După acest laborator veți putea folosi IDE-ul Netbeans pentru a scrie și depana programe în C. Totodată veți relua și recapitula noțiunile legate de pointeri în C.

Utilizarea IDE-ului Netbeans

Netbeans este un mediu integrat de dezvoltare (IDE) open-source și gratuit care permite dezvoltarea de programe în limbajele Java, C, C++, Javascript, HTML, PHP și Groovy. Netbeans nu instalează și compilatoare pentru Java și C/C++, acestea trebuie instalate manual, în prealabil.

Atenție: Imaginea de Linux folosită la Programarea Calculatoarelor are deja instalat compilatorul de C.

Instalarea GCC

Instalarea GCC în Linux

Pentru instalarea compilatorului de C (GCC) în distribuțiile de Linux provenite din Ubuntu (Ubuntu, Kubuntu, Xubuntu, Mint, LMDE, etc.) se poate folosi comanda:

apt-get install -y build-essential

Instalarea GCC în Windows

Pentru compilarea de programe cu GCC în Windows, aveți nevoie de instalarea acestui compilator care poate fi făcută prin instalarea unuia din următoarele două pachete:

Cygwin - Tutorial de instalare aici.
MinGW - Tutorial de instalare aici.

Instalarea Netbeans

De la adresa https://netbeans.org/downloads/ puteți descărca kitul de instalare pentru sistemul vostru de operare (imaginea de Virtualbox cu Linux folosită la Programarea Calculatoarelor ruelază un Linux pe 32 de biți). Descărcați una din variantele care suporta C/C++ (C/C++ sau All).

Instalare Netbeans în Linux

Fișierul descărcat pentru Linux va avea extensia .sh. Pentru a instala programul, deschideți un terminal și rulați următoarele comenzi:

cd ~/Downloads # navigare catre directorul unde a fost salvat fisierul descarcat
chmod +x *.sh # activarea fanionului 'executabil' pentru toate fisierele cu extensia .sh
sudo ./netbeans-8.1-cpp-linux-x86.sh # folositi numele corespunzator al fisierului descarcat

Mai departe urmați pașii din programul de instalare.

Instalare Netbeans în Windows

Fișierul descărcat va avea extensia .exe. Rulați-l și urmăriți instrucțiunile. Veți fi întrebați unde este compilatorul de C/C++. Executabilele pentru acestea sunt în directorul unde ați instalat MinGW sau Cygwin, în subdirectorul /usr/bin.

Realizarea unui proiect

Aplicațiile în Netbeans sunt structurate în Proiecte. O aplicație este un proiect. Nu este suficient să scrieți un fișier sursă C și să-l rulați. Netbeans trebuie să creeze fișiere Makefile și să pregătească mediul pentru compilare și execuție precum și să fie capabil să vă ofere informații legate de corectitudinea codului și să vă ofere sugestii de îmbunătățire. Pentru a crea un proiect nou, se folosește meniul File - New Project... sau combinația Ctrl-Shift-n:

Mai departe selectați categoria C/C++ și la Project selectați C/C++ Application. Va apărea următoarea fereastră:

Completați următoarele informații:

Project Name - numele proiectului/ al aplicației voastre; va fi numele directorului creat de Netbeans pentru proiect;
Project Location - directorul unde va fi salvat directorul proiectului de către Netbeans;
Project Folder - calea completă până la directorul proiectului; este obținut din concatenarea celor două de mai sus; nu poate fi modificat;
Project Makefile Name - numele fișierului Makefile care va fi creat de către Netbeans pentru proiectul vostru;
Create Main File - se bifează dacă se dorește crearea unui fișier sursă care să conțină funcția main și se completează numele acestui fișier (fără extensie); în căsuța de selecție din dreapta se alege limabjul (C sau C++) și standardul folosit pentru compilarea codului și generarea fișierului main;
Build Host - numele sau adresa IP a calculatorului unde se realizează compilarea (localhost este calculatorul pe care lucrați);
Tool Collection - dacă există mai multe compilatoare instalate, de aici se alege care compilator este utilizat pentru proiect.

După ce dați click pe Finish, proiectul se va deschide și fereastra se va schimba în modul de editare.

