1 Der Einstieg in die Welt von C

21

1.1 Die Sprache C

21

1.2 Die C-Standardbibliothek

23

1.2.1 Header-Dateien und Programmbibliothek

24

1.3 Die nötigen Werkzeuge für C

28

1.4 Übersetzen mit der Entwicklungsumgebung

32

1.5 Übersetzen mit GCC und Clang

35

1.6 Listings zum Buch

37

1.7 Kontrollfragen und Aufgaben im Buch

38

1.8 Aufgabe

38

2 Erste Schritte in C

41

2.1 Das erste Programm genauer betrachtet

41

2.2 Die Funktion printf()

44

2.3 Zeichensätze in C

46

2.3.1 Basis-Ausführungszeichensatz

46

2.3.2 Einige wichtige Escape-Sequenzen

47

2.4 Symbole in C

49

2.4.1 Bezeichner

49

2.4.2 Reservierte Schlüsselwörter

51

2.4.3 Literale

52

2.4.4 Einfache Begrenzer

54

2.5 Kommentare

55

2.6 Kontrollfragen und Aufgaben

56

3 Basisdatentypen in C

59

3.1 Variablen

59

3.2 Deklaration und Definition

60

3.3 Initialisierung und Zuweisung von Werten

62

3.4 Datentypen für Ganzzahlen

63

3.4.1 Vorzeichenlos und vorzeichenbehaftet

66

3.4.2 Suffixe für Ganzzahlen

69

3.5 Datentypen für Zeichen

70

3.5.1 Der Datentyp char

71

3.5.2 Der Datentyp wchar_t

72

3.5.3 Unicode-Unterstützung

73

3.6 Datentypen für Fließkommazahlen

74

3.6.1 Suffixe für Fließkommazahlen

76

3.6.2 Komplexe Gleitkommatypen

76

3.7 Boolescher Datentyp

78

3.8 Speicherbedarf mit sizeof ermitteln

80

3.9 Die Wertebereiche der Datentypen ermitteln

82

3.9.1 Limits von Integer-Typen

83

3.9.2 Limits von Fließkommazahlen

85

3.9.3 Integer-Typen mit fester Größe verwenden

86

3.9.4 Sicherheit beim Kompilieren mit static_assert

87

3.10 Konstanten erstellen

88

3.11 Lebensdauer und Sichtbarkeit von Variablen

89

3.12 void – ein unvollständiger Typ

91

3.13 Kontrollfragen und Aufgaben

91

4 Rechnen mit C und Operatoren

93

4.1 Werte formatiert einlesen mit scanf()

93

4.2 Operatoren

97

4.3 Arithmetische Operatoren

101

4.4 Der Inkrement- und der Dekrement-Operator

103

4.5 Bit-Operatoren

106

4.6 Implizite Typumwandlung

112

4.6.1 Arithmetische Umwandlung

113

4.6.2 Typpromotionen

115

4.7 Explizite Typumwandlung

116

4.8 Mathematische Funktionen in C

117

4.9 Kontrollfragen und Aufgaben

121

5 Bedingte Anweisungen und Verzweigungen

125

5.1 Bedingte Anweisungen

125

5.1.1 Bedingte Anweisungen mit if

126

5.1.2 Vergleichsoperatoren

128

5.1.3 Mini-Exkurs zum Anweisungsblock

131

5.2 Die alternative Verzweigung

131

5.3 Der Bedingungsoperator ?:

134

5.4 Die mehrfache Verzweigung mit if und else if

135

5.4.1 Verschachteln von Verzweigungen

138

5.5 Mehrfache Verzweigung mit switch

140

5.5.1 Austritt aus der Fallunterscheidung mit break

143

5.6 Logische Verknüpfungen

147

5.6.1 Der !-Operator

147

5.6.2 Der &&-Operator – Logisches UND

150

5.6.3 Der ||-Operator – Logisches ODER

151

5.7 Kontrollfragen und Aufgaben

154

6 Schleifen – Programmteile wiederholen

157

6.1 Die Zählschleife – for

157

6.2 Die kopfgesteuerte while-Schleife

162

6.3 Die fußgesteuerte do-while-Schleife

165

6.4 Kontrolliertes Verlassen von Schleifen

168

6.4.1 break

168

6.4.2 continue

169

6.5 Kontrollfragen und Aufgaben

171

7 Funktionen erstellen

173

7.1 Funktionen definieren

174

7.2 Funktionen aufrufen

175

7.3 Funktionsdeklaration (Vorausdeklaration)

176

7.4 Funktionsparameter

179

7.5 Rückgabewert von Funktionen

181

7.5.1 Die return-Anweisung

183

7.6 Exkurs: Funktionen bei der Ausführung

185

7.7 Inline-Funktionen

186

7.8 Rekursionen

188

7.9 Die main()-Funktion

190

7.9.1 Der Rückgabewert von main() an das Betriebssystem

190

7.10 Programme mit exit() beenden

192

7.11 Globale, lokale und statische Variablen

194

