per iterazioni rapide).
• Compilatore: traduce l’intero programma in un binario (esecuzione veloce). C/C++ sono compilati.

Struttura di un programma in C/C++

Un programma deve contenere main(), punto d’ingresso dell’esecuzione.

Esempio completo (C)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int a, b, somma;

    printf("Inserire il primo numero: ");
    scanf("%d", &a);

    printf("Inserire il secondo numero: ");
    scanf("%d", &b);

    somma = a + b;

    printf("La somma di %d e %d e`: %d\n", a, b, somma);

    return 0;
}

Direttive, main, dichiarazioni, corpo

• Direttive (#include) — non terminano con ;
• main() — funzione principale, di norma int main() con return 0;
• Sezione dichiarativa — dichiarazioni variabili (buona pratica: all’inizio della funzione)
• Corpo — istruzioni tra { }, ogni istruzione termina con ;

I commenti

Commenti in C

somma = a + b; /* commento
                   su più righe */

Commenti in C++

// commento su una riga
std::cout << "C++"; // commento in coda

/* Riga 1
   Riga 2 */

Il primo programma in C/C++

#include <stdio.h>

int main() {
    /* Hello World in C */
    printf("Hello world! in C");
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // Hello World in C++
    cout << "Hello world! in C++";
    return 0;
}

// C
printf("Hello world! in C\n");

// C++
std::cout << "Hello world! in C++\n";
// oppure
std::cout << "Hello world! in C++" << std::endl;

Le direttive #include e namespace

#include inserisce nel sorgente i file header con dichiarazioni e funzioni delle librerie standard.

In C++ si usa lo spazio dei nomi std:

using namespace std; // per esempio didattico
// oppure qualificare:
std::cout << "ciao\n";

La gestione dell’input/output

Operatori di ridirezione (C++)

• << inserzione → output verso cout
• >> estrazione → input da cin

std::cout << "Ciao a tutti";
std::cout << "x=" << x << " y=" << y << std::endl;
int numero; std::cin >> numero;

Confronto C vs C++

#include <iostream>
int main(){
    int a,b; std::cout << "a? "; std::cin >> a;
    std::cout << "b? "; std::cin >> b;
    std::cout << "somma=" << (a+b) << '\n';
    return 0;
}

Gli operatori in C/C++

Aritmetici

Esempio (divisione intera)

#include <stdio.h>
int main() {
    int q = 100/22, r = 100%22;
    printf("100/22 = %d con resto %d", q, r);
    return 0;
}

#include <iostream>
int main() {
    int q = 100/22, r = 100%22;
    std::cout << "100/22 = " << q << " con resto " << r << '\n';
    return 0;
}

Unari incremento/decremento

int x=10, y;
y = x++; // postfisso: usa x poi incrementa → y=10, x=11
y = ++x; // prefisso: incrementa poi usa → x=12, y=12

int i=15; int a=(i++)*2; // a=30, i=16
i=15; a=(++i)*2;         // a=32, i=16

Operatori di confronto, logici e assegnamento

Relazionali

Logici

Assegnamento semplice e composto

(a > 0) && (b > 0)

Appendice: Standard C e C++ (cronologia)

Scheda riepilogativa: Operatori in C/C++

Operatori aritmetici

Incremento / Decremento

Relazionali

Logici

Assegnamento (composti)

Ripassiamo insieme

Come si dichiara una variabile?

tipo Identificatore;
tipo Identificatore1, Identificatore2, ...;
tipo Identificatore = valore;

I linguaggi C e C++: le basi (mappa modificabile)

Istruzioni di input/output: esempi rapidi

Test – Vero/Falso

1. Algoritmo e programma sono sinonimi (I) …… ☐ V ☐ F
2. Il linguaggio C non possiede parole chiave (A) …… ☐ V ☐ F
3. int z; dichiara una variabile intera di nome z (H) …… ☐ V ☐ F
4. Il simbolo // indica l’inizio di un commento in C++ (B) …… ☐ V ☐ F
5. cin >> z; visualizza il valore di z (G) …… ☐ V ☐ F
6. cout >> "Benvenuto"; produce un errore (F) …… ☐ V ☐ F

