Programmi e algoritmi

Eccoci al nostro secondo appuntamento con il nostro corso di C/C++. Spero che tutti quelli che comincino la lettura di questo articolo abbiano effettivamente scaricato un compilatore, perché passeremo a breve alla più classica delle applicazione, ovvero l’Hello World, da cui trarremo spunto per le prime nozioni teoriche sul C++.

Prima di far ciò parliamo un attimo, in generale, del concetto di Programma e di cosa significhi Programmare. Non volendomi di certo sostituire a professori di tutt’altro livello, ritengo lo stesso necessario chiarire cosa andiamo a fare effettivamente.

Il Programma, per definizione, è un insieme di Istruzioni che seguono un ordine sequenziale. Per istruzione si intende una qualsiasi operazione di: Assegnazione, Confronto,Calcolo.

Per essere un po’ più puntuali, potremmo dire che il Programma è un Algoritmo scritto in un linguaggio di programmazione. L’Algoritmo è invece una sequenza finita di istruzioni atta a risolvere un determinato problema attraverso l’uso di un linguaggio comprensibile all’esecutore. Attenzione! L’Algoritmo, che è alla base del programmare, non deve essere espresso, in fase di analisi, in un linguaggio di programmazione! Deve semplicemente chiarirci le idee su quale sia effettivamente il problema da risolvere. Per fase di analisi si intende quelle NECESSARIA fase di ragionamento sul problema che ci viene proposta. E’ sottointeso che “nessuna analisi” corrisponde a “NESSUN PROGRAMMA FUNZIONANTE!”

Un banale esempio di algoritmo per calcolare la somma, potrebbe essere cosi scritto per una persona con conoscenze matematiche:

• Somma questi due numeri

Singola istruzione, comprensibile all’esecutore. Questo è un algoritmo.

Ma cosa succede se dobbiamo insegnarlo ad un bambino che sa contare solo sulle dita? L’algoritmo, in questo caso, diventerebbe piu articolato e presenterebbe alcune limitazioni logiche:

• Indica con le dita di una mano il primo numero
• Indica con le dita dell’altra mano il secondo numero
• Conta tutte le dita indicate da entrambe le mani

Quali sono le limitazioni logiche? Sono dettate, in questo caso, dal massimo numero calcolabile con questo metodo, ovvero 10! Infatti una volta terminate le dita di entrambe le mani il bambino non saprà più quale dito aggiungere. Tenete bene a mente questo concetto che sarà successivamente ripreso parlando di Aritmetica Circolare. Sarà strano leggerlo ma anche il computer non sa contare oltre un certo numero!

Torniamo al concetto di Algoritmo. Il calcolatore, o meglio, il processore è in realtà più “incapace” di un bambino. Dovremmo quindi scomporre tutti i nostri problemi in operazioni banalissime per rendergli il tutto comprensibile.
Il calcolatore comprende infatti solo il linguaggio binario. Ma allora come possiamo scrivere qualcosa in C/C++ e farlo eseguire? Non volendo appesantire il discorso, basti sapere che il compilatore serve appunto a questo! Attraverso le sue fasi di compilazione rende le “complesse” istruzioni C/C++, un “banale” linguaggio macchina, composto di soli 0 e 1.

Premesse queste poche nozioni teoriche cominciamo con un po di pratica.

Hello World!

Per gli utenti MAC OS X

Apriamo il nostro xCode e selezioniamo dal menù File–>New Project–>Command Line Utility–>C++ Tool
Chiamiamo il progetto “helloWorld“, xCode aprirà per noi diversi file. Prendiamo in esame il file main.cpp che rappresenta il file base di ogni programma in C++.
All’apertura di questo file troviamo già scritte diverse direttive, non preoccupiamocene, cancelliamo semplicemente tutto!

Per gli utenti WINDOWS

Apriamo Dev-C++ e clicchiamo su File–>Nuovo–>Progetto
Selezioniamo Console Application e assicuriamoci che sia selezionata la voce C++, diamo il nome helloWorld e salviamo il tutto. Dev-C++ crea per noi un file main.cpp, cancelliamo tutto il codice che troviamo al suo interno.

