Apostila C, Notas de estudo de Eletrônica

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Centro Tecnológico de Mecatrônica Fundamentos de Linguagem C ou “Tudo que você precisa saber sobre C para não passar vergonha!” Caxias do Sul, novembro de 1997 5 Conselho Regional do SENAI - RS Presidente Dagoberto Lima Godoy Conselheiros Titulares Suplentes Deomedes Roque Talini Valayr Hélio Wosiack Enio Lúcio Scheln Valdomiro Bochese da Cunha Astor Milton Schmitt José Carlos Cerveri Diretoria SENAI - SR Diretor Regional José Zortéa Diretor Técnico Paulo Fernando Presser Diretor Administrativo e Financeiro Adalberto Luiz Lenhard 8 10 input num 20 for n = 1 to 10 step 1 30 let tab = num * n 40 print chr$ (tab) 50 next n Exemplo: trecho do mesmo programa escrito em linguagem Fortran: read (num); do 1 n = 1:10 tab = num * n write(tab) 10 continue Exemplo: trecho do mesmo programa escrito em linguagem Assembly para INTEL 8088: MOV CX,0 IN AX,PORTA MOV DX,AX LABEL: INC CX MOV AX,DX MUL CX OUT AX, PORTA CMP CX,10 JNE LABEL 1.1.2 Linguagens de baixo e alto nível. Podemos dividir, genericamente, as linguagens de programação em dois grandes grupos: as linguagens de baixo nível e as de alto nível: Linguagens de baixo nível: São linguagens voltadas para a máquina, isto é, são escritas usando as instruções do microprocessador do computador. São genericamente chamadas de linguagens Assembly. Vantagens: Programas são executados com maior velocidade de processamento. Os programas ocupam menos espaço na memória. Desvantagens: Em geral, programas em Assembly tem pouca portabilidade, isto é, um código gerado para um tipo de processador não serve para outro. Códigos Assembly não são estruturados, tornando a programação mais difícil. 9 Linguagens de alto nível: São linguagens voltadas para o ser humano. Em geral utilizam sintaxe estruturada tornando seu código mais legível. Necessitam de compiladores ou interpretadores para gerar instruções do microprocessador. Interpretadores fazem a interpretação de cada instrução do programa fonte executando-a dentro de um ambiente de programação, Basic e AutoLISP por exemplo. Compiladores fazem a tradução de todas as instruções do programa fonte gerando um programa executável. Estes programas executáveis (*.exe) podem ser executados fora dos ambientes de programação, C e Pascal por exemplo. As linguagens de alto nível podem se distinguir quanto a sua aplicação em genéricas como C, Pascal e Basic ou específicas como Fortran (cálculo matemático), GPSS (simulação), LISP (inteligência artificial) ou CLIPPER (banco de dados). Vantagens: Por serem compiladas ou interpretadas, tem maior portabilidade podendo ser executados em varias plataformas com pouquíssimas modificações. Em geral, a programação torna-se mais fácil por causa do maior ou menor grau de estruturação de suas linguagens. Desvantagens: Em geral, as rotinas geradas (em linguagem de maquina) são mais genéricas e portanto mais complexas e por isso são mais lentas e ocupam mais memória. 1.2 Linguagem C A linguagem C é uma linguagem de alto nível, genérica. Foi desenvolvida por programadores para programadores tendo como meta características de flexibilidade e portabilidade. O C é uma linguagem que nasceu juntamente com o advento da teoria de linguagem estruturada e do computador pessoal. Assim tornou-se rapidamente uma linguagem “popular” entre os programadores. O C foi usado para desenvolver o sistema operacional UNIX, e hoje esta sendo usada para desenvolver novas linguagens, entre elas a linguagem C++ e Java. 1.2.1 Características do C Entre as principais características do C, podemos citar: • O C é uma linguagem de alto nível com uma sintaxe bastante estruturada e flexível tornando sua programação bastante simplificada. • Programas em C são compilados, gerando programas executáveis. • O C compartilha recursos tanto de alto quanto de baixo nível, pois permite acesso e programação direta do microprocessador. Com isto, rotinas cuja dependência do tempo é crítica, podem ser facilmente implementadas usando instruções em Assembly. Por esta razão o C é a linguagem preferida dos programadores de aplicativos. 10 • O C é uma linguagem estruturalmente simples e de grande portabilidade. O compilador C gera códigos mais enxutos e velozes do que muitas outras linguagens. • Embora estruturalmente simples (poucas funções intrínsecas) o C não perde funcionalidade pois permite a inclusão de uma farta quantidade de rotinas do usuário. Os fabricantes de compiladores fornecem uma ampla variedade de rotinas pré-compiladas em bibliotecas. 