1 Einstieg in die Welt von C

21

1.1 Die Sprache C

21

1.2 Die C-Standardbibliothek

22

1.2.1 Header-Dateien und Programmbibliothek

23

1.3 Die nötigen Werkzeuge für C

26

1.4 Übersetzen mit der Entwicklungsumgebung

29

1.5 Übersetzen mit GCC und Clang

33

1.6 Listings zum Buch

35

1.7 Kontrollfragen und Aufgaben im Buch

36

2 Erste Schritte in C

37

2.1 Das erste Programm in C

37

2.2 Die Funktion printf()

40

2.3 Zeichensätze in C

42

2.3.1 Basis-Ausführungszeichensatz

42

2.3.2 Einige wichtige Escape-Sequenzen

42

2.4 Symbole in C

45

2.4.1 Bezeichner

45

2.4.2 Reservierte Schlüsselwörter

46

2.4.3 Literale

48

2.4.4 Einfache Begrenzer

49

2.5 Kommentare

50

2.6 Kontrollfragen und Aufgaben

52

3 Basisdatentypen in C

55

3.1 Variablen

55

3.2 Deklaration und Definition

56

3.3 Initialisierung und Zuweisung von Werten

58

3.4 Datentypen für Ganzzahlen

59

3.4.1 Vorzeichenlos und vorzeichenbehaftet

61

3.4.2 Suffixe für Ganzzahlen

64

3.5 Datentypen für Zeichen

65

3.5.1 Der Datentyp char

65

3.5.2 Der Datentyp wchar_t

67

3.5.3 Unicode-Unterstützung

68

3.6 Datentypen für Fließkommazahlen

68

3.6.1 Suffixe für Fließkommazahlen

70

3.6.2 Komplexe Gleitkommatypen

70

3.7 Boolescher Datentyp

72

3.8 Speicherbedarf mit sizeof ermitteln

73

3.9 Wertebereiche der Datentypen ermitteln

75

3.9.1 Limits von Integer-Typen

76

3.9.2 Limits von Fließkommazahlen

78

3.9.3 Integer-Typen mit fester Größe verwenden

79

3.9.4 Sicherheit beim Kompilieren mit _static_assert()

80

3.10 Konstanten erstellen

81

3.11 Lebensdauer und Sichtbarkeit von Variablen

82

3.12 void – ein unvollständiger Typ

84

3.13 Kontrollfragen und Aufgaben

84

4 Rechnen mit C und Operatoren

85

4.1 Werte formatiert einlesen mit scanf()

85

4.2 Operatoren

89

4.3 Arithmetische Operatoren

93

4.4 Inkrement- und Dekrementoperator

95

4.5 Bitoperatoren

98

4.6 Implizite Typumwandlung

102

4.6.1 Arithmetische Umwandlung

103

4.6.2 Typpromotionen

105

4.7 Explizite Typumwandlung

106

4.8 Mathematische Funktionen in C

107

4.9 Kontrollfragen und Aufgaben

112

5 Bedingte Anweisung und Verzweigung

115

5.1 Bedingte Anweisungen

115

5.1.1 Bedingte Anweisungen mit if

116

5.1.2 Vergleichsoperatoren

118

5.1.3 Mini-Exkurs: Anweisungsblock

121

5.2 Die alternative Verzweigung

121

5.3 Der Bedingungsoperator ?:

124

5.4 Die mehrfache Verzweigung mit if und else if

125

5.4.1 Verschachteln von Verzweigungen

128

5.5 Mehrfache Verzweigung mit switch

130

5.5.1 Austritt aus der Fallunterscheidung mit break

133

5.6 Logische Verknüpfungen

136

5.6.1 Der !-Operator

137

5.6.2 Der &&-Operator – logisches UND

139

5.6.3 Der ||-Operator – logisches ODER

141

5.7 Kontrollfragen und Aufgaben

143

6 Schleifen – Programmteile wiederholen

147

6.1 Die Zählschleife – for

147

6.2 Die kopfgesteuerte while-Schleife

152

6.3 Die fußgesteuerte do-while-Schleife

154

6.4 Kontrolliertes Verlassen von Schleifen

157

6.4.1 break

157

6.4.2 continue

159

6.5 Kontrollfragen und Aufgaben

161

7 Funktionen erstellen

163

7.1 Funktionen definieren

164

7.2 Funktionen aufrufen

165

7.3 Funktionsdeklaration (Vorausdeklaration)

166

7.4 Funktionsparameter

169

7.5 Rückgabewert von Funktionen

171

7.5.1 Die return-Anweisung

173

7.6 Exkurs: Funktionen bei der Ausführung

175

7.7 Inline-Funktionen

176

7.8 Rekursionen

177

7.9 Die main()-Funktion

179

7.9.1 Der Rückgabewert von main() an das Betriebssystem

180

7.10 Programme mit exit() beenden

182

7.11 Globale, lokale und statische Variablen

183