7.11.1 Lokale Variablen

195

7.11.2 Globale Variablen

196

7.11.3 Die Speicherklasse static

199

7.11.4 Die Speicherklasse extern

202

7.12 Kontrollfragen und Aufgaben

202

8 Präprozessor-Direktiven

205

8.1 Dateien einfügen mit #include

206

8.2 Konstanten und Makros mit #define und #undef

208

8.2.1 Symbolische Konstanten mit #define definieren

208

8.2.2 Makros mit #define definieren

211

8.2.3 Symbolische Konstanten und Makros aufheben (#undef)

214

8.3 Bedingte Kompilierung

215

8.3.1 Mehrfaches Inkludieren vermeiden

218

8.4 Programmdiagnose mit assert()

222

8.5 Generische Auswahl

223

8.6 Eigene Header-Dateien erstellen

225

8.7 Kontrollfragen und Aufgaben

227

9 Arrays und Zeichenketten (Strings)

231

9.1 Was genau sind Arrays?

231

9.1.1 Arrays definieren

232

9.1.2 Arrays mit Werten versehen und auf sie zugreifen

233

9.1.3 Initialisierung mit einer Initialisierungsliste

238

9.1.4 Bestimmte Elemente direkt initialisieren

239

9.1.5 Arrays mit Schreibschutz

240

9.1.6 Arrays mit fester und variabler Länge (VLA)

240

9.1.7 Arrays mit scanf einlesen

242

9.1.8 Arrays an Funktionen übergeben

243

9.2 Mehrdimensionale Arrays

245

9.2.1 Zweidimensionalen Arrays Werte zuweisen und auf sie zugreifen

246

9.2.2 Zweidimensionale Arrays an eine Funktion übergeben

249

9.2.3 Mehr als zwei Dimensionen verwenden

251

9.3 Strings (Zeichenketten)

252

9.3.1 Strings initialisieren

252

9.3.2 Strings einlesen

254

9.3.3 Unicode-Unterstützung

256

9.3.4 String-Funktionen der Standardbibliothek <string.h>

258

9.3.5 Sicherere Funktionen zum Schutz vor Speicherüberschreitungen

261

9.3.6 Umwandlungsfunktionen zwischen Zahlen und Strings

261

9.4 Kontrollfragen und Aufgaben

262

10 Zeiger (Pointer)

265

10.1 Zeiger vereinbaren

265

10.2 Zeiger verwenden

267

10.2.1 Explizite Typumwandlung für den byteweisen Zugriff

268

10.3 Zugriff auf den Inhalt von Zeigern

269

10.3.1 Der NULL-Zeiger

272

10.3.2 Deklaration, Adressierung und Dereferenzierung von Zeigern

273

10.4 Zeiger als Funktionsparameter

274

10.5 Zeiger als Rückgabewert

275

10.6 Zeigerarithmetik

278

10.7 Zugriff auf Array-Elemente über Zeiger

279

10.8 Arrays und Zeiger als Funktionsparameter

283

10.8.1 Der const-Array-Parameter

283

10.9 char-Arrays und Zeiger

285

10.10 Arrays von Zeigern

287

10.11 void-Zeiger

290

10.12 Typqualifizierer bei Zeigern

291

10.12.1 Konstanter Zeiger

291

10.12.2 Zeiger für konstante Daten

292

10.12.3 Konstante Zeiger und Zeiger für konstante Daten

293

10.12.4 Konstante Parameter für Funktionen

293

10.12.5 restrict-Zeiger

294

10.13 Zeiger auf Funktionen

296

10.14 Kontrollfragen und Aufgaben

300

11 Dynamische Speicherverwaltung

303

11.1 Neuen Speicher zur Laufzeit reservieren

304

11.2 Speicherblöcke vergrößern oder verkleinern

310

11.3 Speicherblöcke wieder freigeben

314

11.3.1 Memory Leaks (Speicherlecks)

315

11.4 Kontrollfragen und Aufgaben

317

12 Komplexe Datentypen

319

12.1 Strukturen

320

12.1.1 Strukturtypen deklarieren

320

12.1.2 Definition einer Strukturvariablen

322

12.1.3 Erlaubte Operationen auf Strukturvariablen

323

12.1.4 Deklaration und Definition zusammenfassen

323

12.1.5 Synonyme für Strukturtypen erstellen

324

12.1.6 Selektion von Komponenten einer Strukturvariablen

325

12.1.7 Strukturen initialisieren

329

12.1.8 Nur bestimmte Komponenten einer Strukturvariablen initialisieren

330

12.1.9 Zuweisung bei Strukturvariablen

331

12.1.10 Größe und Speicherausrichtung einer Struktur

331

12.1.11 Strukturen vergleichen

332

12.1.12 Strukturen, Funktionen und Strukturzeiger

