Istruzioni in C: prontuario sintassi, operatori, puntatori e altro

Benvenuto nel prontuario delle istruzioni di programmazione in C, progettato per fornirti una guida rapida e schematica ai concetti fondamentali di questo potente linguaggio di programmazione. Questo prontuario ti sarà utile sia se stai iniziando a imparare il linguaggio C sia se hai bisogno di un riferimento veloce mentre lavori ai tuoi progetti.

Sintassi C

Dichiarazioni di Variabili

• Formato generale: tipo nomeVariabile;
• Esempi:
  • int age;
  • double salary;
  • char letter;

Funzioni

• Definizione di una funzione:
  • Formato: tipoRitorno nomeFunzione(parametri) { corpo della funzione }

Esempio definizione di una funzione:

int add(int num1, int num2) {
    return num1 + num2;
}

Ciclo For:

• Formato: for (inizializzazione; condizione; incremento) { /* codice */ }

Esempio:

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    printf("%d\n", i);
}

Ciclo Do-While:

• Formato: do { /* codice */ } while (condizione);

Esempio:

do {
    printf("Il valore è %d\n", val);
    val--;
} while (val > 0);

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Tipi di dati in C

Tipi di Dati Primitivi

• Interi (int): utilizzati per memorizzare numeri interi.
  • int age = 25;
• Carattere (char): utilizzato per memorizzare un singolo carattere.
  • char initial = 'A';
• Virgola mobile (float, double):
  • float height = 175.5;
  • double precision = 0.123456789;
• Vuoto (void): indica l’assenza di valore. Usato nei puntatori a void o nelle funzioni che non restituiscono un valore.
  • Funzione che non restituisce un valore: void printHello() { printf("Hello\n"); }

Tipi di Dati Derivati

• Puntatori: utilizzati per memorizzare l’indirizzo di memoria di un’altra variabile.
  • int* ptr = &age;
• Array: Collezione di elementi dello stesso tipo.
  • int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
• Strutture (struct): consente di raggruppare variabili di tipi diversi.

Esempio strutture

struct Person {
    char name[50];
    int age;
};

Unioni (union): permette di memorizzare dati di tipi diversi nello stesso indirizzo di memoria

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

Funzioni: riferimenti a funzioni che possono essere passati come argomenti ad altre funzioni.

void greet() {
    printf("Hello\n");
}
void (*funcPtr)() = greet;
funcPtr();

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Operatori in C

Operatori Aritmetici

Utilizzati per eseguire operazioni matematiche comuni.

• Addizione (+): a + b
• Sottrazione (-): a - b
• Moltiplicazione (*): a * b
• Divisione (/): a / b
• Modulo (%): a % b (resto della divisione tra a e b)

Operatori Relazionali

Utilizzati per confrontare due valori.

• Uguale (==): a == b
• Non uguale (!=): a != b
• Maggiore di (>): a > b
• Minore di (<): a < b
• Maggiore o uguale a (>=): a >= b
• Minore o uguale a (<=): a <= b

Operatori Logici

Utilizzati per combinare condizioni booleane.

• AND logico (&&): a && b
• OR logico (||): a || b
• NOT logico (!): !a

Operatori Bit a Bit

Operano direttamente sui bit di operandi interi.

• AND bit a bit (&): a & b
• OR bit a bit (|): a | b
• XOR bit a bit (^): a ^ b
• Complemento a uno (~): ~a
• Shift a sinistra (<<): a << n (sposta i bit di a di n posizioni a sinistra)
• Shift a destra (>>): a >> n (sposta i bit di a di n posizioni a destra)

Operatori di Assegnamento

Utilizzati per assegnare valori alle variabili.

• Assegnamento semplice (=): a = b
• Assegnamento con addizione (+=): a += b (equivalente a a = a + b)
• Assegnamento con sottrazione (-=): a -= b (equivalente a a = a - b)
• Assegnamento con moltiplicazione (*=): a *= b (equivalente a a = a * b)
• Assegnamento con divisione (/=): a /= b (equivalente a a = a / b)
• Assegnamento con modulo (%=): a %= b (equivalente a a = a % b)

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Gestione della memoria su C

Allocazione dinamica della memoria

Utilizzata per assegnare memoria durante l’esecuzione del programma.