7.11.1 Lokale Variablen

184

7.11.2 Globale Variablen

185

7.11.3 Speicherklasse static

188

7.11.4 Die Speicherklasse extern

190

7.12 Kontrollfragen und Aufgaben

191

8 Präprozessor-Direktiven

193

8.1 Dateien einfügen mit #include

194

8.2 Konstanten und Makros mit #define und #undef

195

8.2.1 Symbolische Konstanten mit #define definieren

196

8.2.2 Makros mit #define definieren

198

8.2.3 Symbolische Konstanten und Makros aufheben (#undef)

202

8.3 Bedingte Kompilierung

202

8.3.1 Mehrfaches Inkludieren vermeiden

205

8.4 Programmdiagnose mit assert()

209

8.5 Generische Auswahl

211

8.6 Eigene Header erstellen

213

8.7 Kontrollfragen und Aufgaben

215

9 Arrays und Zeichenketten (Strings)

219

9.1 Was genau sind Arrays?

219

9.1.1 Arrays definieren

220

9.1.2 Arrays mit Werten versehen und darauf zugreifen

221

9.1.3 Initialisierung mit einer Initialisierungsliste

225

9.1.4 Bestimmte Elemente direkt initialisieren

227

9.1.5 Array mit Schreibschutz

227

9.1.6 Arrays mit fester und variabler Länge (VLA) – optional seit C11

227

9.1.7 Arrays mit scanf einlesen

229

9.1.8 Arrays an Funktionen übergeben

230

9.2 Mehrdimensionale Arrays

232

9.2.1 Zweidimensionalen Arrays Werte zuweisen und darauf zugreifen

233

9.2.2 Zweidimensionale Arrays an eine Funktion übergeben

236

9.2.3 Können wir noch mehr Dimensionen verwenden?

238

9.3 Strings (Zeichenketten)

239

9.3.1 Strings initialisieren

239

9.3.2 Einlesen von Strings

241

9.3.3 Unicode-Unterstützung

243

9.3.4 String-Funktionen der Standardbibliothek string.h

245

9.3.5 Sicherere Funktionen zum Schutz vor Speicherüberschreitungen

248

9.3.6 Umwandlungsfunktionen zwischen Zahlen und Strings

248

9.4 Kontrollfragen und Aufgaben

249

10 Zeiger (Pointer)

251

10.1 Zeiger vereinbaren

251

10.2 Zeiger verwenden

252

10.2.1 Explizite Typumwandlung für den byteweisen Zugriff

254

10.3 Zugriff auf den Inhalt von Zeigern

255

10.3.1 Der NULL-Zeiger

257

10.3.2 Deklaration, Adressierung und Dereferenzierung von Zeigern

259

10.4 Zeiger als Funktionsparameter

260

10.5 Zeiger als Rückgabewert

261

10.6 Zeigerarithmetik

264

10.7 Zugriff auf Array-Elemente über Zeiger

265

10.8 Arrays und Zeiger als Funktionsparameter

268

10.8.1 const-Array-Parameter

269

10.9 char-Arrays und Zeiger

271

10.10 Arrays von Zeigern

272

10.11 void-Zeiger

275

10.12 Typqualifizierer bei Zeigern

276

10.12.1 Konstanter Zeiger

277

10.12.2 Zeiger für konstante Daten

277

10.12.3 Konstante Zeiger und Zeiger für konstante Daten

278

10.12.4 Konstante Parameter für Funktionen

278

10.12.5 restrict-Zeiger

279

10.13 Zeiger auf Funktionen

281

10.14 Kontrollfragen und Aufgaben

285

11 Dynamische Speicherverwaltung

289

11.1 Neuen Speicher zur Laufzeit reservieren

290

11.2 Speicherblöcke vergrößern oder verkleinern

295

11.3 Speicherblöcke wieder freigeben

300

11.3.1 Memory Leaks (Speicherlecks)

300

11.4 Kontrollfragen und Aufgaben

302

12 Komplexe Datentypen

305

12.1 Strukturen

306

12.1.1 Strukturtypen deklarieren

306

12.1.2 Definition einer Strukturvariablen

308

12.1.3 Erlaubte Operationen auf Strukturvariablen

308

12.1.4 Deklaration und Definition zusammenfassen

309

12.1.5 Synonyme für Strukturtypen erstellen

310

12.1.6 Selektion von Komponenten einer Strukturvariablen

310

12.1.7 Strukturen initialisieren

314

12.1.8 Nur bestimmte Komponenten einer Strukturvariablen initialisieren

315

12.1.9 Zuweisung bei Strukturvariablen

316

12.1.10 Größe und Speicherausrichtung einer Struktur

317

12.1.11 Strukturen vergleichen

317

