• Algorithmus: Beschreibung eines Wegs vom Problem zur Lösung

„Eine Sprache, um Anweisungen an den Computer zu stellen”

int x = 1;
x = x + 1;
printf("X hat den Wert: %d\n", x);

• Problem: Ein Computer versteht die (Programmier-)Sprachen nicht.

  Er kennt nur 0 und 1.

• Betriebssystem hat zwei Hauptaufgaben [1]:

1. Bereitstellung von Abstraktionen der Betriebsmittel anstelle der unschönen Hardware, mit denen Anwendungsprogrammierer arbeiten können
2. Verwaltung der Hardwareressourcen, die der Computer besitzt

• Daraus folgt:

  Im Grunde ist alles eine Anwendung, die auf dem Betriebssystem aufsetzt

• Dies ist alles nicht Teil eines Betriebssystems

  • Graphische Oberfläche
  • Anwendungen
  • Kommandozeile

• Beispiel GNU/Linux

  • Linux ist der Betriebssystemkern (Kernel)
  • GNU ist Sammlung von essenziellen Programmen (GNU Core Utils) aufsetzen

1. Einführung in das Programmieren mit C/C++
   • Grundlagen: Identisch in den meisten (populären) Programmiersprachen
     • Variablen
     • Funktionen
     • Kontrollfluss mithilfe von konditionalen Bedingungen
   • Darstellung von Informationen
   • Speicher/Speichermanipulation (hardwarenahe Programmiersprachen)
2. „Die Werkbank”
   • Rechnerarchitektur: Was passiert in einem Prozessor?
   • Einführung in Betriebssysteme (für ein Gesamtverständnis)
   • Betrachtung des Übersetzungsprozesses und der Integration in das Betriebssystem

3. Weiterführende Programmierkonzepte in C++
   • Objektorientierte und generische Programmierung
   • Vorstellung von anderen Herangehensweisen an die Programmierung: Gruppierung von Informationen und Funktionen in logischen Einheiten
   • Verwendung von Datenstrukturen, die C++ bereits mitliefert (zum Beispiel Stapel, Warteschlange)
   • Behandlung von Ausnahmen
4. Best Practices
   • Grundsätzliches Vorgehen für saubere Programmierung
   • Vermeidung von häufigen Fallstricken durch vorsichtige Herangehensweise (defensives Programmieren)

• Tiefergehende Algorithmen und Algorithmenanalyse

  → Vorlesung „Datenstrukturen und Algorithmen 2 (DAP2)”

• Optimal für betriebssystemnahe/hardwarenahe Programmierung: Sehr nahe an Assembly → häufig direktes Analog in Assembly für C-Instruktion
• C ist im Kern eine sehr kleine Sprache mit vielen zusätzlichen Erweiterungen (Bibliotheken)
• Kann sogar Programme für Computer ohne Betriebssystem erzeugen (Bare-Metal)
• Im Allgemeinen sehr schnelle Programme, wenn gut programmiert wurde
• In der Praxis häufig kleinster gemeinsamer Nenner, falls verschiedene Programmiersprachen miteinander interagieren müssen (fast immer kompatibel zu C)

• Für Elektrotechniker:innen

  Manche (obskure) Hardware-Plattformen haben nur einen Übersetzer für C

• Außerdem: Überall zu finden.

• Entstehung von riesigen Infrastrukturen auf Basis von C

  • Betriebssysteme: Linux, Teile von Windows und MacOS
  • Verschlüsselung (z.B. OpenSSL)

• Faustregel: Man kann alles mit C machen, aber man muss es manuell erstellen.

  → C++ bietet bereits eine Reihe von Lösungen.

• ISO legt Sprachstandards fest
  • Festlegung des Funktionsumfangs
  • Beschreibung des Verhaltens, inkl. undefiniertem Verhalten (Undefined Behavior)
  • Z. B. ”Wie groß sind die darstellbaren Zahlen?”

• Es gibt zahlreiche Bücher, Tutorials, Webseiten und Blog-Artikel
• Prinzipiell sind für das rudimentäre Wissen alle geeignet
• Wenig gute Literatur auf Deutsch, die Sprache der Wahl ist Englisch

• Plan für das Semester
• Streifzug durch
  • die UNIX-Geschichte
  • die Geschichte von C und C++

Das war’s mit der Einführung.
Jetzt wird programmiert! 🥳