• malloc()
  • Uso: alloca uno spazio di memoria di dimensione specificata e restituisce un puntatore a quest’area.
  • Esempio: int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  • Nota: la memoria allocata con malloc() contiene valori indeterminati.
• calloc()
  • Uso: alloca spazio per un array di elementi, inizializzando ogni elemento a zero.
  • Esempio: int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
  • Nota: a differenza di malloc(), calloc() inizializza la memoria allocata a zero.

Riallocazione della memoria

Utilizzata per modificare la dimensione di un blocco di memoria già allocato.

• realloc()
  • Uso: cambia la dimensione di un blocco di memoria precedentemente allocato. Se la nuova dimensione è maggiore, la parte aggiuntiva non sarà inizializzata.
  • Esempio: ptr = (int*)realloc(ptr, 20 * sizeof(int));
  • Nota: Se realloc() non riesce a estendere il blocco, restituisce NULL e il blocco originale rimane inalterato.

Deallocazione della memoria

Utilizzata per liberare la memoria precedentemente allocata, evitando così perdite di memoria.

• free()
  • Uso: libera la memoria allocata puntata da un puntatore.
  • Esempio: free(ptr);
  • Nota: dopo aver chiamato free(), il puntatore non dovrebbe essere usato senza essere reinizializzato.

Considerazioni sulla gestione della memoria

• Controllo del valore di ritorno: sempre controllare se le funzioni malloc(), calloc(), e realloc() restituiscono NULL, il che indica che l’allocazione della memoria è fallita.
• Evitare Memory Leaks: assicurarsi di chiamare free() per ogni blocco di memoria allocato dinamicamente non appena non è più necessario.

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C: input/output

Input e Output Standard

Queste funzioni sono parte della libreria standard <stdio.h>, utilizzata per la lettura e la scrittura di input e output standard.

• printf()
  • Uso: stampa dati formattati sulla console.
  • Esempio: printf("Età: %d anni\n", age);
  • Formato: utilizza specificatori di formato come %d (intero), %f (float), %s (stringa) per formattare il testo.
• scanf()
  • Uso: legge dati formattati dall’input standard (tastiera).
  • Esempio: scanf("%d", &age);
  • Formato: simile a printf ma usato per l’input. I specificatori di formato devono essere preceduti da & (indirizzo di) quando si leggono tipi di dati primitivi.

Gestione dei File

Per leggere da file e scrivere su file, C offre funzioni specifiche che permettono un controllo più dettagliato.

• fopen()
  • Uso: apre un file in una modalità specificata (es. lettura, scrittura).
  • Esempio: FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
  • Modalità: "r" per lettura, "w" per scrittura, "a" per appendere, etc.
• fprintf()
  • Uso: stampa dati formattati su un file.
  • Esempio: fprintf(fp, "Nome: %s\n", name);
• fscanf()
  • Uso: legge dati formattati da un file.
  • Esempio: fscanf(fp, "%d", &age);
• fclose()
  • Uso: chiude un file aperto.
  • Esempio: fclose(fp);

Buffering e controllo di errori

• fflush()
  • Uso: pulisce il buffer di output, forzando la scrittura di tutti i dati buffered.
  • Esempio: fflush(stdout);
• Controllo degli errori: funzioni come ferror() e feof() possono essere utilizzate per verificare errori di I/O o il raggiungimento della fine di un file.

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Puntatori in C

I puntatori sono variabili utilizzate per memorizzare gli indirizzi di memoria di altre variabili. Sono cruciali per la programmazione in C per gestire la memoria e creare strutture dati complesse.

• Dichiarazione di un puntatore: si dichiara un puntatore specificando il tipo di dati a cui punta, seguito da un asterisco *, e il nome del puntatore.
  • Esempio: int* ptr; (puntatore a un intero)
• Assegnazione di un Indirizzo a un puntatore: utilizza l’operatore & per ottenere l’indirizzo di una variabile.
  • Esempio: int age = 25; ptr = &age;
• Dereferenziazione di un puntatore: usa * per accedere al valore all’indirizzo memorizzato nel puntatore.
  • Esempio: int value = *ptr; (prende il valore di age tramite ptr)