1.2.2 Histórico 1970: Denis Ritchie desenha uma linguagem a partir do BCPL nos laboratórios da Bell Telephones, Inc. Chama a linguagem de B. 1978: Brian Kerningham junta-se a Ritchie para aprimorar a linguagem. A nova versão chama-se C. Pelas suas características de portabilidade e estruturação já se torna popular entre os programadores. ~1980: A linguagem é padronizada pelo American National Standard Institute: surge o ANSI C. ~1990: A Borland International Co, fabricante de compiladores profissionais escolhe o C e o Pascal como linguagens de trabalho para o seu Integrated Development Enviroment (Ambiente Integrado de Desenvolvimento): surge o Turbo C. ~1992: O C se torna ponto de concordância entre teóricos do desenvolvimento da teoria de Object Oriented Programming (programação orientada a objetos): surge o C++. 1.3 Estrutura de um programa em C Um programa em C é constituído de: • um cabeçalho contendo as diretivas de compilador onde se definem o valor de constantes simbólicas, declaração de variáveis, inclusão de bibliotecas, declaração de rotinas, etc. • um bloco de instruções principal e outros blocos de rotinas. • documentação do programa: comentários. Programa Exemplo: O arquivo e0101.cpp contém um programa para calcular a raiz quadrada de um número real positivo: 1.3.1 Conjunto de caracteres Um programa fonte em C é um texto não formatado escrito em um editor de textos usando um o conjunto padrão de caracteres ASCII. A seguir estão os caracteres utilizados em C: Caracteres válidos: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 13 Neste capitulo veremos como os dados constantes e variáveis são manipulados pela linguagem C. O que são constantes inteiras, reais, caracteres e strings. Quais são as regras de atribuição de nomes a variáveis e quais são os tipos de dados que O C pode manipular. Veremos também como são declaradas as variáveis e as constantes simbólicas usadas em um programa. 2.1 Constantes O C possui quatro tipos básicos de constantes: inteiras, de ponto flutuante, caracteres e strings. Constantes inteiras e de ponto flutuante representam números de um modo geral. Caracteres e strings representam letras e agrupamentos de letras (palavras). 2.1.1 Constantes inteiras Uma constante inteira é um número de valor inteiro. De uma forma geral, constantes inteiras são seqüências de dígitos que representam números inteiros. Números inteiros podem ser escritos no formato decimal (base 10), hexadecimal (base 16) ou octal (base 8). Uma constante inteira decimal é formada por uma seqüência de dígitos decimais: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Se a constante tiver dois ou mais dígitos, o primeiro não pode ser 0. Na verdade, pode ser 0 mas o compilador considerará esta constante como octal e não decimal. Exemplo: A seguir são mostradas algumas constantes inteiras decimais válidas. 0 3 -45 26338 -7575 1010 Exemplo: Algumas constantes inteiras decimais inválidas. 1. (ponto) 1,2 (vírgula) 045 (primeiro dígito é 0: não é constante decimal) 212-22-33 (caracter ilegal: -) Uma constante inteira hexadecimal é formada por uma seqüência de dígitos decimais: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F (ou a, b, c, d, e). Uma constante hexadecimal deve começar por 0x. Neste caso, os dígitos hexadecimais podem ser minúsculos ou maiúsculos. Exemplo: A seguir são mostrados algumas constantes inteiras hexadecimais válidas. 0x0 0x3 0x4f5a 0x2FFE OxABCD 0xAaFf Exemplo: Algumas constantes inteiras hexadecimais inválidas. 14 0x3. (ponto) 0x1,e (vírgula) 0x ff (espaço) FFEE (não começa com 0x: não é constante hexadecimal) 0Xfg34 (caracter ilegal: g) Uma constante inteira octal é formada por uma seqüência de dígitos octais: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. A constante octal deve ter o primeiro digito 0 para que o compilador a identifique como tal Exemplo: A seguir são mostrados algumas constantes octais válidas. 00 -03 045 02633 07575 -0101 Exemplo: Algumas constantes inteiras octais inválidas. 010. (ponto) 01,2 (vírgula) 0 4 (espaço) 45 (primeiro digito não é 0: não é constante octal) 01784 (caracter ilegal: 8) 2.1.2 Constantes de ponto flutuante Números reais (não inteiros) são representados em base 10, por números com um ponto decimal e (opcionalmente) um expoente. Um número ponto flutuante deve ter um ponto decimal que não pode ser substituído por uma vírgula. Um número de ponto flutuante pode ser escrito em notação científica. Neste caso o x10 é substituído por e ou E. O número 1.23e4 representa 1.23 x 104 ou 12300. Exemplo: Números de ponto flutuante válidos. 0.234 125.65 .93 1.23e-9 -1.e2 10.6e18 -.853E+67 A forma de representação de um número real em C é bastante flexível. Exemplo: O número 314 pode ser representado por qualquer uma das seguintes formas: 314. 