12.1.12 Strukturen, Funktionen und Strukturzeiger

317

12.1.13 Array von Strukturvariablen

322

12.1.14 Strukturvariablen als Komponenten in Strukturen

325

12.1.15 Zeiger als Komponenten in Strukturen

330

12.2 Unions

333

12.3 Der Aufzählungstyp enum

336

12.4 Eigene Typen mit typedef deklarieren

338

12.5 Kontrollfragen und Aufgaben

340

13 Dynamische Datenstrukturen

343

13.1 (Einfach) verkettete Listen

343

13.1.1 Ein neues Element in die Liste einfügen

350

13.1.2 Ein Element suchen und ausgeben

352

13.1.3 Ein Element aus der Liste entfernen

353

13.1.4 Das erste Element in der Liste löschen

354

13.1.5 Ein beliebiges Element in der Liste löschen

355

13.2 Doppelt verkettete Listen

357

13.3 Kontrollfragen und Aufgaben

358

14 Eingabe- und Ausgabefunktionen

361

14.1 Verschiedene Streams und Standard-Streams

361

14.1.1 Streams im Textmodus

362

14.1.2 Streams im binären Modus

363

14.1.3 Standard-Streams

363

14.2 Dateien

364

14.3 Dateien öffnen

365

14.3.1 Exklusiver Dateizugriff

368

14.3.2 Weitere Dateifunktionen

369

14.4 Dateien schließen

371

14.4.1 Limit maximal geöffneter Dateien

371

14.5 Fehler oder Dateiende prüfen

372

14.5.1 End-of-File Indicator

372

14.5.2 Error Indicator

373

14.5.3 Informationen zum Fehler ausgeben

373

14.5.4 Fehler- und EOF-Flag zurücksetzen – clearerr()

374

14.6 Weitere Funktionen für die Ein- und Ausgabe

374

14.6.1 Einzelne Zeichen aus einem Stream lesen

375

14.6.2 Zeichen in den Stream zurückstellen

375

14.6.3 Einzelne Zeichen in einen Stream schreiben

375

14.6.4 Zeilenweise aus einem Stream lesen

378

14.6.5 Zeilenweise in einen Stream schreiben

378

14.6.6 Lesen und Schreiben in ganzen Blöcken

383

14.7 Funktionen zur formatierten Ein-/Ausgabe

387

14.7.1 Funktionen zur formatierten Ausgabe

388

14.7.2 Umwandlungsvorgaben für die printf-Familie

389

14.7.3 Weite und Feldbreite

390

14.7.4 Flags

391

14.7.5 Genauigkeitsangaben für Zahlen bei printf()

393

14.7.6 Funktionen für die formatierte Eingabe

396

14.7.7 Umwandlungsvorgaben für die scanf()-Familie

397

14.7.8 Suchmengenkonvertierung

398

14.8 Wahlfreier Dateizugriff

400

14.8.1 Die aktuelle Dateiposition ermitteln

400

14.8.2 Die aktuelle Dateiposition ändern

400

14.9 Sicherere Funktionen mit C11

404

14.10 Datei löschen oder umbenennen

405

14.11 Pufferung

405

14.12 Kontrollfragen und Aufgaben

407

15 Zeitroutinen (time.h)

411

15.1 Die Funktion clock()

411

15.2 Erweiterte Zeitfunktionen

413

15.2.1 Eine Plattformunabhängige delay()-Funktion

415

15.2.2 Der Datentyp time_t

416

15.2.3 Der Datentyp struct tm

418

A Übersichtstabellen wichtiger Sprachelemente

427

A.1 Operatorpriorität (Operator Precedence)

427

A.2 Reservierte Schlüsselwörter in C

429

A.3 Header-Dateien der Standardbibliothek

430

A.4 Kommandozeilenargumente

432

A.5 Weiterführende Ressourcen

435

B Lösungen der Übungsaufgaben

437

B.1 Antworten und Lösungen zu Kapitel 2

437

B.2 Antworten und Lösungen zu Kapitel 3

438

B.3 Antworten und Lösungen zu Kapitel 4

438

B.4 Antworten und Lösungen zu Kapitel 5

440

B.5 Antworten und Lösungen zu Kapitel 6

443

B.6 Antworten und Lösungen zu Kapitel 7

446

B.7 Antworten und Lösungen zu Kapitel 8

448

B.8 Antworten und Lösungen zu Kapitel 9

451

B.9 Antworten und Lösungen zu Kapitel 10

456

B.10 Antworten und Lösungen zu Kapitel 11

461

B.11 Antworten und Lösungen zu Kapitel 12

465

B.12 Antworten und Lösungen zu Kapitel 13

469

B.13 Antworten und Lösungen zu Kapitel 14

474

B.14 Antworten und Lösungen zu Kapitel 15

476