Operazioni sui puntatori

• Aritmetica dei puntatori: è possibile effettuare operazioni aritmetiche sui puntatori, specialmente con gli array.
  • Incremento: ptr++ (muove il puntatore all’elemento successivo)
  • Decremento: ptr-- (muove il puntatore all’elemento precedente)
  • Differenza: int diff = ptr2 - ptr1; (differenza tra due puntatori, utile per calcolare l’offset in un array)
• Puntatori a puntatori: Puoi avere puntatori che puntano a altri puntatori, utili per creare strutture dati come matrici dinamiche.
  • Esempio: int** ptrPtr; (puntatore a un puntatore a un intero)

Puntatori e Array

• Relazione Array-Puntatore: il nome di un array è un puntatore alla sua prima posizione.
  • Esempio: int numbers[10]; int* ptr = numbers; (ptr punta al primo elemento di numbers)

Puntatori e funzioni

• Passaggio di puntatori a funzioni: i puntatori possono essere passati a funzioni per modificare il contenuto delle variabili passate.

Esempio 1:

void increment(int* value) {
    (*value)++;
}
increment(&age);

Ritorno di puntatori da funzioni: le funzioni possono anche restituire puntatori, ma assicurati che il puntatore non punti a variabili locali alla funzione.

Esempio 2:

int* getArray() {
    static int arr[10];
    return arr;
}

I puntatori sono uno strumento potente in C che permette una gestione efficiente della memoria e la costruzione di strutture dati flessibili. Considera sempre:

• Validità e sicurezza: assicurati sempre che i puntatori puntino a indirizzi validi e siano dereferenziati solo se contengono indirizzi validi.
• Memoria dinamica: i puntatori sono spesso usati con la memoria allocata dinamicamente (malloc, calloc).

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Array in C

Gli array in C sono strutture di dati che consentono di memorizzare più elementi dello stesso tipo. Sono utili per la gestione di grandi quantità di dati omogenei.

• Dichiarazione di un Array: specifica il tipo di elementi seguito da parentesi quadre con il numero di elementi.
  • Esempio: int numbers[10]; (array di 10 interi)
• Inizializzazione di un Array: puoi inizializzare un array al momento della dichiarazione specificando i valori tra parentesi graffe.
  • Esempio: int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
• Accesso agli Elementi: accedi agli elementi di un array tramite l’indice, che inizia da 0.
  • Esempio: int first = numbers[0]; (accede al primo elemento)

Operazioni sugli Array

• Iterazione: tipicamente si utilizza un ciclo for per iterare sugli elementi di un array.

Esempio iterazione:

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d\n", numbers[i]);
}

• Array Multidimensionali: gli array possono avere più dimensioni, come gli array bidimensionali per matrici.
  • Esempio: int matrix[3][3]; (matrice 3×3 di interi)

Array e puntatori

• Relazione tra Array e Puntatori: in C, il nome di un array è un puntatore al primo elemento dell’array.
  • Esempio: int* ptr = numbers; (ptr ora punta al primo elemento di numbers)
• Aritmetica dei Puntatori con Array: puoi usare l’aritmetica dei puntatori per navigare in un array.
  • Esempio: int secondItem = *(ptr + 1); (accesso al secondo elemento usando aritmetica dei puntatori)

Passaggio di Array a funzioni

• Passaggio per riferimento: quando passi un array a una funzione, stai passando un riferimento al primo elemento dell’array.

Esempio:

void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}
printArray(numbers, 5);

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Strutture in C

Le strutture in C permettono di raggruppare dati di diversi tipi sotto un unico nome. Sono utili per organizzare dati complessi in modo più strutturato.

• Definizione di una struttura: utilizza la keyword struct seguita da un nome opzionale e da un blocco definito da parentesi graffe che include i membri della struttura.

Esempio:

struct Person {
    char name[50];
    int age;
};

• Dichiarazione di variabili di struttura: puoi dichiarare variabili di tipo struttura specificando il tipo definito.
  • Esempio: struct Person person1;
• Accesso ai membri di una struttura: utilizza l’operatore . per accedere ai membri di una variabile di struttura.
  • Esempio: strcpy(person1.name, "Alice"); person1.age = 30;

Operazioni sulle strutture

• Inizializzazione di strutture: puoi inizializzare una struttura al momento della dichiarazione.

Esempio 1:

struct Person person2 = {"Bob", 28};

Strutture e puntatori: i puntatori a strutture sono spesso usati per gestire le strutture in modo efficiente, specialmente in funzioni.