3.14e2 +3.14e+2 31.4e1 .314E+3 314e0 2.1.3 Constantes caracteres Uma constante caracter é uma letra ou símbolo colocado entre aspas simples. Exemplo: Abaixo estão representados algumas constantes caracteres. ’a’ ’b’ ’X’ ’&’ ’{’ ’ ’ Embora sejam visualizados como letras e símbolos as constantes caracteres são armazenadas internamente pelo computador como um número inteiro entre 0 e 255. O caracter ’A’ por exemplo, tem 15 valor 65. Os valores numéricos dos caracteres estão padronizados em uma tabela chamada de American Standard Code for Information Interchange Table ou simplesmente tabela ASCII. Veja apêndice B. Certos codigos de controle da tabela ASCII (como o line feed) ou caracteres especiaiss (como ') possuem representação especial no C. Esta representacao chama-se seqüência de escape representada por uma barra invertida (\) e um caracter. Sequencias de escape são interpretadas como caracteres simples. Abaixo segue uma lista das principais sequencias de escape usadas no C. Controle/Caracter Sequencia de escape Valor ASCII nulo (null) \0 00 campainha (bell) \a 07 retrocesso (backspace) \b 08 tabulacao horizontal \t 09 nova linha (new line) \n 10 tabulacao vertical \v 11 alimentacao de folha (form feed) \f 12 retorno de carro (carriage return) \r 13 aspas (") \" 34 apostrofo (') \' 39 interrogacao (?) \? 63 barra invertida (\) \\ 92 2.1.4 Constantes strings Uma constante string consiste de um conjunto de caracteres colocados entre aspas duplas. Embora as instruções do C usem apenas os caracteres do conjunto padrão ASCII, as constantes caracter e string podem conter caracteres do conjunto estendido ASCII: é, ã, ç, ü, ... Exemplo: Abaixo seguem algumas constantes strings válidas. ”Oba!” ”Caxias do Sul” ”A resposta é: ” ”João Carlos da Silveira” ”a” ”isto é uma string” 2.2 Identificadores Identificadores são os nomes das variáveis e funções usadas no programa. Por exemplo raiz e MAX são nomes de variáveis utilizadas no programa e0101.cpp. 2.2.1 Regras de sintaxe Os identificadores devem seguir as seguintes regras de construção: • Os identificadores devem começar por uma letra (a - z , A - Z) ou um underscore ( _ ). 18 Exemplo: Observe o uso da declaração de variáveis no trecho de programa abaixo: void main(){ float raio, area; // declaracao de variaveis raio = 2.5; área = 3.14 * raio * raio; } No exemplo acima, as variáveis area e raio foram declaradas como variáveis locais tipo float. Assim o processador faz a alocação de dois espaços (endereços) de 4 bytes cada para armazenar as informações, um para cada variável. Na terceira linha, o processador coloca no endereço alocado para raio o valor 2.5. Depois, na quarta linha, o processador coloca o resultado da conta (19.625) no endereço de área. É possível fazer a declaração de variáveis fora de uma rotina. Neste caso diz-se que se fez a declaração de variáveis globais. O uso de variáveis globais é explicado na sessão ?.?. 2.3.3 Tipos modificados Além dos tipos de dados citados acima existem outros tipos de dados ditos modificados. Em C existem dois modificadores: o modificador long e o modificador unsigned. Tipicamente o modificador long aumenta o número de bytes usados para o registro do número. Por conseqüência o intervalo de validade do número fica aumentado significativamente. O modificador unsigned, usado somente em inteiros, permite que um bit usado para guardar o sinal do número seja usado para guardar o valor do número. Em conseqüência disto o intervalo do número fica dobrado, porém somente permite o uso de números positivos. Tipo Tamanho (bytes) Intervalo unsigned char 1 0 a 255 unsigned int 2 0 a 65 535 long int 4 -2 147 483 648 a 2 147 483 647 unsigned long int 4 0 a 4 294 967 295 long double 10 3.4e-4932 a 1.1e4932 2.3.4 Strings. Uma string é um conjunto ordenado de caracteres que pode ser armazenado sob forma de um vetor um ponteiro. Estas estruturas de dados serão vistas em detalhe nos capitulo ? e ?. Por enquanto, nos basta saber como declarar e armazenar um conjunto caracter em uma variável. 19 Sintaxe: Para declararmos uma variável para receber um conjunto caracter devemos escrever: char* var; Exemplo: No exemplo seguinte a variável nome foi declarada como conjunto caracter e em seguida recebe uma constante string. char* nome; nome = "João Carlos de Oliveira Andrade"; 2.3.5 Inicialização de variáveis. Quando se faz a declaração de uma variável está se determinando que tipo de dado ela vai receber. É possível, em C, declarar uma variável e já armazenar nela um valor inicial. Chamamos este procedimento de inicialização de uma variável. Sintaxe: A sintaxe para a inicialização de variáveis é: tipo var_1 = valor_1 [, var_2 = valor_2, ...] ; Onde tipo é o tipo de dado, var_1 é o nome da variável a ser inicializada e valor_1 é o valor inicial da variável. Exemplo: Inicialização de variáveis: int i = 0, j = 100; float num = 13.5; char* titulo = " Programa Teste "; No exemplo acima, i e j foram declaradas variáveis tipo int. O valor inicial de i é 0 e o de j é 100. Do mesmo modo num foi declarada como variável float com valor inicial de 13.5. Tambem a variavel titulo foi declarada como um conjunto caracter e recebeu como conteudo inicial a string " Programa Teste ". 