Componentele IDE-ului Netbeans

Zonele din imagine sunt:

Zona gabenă - bara de instrumente - conține butoane folosite pentru acces rapid la funcționalitatea cea mai utilizată (compilare, rulare, etc.) și conține:
- selecția tipului de compilare (Debug sau Release) are efect asupra nivelului de optimizare comandat compilatorului și selectează sau nu facă simbolurile de debug sunt adăugate executabilului; pe scurt, nu se poate face debug pe executabilul de Release, dar executabilul de Debug este mai lent decât cel de Release;
- testare în browser, este accesibil doar pentru aplicații web (HTML, PHP, Javascript, etc.), nu și pentru aplicații C/C++;
- Build Project - se apelează make all pentru compilarea programului;
- Clean and Build Project - se apelează make clean all pentru ștergerea binarelor și apoi recompilarea programului;
- Run Project - se rulează executabilul generat de build (dacă acesta nu există sau nu este actualizat, se rulează automat Build Project înainte);
- Debug Project - se rulează executabilul generat de build în modul de debug (cu ajutorul GDB, vezi PC Laborator 10#Tool-ul de depanare GDB), permițând plasarea de breakpoints, execuție pas cu pas, vizualizarea valorilor variabilelor, etc.
- Profile Project - indisponibil în C/C++, permite vizualizarea resurselor consumate și ajută la optimizarea programului.
Zona albastră - conține 4 tab-uri din care importante pentru proiectele în C sunt primele două: Projects și Files.
- Projects - arată proiectele deschise și tipul lor; în cazul de față este un singur proiect deschis - TestProjectHelloWorld; sub el se află 5 categorii în care sunt plasate fișierele care fac parte din proiect:
  - Header Files - fișierele header (cu extensia .h);
  - Resource Files - diferite fișiere cu resurse folosite de aplicație (fișiere de configurare, xml, imagini, etc.);
  - Source Files - fișiere sursă C (cu extensia .c);
  - Test Files - fișiere de test pentru funcțiile din fișierele sursă;
  - Important Files - fișiere importante pentru proiect (cum ar fi fișierul Makefile).
- Files - se poate vedea directorul proiectului cu fișierele și subdirectoarele sale; în directorul proiectului se realizează implicit următoarele subdirectoare:
  - build - conține fișierele obiect pentru fiecare din surse, pentru fiecare tip de compilare (Debug sau Release);
  - dist - conține fișierele executabile pentru fiecare tip de compilare (Debug sau Release);
  - nbproject - conține fișiere de configurare pentru proiect.
Zona verde - conține câte un tab pentru fiecare fișier deschis pentru compilare; implicit bara verde se află deasupra ferestrei de editare (portocaliu) dar poate fi mutată.
Zona portocalie - fereastra de editare a codului ce conține pe bara de sus butoane pentru navigarea rapidă prin fișierele deschise și / sau modificate recent; de remarcat aici este butonul History care, dacă fișierul este salvat într-un sistem de revision control (cum ar fi Git), permite vizualizarea istoriei modificărilor fișierului.
Zona roz - listează elementele definite în fișierul deschis în zona portocalie; dacă fișierul este un header sau un fișier sursă C, aici se vor vedea tipurile de date definite, variabilele globale, funcțiile cu argumentele lor, macrourile de preprocesor, etc.; dacă în schimb este deschis un Makefile, se vor vedea toate rețetele definite în Makefile-ul respectiv;
Zona roșie - zona de Output reprezintă consola unde se afișează rezultatele compilării cât și ieșirea generată de program în timpul execuției, pe ambele stream-uri (stdout și stderr).

Exemplu de program

Copiați codul de mai jos înlocuind programul deja existent în fișierul main.c:

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello Netbeans!\n");
    return 0;
}

Dați apoi click pe Run Project (simbolul verde Play) sau tastați Ctrl+F11:

Observați consola din partea de jos a ecranului unde se afișează mesajul "Hello Netbeans" și apoi se semnalează sfârșitul programului raportându-se timpul de execuție.

Exemplu de program în modul debug

Copiați codul de mai jos înlocuind programul deja existent în fișierul main.c:

 1#include <stdio.h>
 2
 3int main(){
 4    printf("Debugging program...\n");
 5    int value = 0;
 6    value = value + 1;
 7    value++;
 8    value = value * 2;
 9    value -= 1;
10    printf("Value is now %d!\n", value);
11    return 0;
12}

Dați click pe numărul liniei 5 (în dreptul definiției variabilei value) și ar trebui ca în loc de numărul liniei să vă apară un pătrat roșu. Acela semnalează un breakpoint la acea linie. Dați apoi click pe Debug Project sau tastați F11. Acesta va programul în modul de debug și astfel se va opri la primul breakpoint:

În interfață au apărut două zone noi:

Zona roșie - instrumente de control al execuției în modul de debug; în ordine, acestea sunt:
- Finish Debugger Session - execuția se încheie și interfața grafică revine la forma anterioară;
- Restart - execuția se reia de la începutul programului, oprindu-se la primul breakpoint;
- Pause - dacă programul nu este oprit (într-un breakpoint), atunci accesta poate fi întrerupt facând click pe acest buton;
- Continue - dacă programul este oprit (într-un breakpoint), atunci el poate fi rulat mai reparte până la următorul breakpoint cu ajutorul acestui buton;
- Step Over - programul va executa linia curentă (inclusiv orice apel de funcție ar fi pe linia curentă) și trece la linia următoare unde se oprește;
- Step Into - programul va executa linia curentă iar dacă pe linia curentă există un apel de funcție, se va opri pe prima linie din funcția respectivă;
- Step Out - programul va termina de executat funcția curentă și se va opri pe prima linie după linia unde a fost apelată funcția respectivă;
- Run to Cursor - programul va executa toate liniile și se va opri pe linia unde este plasat cursorul; dacă acesta nu este plasat în calea execuției programului, acesta se va rula până la final;
- Step Into Last or Selected Function Called From Current Line - similar cu Step Into doar că dacă există mai multe apeluri de funcții pe linia curentă, această opțiune permite selectarea celei în care se va opri programul.

Zona albastră - vizualizarea stării execuției programului; aveți la dispoziție trei taburi noi:
- Variables - aici se pot vedea valorile curente ale tuturor variabilelor valide în scope-ul curent al programului; inclusiv aici se pot adăuga watches care permit vizualizarea valorilor calculate din expresii complexe scrise în limbajul C;
- Call Stack - aici se poate vedea în orice moment stiva de execuție a programului;
- Breakpoints - aici se poate vedea lista de breakpoints din programul curent.

Pentru a exersa utilizarea sistemului de debug, realizați următoarele operații:

Parcurgeti tot programul folosind Step Over și vizualizând valoarea variabilei value la fiecare pas, până la ultima linie din program, unde utilizați Continue.
Reporniți aplicația în modul de debug și puneți un al doilea breakpoint pe linia cu apelul funcției printf.
Folosiți Continue pentru a ajunge la al doilea breakpoint.
Odată ajunși acolo, folosiți Step In pentru a intra în funcția printf (neavând codul sursă, veți vedea codul de asamblare obținut din dezasamblarea fișierului obiect de către GDB).
Folosiți Step Out pentru a reveni în funcția main și apoi Continue pentru a termina execuția.
Reporniți aplicația în modul de debug și realizați un watch cu valoarea lui value + 1. Vizualizați pas cu pas execuția programului.

Exerciții

Exercițiul 1

Realizați un program care să citească de la tastatură o lungime n, apoi n numere care să fie stocate într-un vector. Apoi se va citi de la tastatură o valoare v și se va afișa pe ecran de câte ori apare valoarea v în vector.

Exercițiul 2

Modificați programul de la exercițiul 1 astfel încât citirea datelor și cautarea valorii în vector să fie scrise în funcții diferite.

Exercițiul 3

Modificați programul de la exercițiul 2 astfel încât cele două funcții și main să se afle în fișiere separate.

Exercițiul 4

Următorul program implementează o sortare de vector dar are o eroare. Utilizați debugger-ul grafic pentru a identifica problema.

#include <stdio.h>

int main(){
    int vectorLength;
    printf("Length = ");
    scanf("%d", &vectorLength);

    int vector[vectorLength];
    int i;    
    
    for(i=0; i<vectorLength; i++){
        printf("v[%d] = ", i);
        scanf("%d", &vector[i]);
    }
    

    int temp;
    int done;
    
    do{
        done = 1;
        for(i=0; i<vectorLength; i++){
            if(vector[i] > vector[i + 1]){
                temp = vector[i];
                vector[i] = vector[i + 1];
                vector[i + 1] = temp;
                done = 0;
            }
        }
    }while(!done);
    
    for(i=0; i<vectorLength; i++){
        printf("%d, ", vector[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Exercițiul 5

Următorul program calculează factorialul unui număr, dar are o eroare. Utilizați debugger-ul grafic pentru a identifica problema.

#include<stdio.h>

int factorial(int n){
    return n * factorial(n - 1);
}

int main(){

    int number;
    scanf("%d", &number);
    
    printf("n! = %d\n", factorial(number));
    
    return 0;
}

SDA Lucrarea 1

Cuprins