Esempio 2:

struct Person *ptr = &person1;
printf("%s is %d years old.\n", ptr->name, ptr->age);

Nota: Usa -> per accedere ai membri tramite puntatori a strutture.

Passaggio di strutture a funzioni

• Passaggio per valore: quando passi una struttura a una funzione per valore, una copia della struttura viene creata.

Esempio 1:

void printPerson(struct Person p) {
    printf("%s, %d\n", p.name, p.age);
}
printPerson(person1);

Passaggio per riferimento: passare una struttura per riferimento (tramite puntatori) è più efficiente per strutture grandi.

Esempio 2:

void birthday(struct Person *p) {
    p->age += 1;
}
birthday(&person1);

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Preprocessore C

Direttive di Base del Preprocessore

Le direttive del preprocessore iniziano con il simbolo # e sono valutate prima che il programma venga compilato.

• #include
  • Uso: Includere file di intestazione o altre sorgenti.
  • Esempi:
    • #include <stdio.h> (Includi la libreria standard di input/output)
    • #include "myheader.h" (Includi un file di intestazione definito dall’utente)
• #define
  • Uso: Definire macro o costanti simboliche.
  • Esempi:
    • #define PI 3.14159
    • #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) (Macro con argomenti)
• #undef
  • Uso: Rimuovere definizioni di macro create con #define.
  • Esempio: #undef PI

Condizionali di Compilazione

Utilizzate per includere o escludere parti del codice durante la compilazione.

• #if, #elif, #else, #endif
  • Uso: testare condizioni complesse.

Esempio:

#define DEBUG 1
#if DEBUG
printf("Debug information\n");
#endif

• #ifdef, #ifndef
  • Uso: Verificare se una macro è stata definita.
  • Esempi:
    • #ifdef PI (Esegui se PI è definita)
    • #ifndef PI (Esegui se PI non è definita)

Altre direttive

• #pragma
  • Uso: specificare opzioni di compilazione dipendenti dall’implementazione.
  • Esempio: #pragma once (Assicura che il file di intestazione venga incluso una sola volta)
• #error
  • Uso: generare un errore di compilazione se viene raggiunta una certa condizione.
  • Esempio: #error "Version not supported"
• #line
  • Uso: modificare il numero della linea e il nome del file visualizzato nei messaggi di errore del compilatore.
  • Esempio: #line 100 "newfilename"

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Librerie in C

Libreria Standard di Input/Output (<stdio.h>)

Fornisce funzionalità per input e output, inclusi la lettura e la scrittura di file.

• Funzioni Principali:
  • printf(): Stampa dati formattati all’output standard.
  • scanf(): Legge dati formattati dall’input standard.
  • fopen(): Apre un file specificato.
  • fclose(): Chiude un file aperto.
  • fprintf(): Stampa dati formattati su un file.
  • fscanf(): Legge dati formattati da un file.
  • fgets(): Ottiene una stringa da un file.
  • fputs(): Scrive una stringa su un file.

Libreria di manipolazione delle stringhe (<string.h>)

Offre funzioni per manipolare stringhe e array di caratteri.

• Funzioni Principali:
  • strlen(): Restituisce la lunghezza di una stringa.
  • strcpy(): Copia una stringa in un’altra.
  • strcat(): Concatena due stringhe.
  • strcmp(): Confronta due stringhe.
  • strchr(): Trova la prima occorrenza di un carattere in una stringa.
  • strstr(): Trova la prima occorrenza di una sottostringa.

Libreria di gestione della memoria (<stdlib.h>)

Include funzioni per la gestione della memoria dinamica, controllo di processo, conversioni e altro.

• Funzioni Principali:
  • malloc(): Alloca un blocco di memoria.
  • free(): Libera un blocco di memoria allocato.
  • realloc(): Ridimensiona un blocco di memoria allocato.
  • atoi(): Converte una stringa in un intero.
  • atof(): Converte una stringa in un float.
  • exit(): Termina il processo.

Libreria matematica (<math.h>)

Fornisce funzioni matematiche standard.

• Funzioni Principali:
  • pow(): Calcola la potenza di un numero.
  • sqrt(): Calcola la radice quadrata.
  • sin(), cos(), tan(): Funzioni trigonometriche.
  • log(): Calcola il logaritmo naturale.
  • exp(): Calcola l’esponenziale.