2.3.6 Conversão de tipo (Casting) Algumas vezes queremos, momentaneamente, modificar o tipo de dado representado por uma variável, isto é, queremos que o dado seja apresentado em um tipo diferente do qual a variável foi inicialmente declarada. Por exemplo: declaramos uma variável como int e queremos, momentaneamente, que seu conteúdo seja apresentado como float. Este procedimento é chamado de conversão de tipo ou casting (moldagem, em inglês). Sintaxe: A sintaxe da instrução de conversão de tipo é: (tipo) variável 20 onde tipo é o nome do tipo ao qual queremos converter o dado armazenado em variável. Exemplo: observe a conversão de tipo feita no exemplo abaixo: int num; float valor = 13.0; num = (int)valor % 2; No exemplo acima a variável valor foi declarada inicialmente como sendo do tipo float recebendo o valor inicial 13.0. Logo em seguida o conteúdo de valor é convertido para o tipo int para realizar a operação módulo (%) com o inteiro 2. Aqui a conversão é necessária pois a operação módulo somente pode ser feita com inteiros. É importante salientar que a conversão de tipo é feita com o dado armazenado em uma variável mas a variável continua tendo o seu tipo original. No exemplo acima a variável valor e os dados nela armazenados continuam sendo do tipo float após a conversão. Veremos na seção 3.1 uma explicação mais detalhada do uso da conversão de tipos. 2.4 Constantes Simbólicas Muitas vezes identificamos uma constante numérica por um símbolo: Pi = 3,14159 por exemplo. Podemos definir um nome simbólico para esta constante, isto é, podemos definir uma constante simbólica que represente valor. 2.4.1 Constantes definidas pelo programador O programador pode definir constantes simbólicas em qualquer programa. Sintaxe: A sintaxe da instrução de definição de uma constante simbólica é: #define nome valor Onde #define é uma diretiva de compilação que diz ao compilador para trocar as ocorrências do texto nome por valor. Observe que não há ; no final da instrução pois trata-se de um comando para o compilador e não para o processador. A instrução #define deve ser escrita antes da instrução de declaração da rotina principal. Exemplo: a seguir definimos algumas constantes simbólicas. #define PI 3.14159 #define ON 1 #define OFF 0 #define ENDERECO 0x378 23 3. Operadores, Expressões e Funções Um programa tem como característica fundamental a capacidade de processar dados. Processar dados significa realizar operações com estes dados. As operações a serem realizadas com os dados podem ser determinadas por operadores ou funções. Os operadores podem ser de atribuição, aritméticos, de atribuição aritmética, incrementais, relacionais, lógicos e condicionais. Exemplo: o símbolo + é um operador que representa a operação aritmética de adição. O identificador sqrt() é uma função que representa a operação de extrair a raiz quadrada de um número. Uma expressão é um arranjo de operadores e operandos. A cada expressão válida é atribuído um valor numérico. Exemplo: 4 + 6 é uma expressão cujo valor é 10. A expressão sqrt(9.0) tem valor 3.0. 3.1 Operador de Atribuição A operação de atribuição é a operação mais simples do C. Consiste de atribuir valor de uma expressão a uma variável. Sintaxe: A sintaxe da operação de atribuição é a seguinte: identificador = expressão; onde identificador é o nome de uma variável e expressão é uma expressão válida (ou outro identificador). Exemplo: A seguir são mostradas algumas atribuições válidas: a = 1; delta = b * b - 4. * a * c; i = j; Observe que o símbolo de atribuição ( = ) não tem o mesmo significado que o usual da matemática que representa a igualdade de valores. Este símbolo, em C, representa a atribuição do valor calculado em expressão a variável identificador. Em pseudo-linguagem o operador de 24 atribuição é representado como ←. Também não se pode confundir o operador de atribuição ( = ) com o operador relacional de igualdade ( == ) que será visto na seção 3.5.1. Observe-se também que o operando esquerdo deve ser um identificador de variável, isto é, não pode ser uma constante ou expressão. Exemplo: A seguir são mostradas algumas atribuições inválidas: 1 = a; // constante! b + 1 = a; // expressão! 