A questo punto, che stiate utilizzando Mac Os X o Windows, avrete tutti davanti una pagina totalmente bianca, (il file main.cpp), il miglior punto di partenza 😉

Scriviamo questo codice al suo interno, senza preoccuparci di cosa stiamo effettivamente scrivendo, verrà spiegato subito dopo:

#include 

using namespace std;

int main() {
   cout << "Hello World!\n";
   return 0;
}

Vediamo il significato di tutte le istruzioni scritte:

#include 

il C, nativamente, non include un metodo per l'input/output, ovvero per acquisire dati dalla tastiera e per stampare a video. Abbiamo quindi la necessità di includere tramite la direttiva al precompilatore #include una libreria di funzioni, ovvero un altro file, presente nella cartella di installazione del compilatore in cui siano presenti funzioni che effettuino lettura e scrittura. La funzione che utilizzeremo per la lettura sarà cin, la funzione che utilizzeremo per la scrittura a video sarà invece cout.

using namespace std;

Questa seconda istruzione ha il compito di facilitarci un po' la vita. Infatti nel file iostream che abbimo incluso con la prima direttiva, la definizione di cin e cout è data in realtà come std::cin e std::cout. Utilizzando using namespace std; possiamo di fatto non scrivere std:: ad ogni richiamo di cin e cout con un grossissimo risparmio di tempo.

Da notare la presenza del ; che nel C/C++ è il delimitatore di un istruzione. Al termine di ogni istruzione, quindi, è assolutamente necessario inserire un punto e virgola per far comprendere al compilatore che l'istruzione termina li.

Tuttavia le direttive al precompilatore non necessitano del ; ed infatti #include non termina con un ;

int main() {

Questa istruzione corrisponde alla funzione base che deve essere presente in un qualsiasi programma C/C++. Infatti, eliminandola, il programma non partirà perchè andrà alla ricerca di tale funzione all'inifinito. Non soffermiamoci adesso sul perché non ci sia scritto semplicemente main ma int main (), il discorso è abbastanza lungo e verrà trattato successivamente! All'interno delle parentesi graffe va scritto quello che effettivamente vogliamo la funzione faccia! Questa parte prende il nome di corpo o Body della funzione.

cout << "Hello World!\n";

Questa è l'istruzione che compone il nostro body ed è davvero molto semplice. Si limita a stampare a video una stringa di caratteri. La sintassi completa della funzione stampa a video è cout << ""; e all'interno delle "" potremmo andare a scrivere qualsiasi cosa. Quanto stampato dalla funzione è una stringa, un insieme di caratteri, per dirla banalmente una "frase". In C/C++ le stringhe di caratteri sono racchiuse appunto tra "". \n è un carattere di escape, un semplice comando (vedremo più avanti gli altri) che ci fa andare a capo dopo aver stampato la frase Hello World. Notiamo infine anche qui la presenza del punto e virgola.

return 0;

Per il momento tralasciamo questa istruzione che verrà approfondita accuratamente in un tutorial dedicato ai ritorni delle funzioni e sul passaggio di variabili. Dobbiamo però sapere che è strettamente legata all'aver scritto int prima di main. Capiremo in seguito il perchè.

E' giunta l'ora di mandare il programma in esecuzione!!

Per gli utenti MAC OS X

Dal Menu Build cliccare su Build and Go. Se avrete scritto correttamente il codice nella barra inferiore dell'ambiente di compilazione avrete la scritta: "Debugging of "helloWorld" ended normally.", ma non vedrete nulla. Per visualizzare la vostra scritta, basterà digitare Shift+Mela+R perchè venga visualizzata la console, è li infatti che avremo l'output del nostro piccolo programmino. Ed ecco proprio qui il vostro primo saluto in C++ 🙂

Per gli utenti Windows

Dal Menu Esegui selezionare Compila ed Esegui o premere F9.
Qui non avremo problemi a vedere il risultato che comparirà automaticamente.

Siamo giunti alla fine di questo nostro primo tutorial in C++. Nel prossimo tutorial, in cui affronteremo il concetto di variabile, introdurrò il fondamentale concetto di Tipo su cui si basa tutto il C++. In realtà variabili e tipo sono strettamente collegate ma questa, come si suol dire, è un altra storia!