Test – Risposta multipla

1. Sequenza per ottenere un eseguibile:
   A) editing → linker → compilatore
   B) editing → compilatore → debug
   C) compilatore → editing → linker
   D) editing → compilatore → linker
2. Istruzioni di preprocessore: quale è FALSA?
   A) si chiamano direttive al preprocessore
   B) iniziano con # + nome direttiva
   C) non terminano con ;
   D) terminano con ;
3. Che cosa sono i file header?
   A) file opzionali
   B) file che contengono le librerie del C
   C) file da integrare in caso di errore
   D) file per intestazione testuale
4. Differenza tra #include <stdio.h> e #include "stdio.h":
   A) nessuna
   B) librerie diverse
   C) percorsi di ricerca diversi
   D) la seconda viene ignorata se assente
5. const definisce costanti tipizzate. Significa:
   A) ogni costante simbolica ha un tipo
   B) ogni costante esplicita ha un tipo
   C) le costanti possono avere tipi diversi
   D) possono cambiare tipo
6. Quale è FALSA sugli statement:
   A) sono istruzioni
   B) sono righe di dichiarazioni
   C) racchiudono l’elaborazione
   D) sono errori del compilatore
7. Quale è FALSA sugli specificatori di formato:
   A) introdotti da %
   B) identificano il tipo da stampare
   C) indicano percentuale
   D) in printf formattano il valore
8. Dopo a = x++:
   A) a e x uguali
   B) a > x
   C) a < x
   D) dipende da x
9. Espressione corretta per la media:
   A) a+b+c+d/4
   B) a+(b+c+d)/4
   C) (a+b+c+d/4
   D) (a+b+c+d)/4
10. Calcola:

    int Totale, x = 1;
    Totale = ++x + 15 * x-- + x++;
    

    A) 31
    B) 32
    C) 30
    D) 16
11. x %= 2 assegna a x:
    A) il 2% di x
    B) il resto di 2/x
    C) 0 oppure 1
    D) un numero > 1

Soluzioni

1. D
2. D
3. B
4. C
5. A
6. D
7. C
8. C
9. D
10. — (in C/C++ classico l’espressione ha comportamento indefinito)
11. C

Abilità

1) Trova gli errori presenti nel seguente codice.

#include <iostream.h>
int main( )
{
float a, b; /* questo è un commento corretto.
a = 100; // questo commento è valido //
b = 10 */ questo commento è valido /*
return 0;
}

#include <iostream>

int main() {
    float a, b; /* commento di blocco chiuso correttamente */
    a = 100;
    // commento di riga valido
    b = 10;
    return 0;
}

2) In ognuna delle seguenti dichiarazioni di costanti c’è almeno un errore: trovali.

const char C "a";
const int POSTI = 100,00;
const char[2] MESS = "Buongiorno!";
const PGRECO = 3,14;
char const C = 'a';
int POSTI =100;
const char ERRORE "Rilevato errore'

const char C = 'a';                 // carattere singolo
const int POSTI = 100;              // punto, non virgola
const char MESS[] = "Buongiorno!";  // dimensione dedotta
const double PGRECO = 3.14;         // tipo esplicito
const int POSTI2 = 100;             // nuovo nome se serve
const char ERRORE[] = "Rilevato errore"; // apici corretti

3) Qual è l’output prodotto dal seguente programma?

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a=5, b=6, c;
    printf("++a = %d\n", ++a);
    printf("a = %d\n", a);
    printf("a++ = %d\n", a++);
    printf("a = %d\n", a);
    c = ++b;
    printf("b = %d\n", b);
    printf("c = %d\n", c);
    c = b++;
    printf("b = %d\n", b);
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

++a = 6
a = 6
a++ = 6
a = 7
b = 7
c = 7
b = 8
c = 7

Competenze

#include <iostream>
int main(){ double a,b,c; std::cin>>a>>b>>c;
    std::cout << "media=" << (a+b+c)/3 << '\n'; }

double L; std::cin>>L; double area = 3.1415926535 * (L*L/2.0);

double a,b; std::cin>>a>>b;
if(a!=0) std::cout<<"x="<<b/a; else std::cout<<"impossibile";

double litri; std::cin>>litri; std::cout<<litri*1.70;

long G,P,S; std::cin>>G>>P>>S;
long tot = G*3600 + P*60 + S;

long g,o,m,s; std::cin>>g>>o>>m>>s;
long N = g*86400 + o*3600 + m*60 + s;

double kg; std::cin>>kg;
double add = (kg<=10? kg*10.0 : 10*10.0 + (kg-10)*5.0);

long prev, cur; double costo, canone;
std::cin>>prev>>cur>>costo>>canone;
long scatti = cur - prev;
double totale = scatti*costo + canone;