3.1.1 Conversão de tipo. Se os dois operandos de uma atribuição não são do mesmo tipo, o valor da expressão ou operador da direita será convertido para o tipo do identificador da esquerda. Exemplo: Algumas atribuições com conversão de tipo: int i; float r; i = 5; // valor de i: 5 r = i ; // valor de r: 5.0 A variável i foi inicializada com o valor 5. Ao final da terceira instrução, r recebe o valor 5.0. Nestas conversões podem ocorrer alterações dos valores convertidos se o operando da esquerda for de um tipo que utilize menor numero de bytes que o operando da direita. Exemplo: Algumas atribuições com conversão de tipo e perda de informação: int i; float r = 654.321; i = r; // truncamento! Após a execução deste trecho de programa o valor da variável i será 654 pois seu valor foi truncado durante a conversão. Pode-se dizer que as conversões potencialmente perigosas (onde há possibilidade de perda de informação) são: 25 char ← int ← float ← double Observe que o compilador C ao encontrar esta operação não gera nenhum aviso de atenção para o programador. Assim este detalhe pode gerar um erro de programação (bug) que passe desapercebido ao programador inexperiente. É possível dizer que a linguagem C possui tipos “macios” (soft types) pois a operação com variáveis de tipos diferentes é perfeitamente possível. Esta característica do C se contrapõe a algumas linguagens em que isto não é possível (Fortran, por exemplo). Estas linguagens possuem tipos “duros” (hard types). 3.1.2 Limites do intervalo do tipo de dado. Também é importante observar que os tipos em C tem intervalos bem definidos e os resultados das operações devem respeitar estes intervalos. Se a uma variável for atribuído um valor que esteja fora dos seus limites então este valor será alterado. Exemplo: Observe as expressões abaixo, assuma que i seja uma variável do tipo int. i = 4999; // o valor de i e’ 4999 i = 4999 + 1; // o valor de i e’ 5000 i = 5000 + 30000; // o valor de i e’ -30536 O valor de 35000 ultrapassou o limite superior do tipo int (32767). É importante observar que em C, ao contrário de outras linguagens, a ultrapassagem do limite de um tipo não é interpretado como erro. Isto pode acarretar resultados inesperados para o programador desatento. 3.1.3 Atribuição múltipla. E possível atribuir um valor a muitas variáveis em uma única instrução. A esta operação dá-se o nome de atribuição múltipla. Sintaxe: A sintaxe da atribuição múltipla é seguinte: var_1 = [var_2 = ... ] expressão; 28 Exemplo: Observe o trecho de programa abaixo: int num; float valor = 13.0; num = valor % 2; // inválido! num = (int)valor % 2; // válido! Observe que usamos a conversão de tipo para que o dado armazenado em valor fosse transformado no tipo int assim a operação módulo pode ser efetuada. 3.2.2 Conversão de tipo. O resultado de uma operação aritmética depende dos tipos dos operandos. Se os operandos são do mesmo tipo o resultado será do mesmo tipo. Se os operando forem de tipos diferentes então haverá uma conversão de tipo tal que o tipo que ocupa menos espaço de memória será convertido para o tipo que ocupa mais espaço de memória e o resultado será deste tipo. Em geral: char → int → float → double Esta é uma regra geral, alguns compiladores podem ter outras regras de conversão. Exemplo: Observe as conversões de tipo abaixo: Expressão Valor Conversão 6 + 2.0 8.0 int → float 7.000000 - 2.0000000000000 5.000000000000000 float → double 2 * 3.000000000000000 6.000000000000000 int → double Observe que estas conversões podem gerar resultados surpreendentes para o programador desatento. Exemplo: Observe as expressões abaixo. Assuma que as variáveis num_i, num_f, den_i e den_f são inicializadas como: int num_i = 7 , den_i = 2 ; float num_f = 7.0, den_f = 2.0; Expressão Valor Operandos Resultado num_f / den_f 3.5 float / float float num_f / den_i 3.5 float / int float num_i / den_f 3.5 int / float float 29 num_i / den_i 3 int / int int Observe que no exemplo acima o valor da última expressão é 3 e não 3.5. Isto ocorre porque como os dois operandos são tipo int o resultado e convertido para o tipo int e ocorre o truncamento. O truncamento da divisão inteira é feito de modo a obter o menor valor absoluto. Em C caracteres são armazenados na memória como números inteiros e por isso operações aritméticas são permitidas com tipos char. Os valores usados são os correspondentes da tabela ASCII. Exemplo: Observe as expressões abaixo: Expressão Valor Conversão ’A’ + 1 ’B’ 65 + 1 → 66 ’A’ + ’B’ ’â’ 65 + 66 → 131 ’A’ + 32 ’a’ 65 + 32 → 97 3.2.4 Precedência de operadores. Quando mais de um operador se encontram em uma expressão aritmética as operações são efetuadas uma de cada vez respeitando algumas regras de precedência: Estas regras de precedência são as mesmas da matemática elementar. Os operadores de multiplicação (*), divisão (/) e módulo (%) tem precedência