332

12.1.13 Arrays von Strukturvariablen

336

12.1.14 Strukturvariablen als Komponenten in Strukturen

339

12.1.15 Zeiger als Komponenten in Strukturen

345

12.2 Unions

348

12.3 Der Aufzählungstyp enum

351

12.4 Eigene Typen mit typedef deklarieren

353

12.5 Kontrollfragen und Aufgaben

355

13 Dynamische Datenstrukturen

359

13.1 Einfach verkettete Listen

360

13.1.1 Ein neues Element in die Liste einfügen

366

13.1.2 Ein Element suchen und ausgeben

369

13.1.3 Ein Element aus der Liste entfernen

370

13.1.4 Das erste Element in der Liste löschen

371

13.1.5 Ein beliebiges Element in der Liste löschen

372

13.2 Doppelt verkettete Listen

373

13.3 Kontrollfragen und Aufgaben

375

14 Eingabe- und Ausgabefunktionen

377

14.1 Verschiedene Streams und Standard-Streams

377

14.1.1 Streams im Textmodus

378

14.1.2 Streams im binären Modus

379

14.1.3 Standard-Streams

379

14.2 Dateien

380

14.3 Dateien öffnen

382

14.3.1 Exklusiver Dateizugriff

385

14.3.2 Weitere Dateifunktionen

386

14.4 Dateien schließen

388

14.4.1 Das Limit für maximal geöffnete Dateien

388

14.5 Auf Fehler oder das Dateiende prüfen

389

14.5.1 Der End-of-File Indicator

389

14.5.2 Error Indicator

390

14.5.3 Informationen zum Fehler ausgeben

390

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

391

14.6 Weitere Funktionen für die Ein- und Ausgabe

391

14.6.1 Einzelne Zeichen aus einem Stream lesen

392

14.6.2 Zeichen in den Stream zurückstellen

392

14.6.3 Einzelne Zeichen in einen Stream schreiben

392

14.6.4 Zeilenweise aus einem Stream lesen

395

14.6.5 Zeilenweise in einen Stream schreiben

395

14.6.6 Lesen und Schreiben in ganzen Blöcken

400

14.7 Funktionen zur formatierten Ein-/Ausgabe

405

14.7.1 Funktionen zur formatierten Ausgabe

405

14.7.2 Umwandlungsvorgaben für die printf-Familie

407

14.7.3 Weite und Feldbreite

408

14.7.4 Flags

409

14.7.5 Genauigkeitsangaben für Zahlen bei printf()

410

14.7.6 Funktionen für die formatierte Eingabe

414

14.7.7 Umwandlungsvorgaben für die scanf()-Familie

415

14.7.8 Suchmengenkonvertierung

416

14.8 Wahlfreier Dateizugriff

418

14.8.1 Die aktuelle Dateiposition ermitteln

418

14.8.2 Die aktuelle Dateiposition ändern

418

14.9 Sicherere Funktionen mit C11

422

14.10 Datei löschen oder umbenennen

423

14.11 Pufferung

423

14.12 Kontrollfragen und Aufgaben

425

15 Zeitroutinen (time.h)

429

15.1 Die Funktion clock()

429

15.2 Erweiterte Zeitfunktionen

431

15.2.1 Eine plattformunabhängige delay()-Funktion

433

15.2.2 Der Datentyp time_t

434

15.2.3 Der Datentyp struct tm

436

15.3 Kontrollfragen und Aufgaben

441

15.4 Schlusswort

443

Anhang

445

A Übersichtstabellen wichtiger Sprachelemente

445

A.1 Operatorpriorität (Operator Precedence)

445

A.2 Reservierte Schlüsselwörter in C

447

A.3 Header-Dateien der Standardbibliothek

448

A.4 Kommandozeilenargumente

451

A.5 Weiterführende Ressourcen

454

B Lösungen der Übungsaufgaben

455

B.1 Antworten und Lösungen zu Kapitel 2

455

B.2 Antworten und Lösungen zu Kapitel 3

456

B.3 Antworten und Lösungen zu Kapitel 4

457

B.4 Antworten und Lösungen zu Kapitel 5

459

B.5 Antworten und Lösungen zu Kapitel 6

461

B.6 Antworten und Lösungen zu Kapitel 7

464

B.7 Antworten und Lösungen zu Kapitel 8

467

B.8 Antworten und Lösungen zu Kapitel 9

470

B.9 Antworten und Lösungen zu Kapitel 10

474

B.10 Antworten und Lösungen zu Kapitel 11

480

B.11 Antworten und Lösungen zu Kapitel 12

484

B.12 Antworten und Lösungen zu Kapitel 13

487

B.13 Antworten und Lösungen zu Kapitel 14

492

B.14 Antworten und Lösungen zu Kapitel 15

495