Verschiedene Typen im Standard

Verifikation von C-Programmen

Vorlesung 2 vom 30.10.2014: Der C-Standard: Typkonversionen und Programmausführung

Christoph Lüth

Universität Bremen

Wintersemester 2014/15

Rev. –revision– 1 [1]

Fahrplan heute

ITypkonversionen (Typwechsel ohne Anmeldung)

IFelder vs. Zeiger — Das C-Speichermodell

IZeiger in C:

I Dynamische Datenstrukturen

I Arrays

I Funktionen höherer Ordnung

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Verschiedene Typen im Standard

IObjecttypes,incompletetypes,functiontypes (§6.2.5)

IBasictypes: standard/extended signed/unsigned integer types, floating types (§6.2.5)

IDerivedtypes: structure, union, array, function types IQualifiedType (§6.2.5)

Ifloat const *qualified (qualified pointer to type)

Iconst float *notqualified (pointer to qualified type)

ICompatibleTypes (§6.2.7)

IAssignable Types (§6.5.16, §6.5.2.2)

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Typkonversionen in C

IInteger promotion (§6.3.1.1):

I char,enum,unsigned char,short,unsigned short,bitfield

Ifloatpromoted todouble

IT []promoted toT *

IUsual arithmetic conversions (§6.3.1.8)

IKonversion von Funktionsargumenten:

I Nurbei K&R-artigen Deklarationen,nichtbei Prototypen!

I Moral:Stil bei Prototyp und Definition nichtmischen!

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Zeiger und Felder

IZeigersind Adressen i n t ∗x ;

IFeld: reserviert Speicherbereich fürnObjekte:

i n t y [ 1 0 0 ] ;

IIndex beginntimmermit 0

IMehrdimensionale Felder . . . möglich IAber:x6∼y

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Wann sind Felder Zeiger?

IWann kann einArrayin einZeigerkonvertiert werden?

ExterneDeklaration:extern char a[] KeineKonversion Definition:char a [10] KeineKonversion Funktionsparameter:f(char a[]) Konversionmöglich In einemAusdruck:x= a[3] Konversionmöglich

IWenn Konversionmöglich, dann durch Semantikerzwungen

ITückisch: Externe Deklaration vs. Definition

IGröße:sizeof

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Mehrdimensionale Felder

IDeklaration:int foo[2][3][5];

IBenutzung:foo[i][j][k];

IStored inRow major order(Letzter Index variiert am schnellsten) (§6.5.2.1)

IKompatible Typen:

Iint (* p)[3][5] = foo;

Iint (*r)[5]= foo[1];

Iint *t = foo[1][2];

Iint u = foo[1][2][3];

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Mehrdimensionale Felder als Funktionsparameter

IRegel 3 giltnichtrekursiv:

I Array of ArraysistArray of Pointers, nichtPointer to Pointer

IMögliches Matching:

Parameter Argument

char (*c)[10]; char c[8][10]; char (*c)[10];

char **c; char *c[10]; char **c;

char c[][10]; char c[8][10]; char (*c)[10];

If(int x[][]);nicht erlaubt

(§6.7.5.2)

I NB. Warum istint main(int argc, char *argv[])erlaubt?

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Mehrdimensionale Felder als Funktionsparameter

IRegel 3 giltnichtrekursiv:

IArray of ArraysistArray of Pointers, nichtPointer to Pointer

IMögliches Matching:

Parameter Argument

char (*c)[10]; char c[8][10]; char (*c)[10];

char **c; char *c[10]; char **c;

char c[][10]; char c[8][10]; char (*c)[10];

If(int x[][]);nicht erlaubt (§6.7.5.2)

INB. Warum istint main(int argc, char *argv[])erlaubt?

8 [1]

Programmausführung (§5.1.2.3)

IStandard definiertabstrakte Semantik

IImplementation darfoptimieren

ISeiteneffekte:

I Zugriff aufvolatileObjekte;

I Veränderung von Objekten;

I Veränderung von Dateien;

I Funktionsaufruf mit Seiteneffekten.

IReihenfolge der Seiteneffektenicht festgelegt!

ISequenzpunkten(Annex C) sequentialisieren Seiteneffekte.

9 [1]

Semantik: Statements

IFull statement, Block §6.8

IIteration §6.8.5

10 [1]

Semantik: Speichermodell

IDer Speicher besteht ausObjekten

Ilvalue§6.3.2.1:Expression with object type or incomplete type other thanvoid

Ilvalues sindReferenzen, keineAdressen

IWerdenausgelesen, außer

I als Operand von&,++,–,sizeof

I als Linker Operand von.und Zuweisung

I lvalue (has) array tyoe IWoher kommen lvalues?

I Deklarationen

I Indirektion (*)

I malloc IAdressen:

I Adressoperator (&)

I Zeigerarithmetik (§6.5.6)

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Ausdrücke (in Auszügen)

IEinfache Bezeichner: lvalue

IBezeichner von Array-Typ: Zeiger auf das erste Element des Feldes (§6.3.2.1)

IFelder:6.5.2.1

Ia[i]definiertals*((a)+(i))

IDamit:a[i]=*((a)+(i))=*((i)+(a))=i[a]

IZuweisung:6.5.16

IReihenfolge der Auswerung nicht spezifiziert!

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Funktionsaufrufe §6.5.2.2

IImplizite Konversionen:

I Nur wenn kein Prototyp

I Integer Promotions,floattodouble

IArgumente werden ausgewertet, und den Parametern zugewiesen

I Funktionsparameter sind wie lokale Variablen mit wechselnder Initialisierung

IReihenfolge der Auswertung von Funktionausdruck und Argumenten nicht spezifiziert, aber Sequenzpunkt vor Aufruf.

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Zusammenfassung

ITypkonversionenin C: meist klar, manchmal überraschend

IAuswertungdurch eineabstrakte Maschinedefiniert

ISpeichermodell:

ISpeicher besteht ausObjekten

IDurchcharaddressiert (byte)

IReferenzen auf Objekte:lvalue

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