sobre os operadores de adição (+) e subtração (-). Entre operadores de mesma precedência as operações são efetuadas da esquerda para a direita. Veja a tabela 3.1. Exemplo: Observe, nas expressões abaixo, o seu valor e a ordem das operações efetuadas: Expressão Valor Ordem 1 + 2 - 3 0 + - 24 - 3 * 5 9 * - 4 - 2 * 6 / 4 + 1 2 * / - + 6 / 2 + 11 % 3 * 4 11 / % * + A ordem de precedência dos operadores pode ser quebrada usando-se parênteses: ( ). Os parênteses são, na verdade, operadores de mais alta precedência e são executados primeiro. Parênteses internos são executados primeiro que parênteses externos. Exemplo: Observe, nas expressões abaixo, o seu valor e a ordem das operações efetuadas: Expressão Valor Ordem 1 + (2 - 3) 0 - + (24 - 3) * 5 105 - * (4 - 2 * 6) / 4 + 1 -1 * - / + 30 6 / ((2 + 11) % 3) * 4 24 + % / * Observe que os operadores e os operandos deste exemplo são os mesmos do exemplo anterior. Os valores, porém, são diferentes pois a ordem de execução das operações foi modificada pelo uso dos parênteses. Programa Exemplo: O arquivo e0302.cpp traz um programa para visualizar alguns aspectos relacionados com os operadores aritméticos. Execute o programa passo-a-passo e observe o valor das variáveis. 3.3 Operadores de Atribuição Aritmética Muitas vezes queremos alterar o valor de uma variável realizando alguma operação aritmética com ela. Como por exemplo: i = i + 1 ou val = val * 2. Embora seja perfeitamente possível escrever estas instruções, foi desenvolvido na linguagem C uma instruções otimizadas com o uso de operadores ditos operadores de atribuição aritmética. Os símbolos usado são (+=, -=, *=, /= , %=). Deste modo as instruções acima podem ser rescritas como: i += 1 e val *= 2, respectivamente. Sintaxe: A sintaxe da atribuição aritmética é a seguinte: var += exp; var -= exp; var *= exp; var /= exp; var %= exp; onde var é o identificador da variável e exp é uma expressão válida. Estas instruções são equivalentes as seguintes: var = var + exp; var = var - exp; var = var * exp; var = var / exp; var = var % exp; Exemplo: Observe as atribuições aritméticas abaixo e suas instruções equivalentes: Atribuição aritmética Instrução equivalente i += 1; i = i + 1; j -= val; j = j - val; num *= 1 + k; num = num * (1 + k); troco /= 10; troco = troco / 10; resto %= 2; resto = resto % 2; 33 6 >= i 1 i < j 0 s <= 5.9 1 Os operadores relacionais de igualdade (== e !=) tem precedência menor que os de magnitude (>, <, >= e <=). Estes, por sua vez, tem precedência menor que os operadores aritméticos. Operadores relacionais de mesma precedência são avaliados da esquerda para a direita. Veja a tabela 3.1. Exemplo: Observe as expressões lógicas abaixo e verifique o resultado de sua avaliação. Admita que m e n são variáveis tipo int com valores 4 e 1, respectivamente. Expressão Valor Ordem de Operação m + n == 5 1 + == m != 2 * n > m 1 * > != 6 >= n < 3 - m 0 - >= < m == n <= m > m 0 <= > != 3.5.2 Operadores lógicos São três os operadores lógicos de C: &&, || e !. Estes operadores tem a mesma significação dos operadores lógicos Booleanos AND, OR e NOT. Sintaxe: A sintaxe de uso dos operadores lógicos: expr_1 && expr_2 expr_1 || expr_2 !expr onde expr_1 , expr_2 e expr são expressões quaisquer. Observe que os operadores lógicos atuam sobre expressões de quaisquer valores. Para estes operadores todo valor numérico diferente de 0 é considerado 1. Exemplo: A seguir é mostrado o valor lógico de uma expressão qualquer: Expressão Valor lógico 0 0 1 1 1.0 1 0.4 1 -5.2 1 onde expr_1 , expr_2 e expr são expressões quaisquer. O resultado da operação lógica && será 1 somente se os dois operandos forem 1, caso contrário o resultado é 0. O resultado da operação lógica || será 0 somente se os dois operandos forem 0, caso contrário o resultado é 1. O resultado da operação lógica ! será 0 se o operandos for 1, e 1 se o 34 operando for 0. Abaixo mostra-se o resultado das possíveis combinações entre os operandos para cada operador lógico: Operador &&: op_1 op_2 Res op_1 && op_2 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Operador ||: op_1 op_2 Res op_1 || op_2 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 Operador !: op Res !op 1 0 0 1 O Operador && tem precedência sobre o operador ||. Estes dois têm precedência menor que os operadores relacionais. O operador ! tem a mesma precedência que os operadores incrementais. Veja a tabela 3.1. Exemplo: Observe as expressões lógicas abaixo e verifique o resultado de sua avaliação. Admita que a, b e c são variáveis tipo int com valores 0, 1 e 2, respectivamente. Expressão Valor Ordem de Operação a && b 0 c > b || a < c 1 > < || a + b && !c - b 1 ! + - && !b && c || a 0 ! && || Programa Exemplo: O arquivo e0305.cpp traz um programa para visualizar alguns aspectos relacionados com os operadores lógicos e relacionais. Execute o programa passo-a-passo e observe o valor das variáveis. 3.6 Operador Condicional O operador condicional (?:) é usado em expressões condicionais. Uma expressão condicional pode ter dois valores diferentes dependendo de uma condição de controle. 35 Sintaxe: A sintaxe de uma expressão condicional é: condição ? expressão_1 : expressão_2 onde expressão_1 e expressão_2 são duas expressões quaisquer, e condição é uma expressão lógica que será avaliada primeiro. Se o valor de condição for 1, isto é, verdadeiro, então a expressão condicional assumirá o valor de expressão_1. Caso contrario assumirá o valor de expressão_2. Uma expressão condicional é equivalente a uma estrutura de decisão simples: se condição então expressao_1 senão expressao_2 fim se Exemplo: Observe as expressões condicionais abaixo e verifique o resultado de sua avaliação. Admita que i, j e k são variáveis tipo int com valores 1, 2 e 3, respectivamente. Expressão Valor i ? j : k 2 j > i ? ++k : --k 4 k == i && k != j ? i + j : i - j -1 i > k ? i : k 3 O operador condicional tem baixa precedência, precedendo, apenas, aos operadores de atribuição. Veja a tabela 3.1. Programa Exemplo: O arquivo e0306.cpp traz um programa para visualizar alguns aspectos relacionados com o operador condicional. Execute o programa passo-a-passo e observe o valor das variáveis. 3.7 Funções de biblioteca Uma função é um sub-programa (também chamado de rotina). Esta função recebe informações, as processa e retorna outra informação. Por exemplo, podemos ter uma função que receba um valor numérico, calcule seu logaritmo decimal e retorne o valor obtido. Existem dois tipos de funções: funções de biblioteca e funções de usuário. Funções de biblioteca são funções escritas pelos fabricantes do compilador e já estão pré-compiladas, isto é, já estão escritas em código de máquina. Funções de usuário são funções escritas pelo programador. Nesta seção trataremos somente das funções de biblioteca, funções de usuário serão vistas no capítulo ?. 38 Funções logarítmicas: log() é logaritmo natural (base e), log10() é logaritmo decimal (base 10). double pow(double base, double exp); Potenciacao: pow(3.2,5.6) = 3.25.6. double sqrt(double num); Raiz quadrada: sqrt(9.0) = 3.0. Biblioteca stdlib.h int random(int num); Gera um número inteiro aleatório entre 0 e num - 1. Programa Exemplo: O arquivo e0307.cpp traz um programa para visualizar alguns aspectos relacionados com funções de biblioteca. Execute o programa passo-a-passo e observe o valor das variáveis. 3.8 Precedência entre os operadores do C A tabela 3.1 mostra a ordem de precedência de todos os operadores estudados neste capítulo. Os operadores de maior precedência são os parênteses e as chamadas de funções. Os operadores de menor precedência são os operadores de atribuição. Categoria Operadores Prioridade parênteses ( ) interno → externo função nome() E → D incremental, lógico ++ -- ! E ← D aritmético * / % E → D aritmético + - E → D relacional < > <= >= E → D relacional == != E → D lógico && E → D lógico || E → D condicional ?: E ← D atribuição = += -= *= /= %= E ← D Tabela 3.1: Precedência dos operadores. Maior precedência no topo, menor precedência na base. 39 40 4. Entrada e Saída Para que um programa torne-se minimamente funcional é preciso que ele receba dados do meio externo (teclado, mouse, portas de comunicação, drives de disco, etc.) e emita o resultado de seu processamento de volta para o meio externo (monitor, impressora, alto-falante, portas de comunicação, drives de disco, etc.). De outro modo: um programa deve trocar informações com o meio externo. Em C, existem muitas funções pré-definidas que tratam desta troca de informações. São as funções de entrada e saída do C. Nos exemplos mostrados nos capítulos anteriores foram vistas algumas funções de entrada (scanf(), getch()) e algumas funções de saída (printf()). Neste capítulo veremos, em detalhe, estas e outras funções de modo a permitir escrever um programa completo em C. Mostraremos, nas duas seções iniciais as mais importantes funções de entrada e saída de dados em C: as funções printf() e scanf(). A partir do estudo destas funções é possível escrever um programa propriamente dito com entrada, processamento e saída de dados. 4.1 Saída formatada: printf() Biblioteca: stdio.h Declaração: int printf (const char* st_contr [, lista_arg]); Propósito: A função printf() (print formated) imprime dados da lista de argumentos lista_arg formatados de acordo com a string de controle st_contr. Esta função retorna um valor inteiro representando o número de caracteres impressos. Esta função imprime dados numéricos, caracteres e strings. Esta função é dita de saída formatada pois os dados de saída podem ser formatados (alinhados, com número de dígitos variáveis, etc.). Sintaxe: A string de controle é uma máscara que especifica (formata) o que será impresso e de que maneira será impresso. Exemplo: Observe no exemplo abaixo as instruções de saída formatada e os respectivos resultados. 43 Sintaxe: O uso da função scanf() é semelhante ao da função printf(). A função lê da entrada padrão (em geral, teclado) uma lista de valores que serão formatados pela string de controle e armazenados nos endereços das variáveis da lista. A string de controle é formada por um conjunto de especificadores de formato, cuja sintaxe é a seguinte: % [*] [tamanho] tipo * indicador de supressão (Opcional) <presente> Se o indicador de supressão estiver presente o campo não é lido. Este supressor é útil quando não queremos ler um campo de dado armazenado em arquivo. <ausente> O campo é lido normalmente. Tamanho especificador de tamanho(Opcional) n Especifica n como o numero máximo de caracteres para leitura do campo. <ausente> Campo de qualquer tamanho. Tipo define o tipo de dado a ser lido (Requerido) d inteiro decimal (int) f ponto flutuante (float) o inteiro octal (int) x inteiro hexadecimal (int) i inteiro decimal de qualquer formato(int) u inteiro decimal sem sinal (unsigned int) s string (char*) c caracter (char) A lista de variáveis é o conjunto de (endereços) de variáveis para os quais serão passados os dados lidos. Variáveis simples devem ser precedidos pelo caracter &. Veja mais sobre endereços na seção ?.? Variáveis string e vetores não são precedidos pelo caracter &. Veja mais sobre strings e vetores na seção ?.? Programa exemplo: O arquivo e0402.cpp contém um programa que ilustra o uso da função scanf() na leitura de dados. Execute o programa passo-a-passo e verifique como os especificadores de formato agem sobre os dados digitados. 4.3 Entrada de caracter individual: getchar() 44 Biblioteca: stdio.h Declaração: int getchar(void); Propósito: A função getchar() (get character) lê um caracter individual da entrada padrão (em geral, o teclado). Se ocorrer um erro ou uma condição de 'fim-de-arquivo' durante a leitura, a função retorna o valor da constante simbólica EOF (end of file)definida na biblioteca stdio.h. Esta função permite uma forma eficiente de detecção de finais de arquivos. Esta função é dita line buffered, isto é, não retorna valores até que o caracter de controle line feed (\n) seja lido. Este caracter, normalmente, é enviado pelo teclado quando a tecla [enter] é pressionada. Se forem digitados vários caracteres, estes ficarão armazenados no buffer de entrada até que a tecla [enter] seja pressionada. Então, cada chamada da função getchar() lerá um caracter armazenado no buffer. 4.4 Saída de caracter individual: putchar() Biblioteca: stdio.h Declaração: int putchar(int c); Propósito: Esta função putchar() (put character) imprime um caracter individual c na saída padrão (em geral o monitor de vídeo). Programa Exemplo: O programa e0403.cpp mostra o uso das funções getchar() e putchar() em um programa que lê caracteres do teclado e os reimprime convertidos para maiúsculos. 4.5 Leitura de teclado: getch(), getche() Biblioteca: conio.h Declaração: int getch(void); int getche(void); 45 Propósito: Estas funções fazem a leitura dos códigos de teclado. Estes códigos podem representar tecla s de caracteres (A, y, *, 8, etc.), teclas de comandos ( [enter], [delete], [Page Up], [F1], etc.) ou combinação de teclas ([Alt] + [A], [Shift] + [F1], [Ctrl] + [Page Down], etc.). Ao ser executada, a função getch() (get character) aguarda que uma tecla (ou combinação de teclas) seja pressionada, recebe do teclado o código correspondente e retorna este valor. A função getche()(get character and echoe) também escreve na tela, quando possível, o caracter correspondente. Código ASCII: ao ser pressionada uma tecla correspondente a um caracter ASCII, o teclado envia um código ao 'buffer' de entrada do computador e este código é lido. Por exemplo, se a tecla A for pressionada o código 65 será armazenado no buffer e lido pela função. Código Especial: ao serem pressionadas certas teclas (ou combinação de teclas) que não correspondem a um caracter ASCII, o teclado envia ao 'buffer' do computador dois códigos, sendo o primeiro sempre 0. Por exemplo, se a tecla [F1] for pressionada os valores 0 e 59 serão armazenados e a função deve ser chamada duas vezes para ler os dois códigos. Programa exemplo: O arquivo e0404.cpp mostra um programa para a leitura de teclado. Este programa usa a função getch() para reconhecer teclas e combinação de teclas. Programa exemplo: O arquivo e0405.cpp mostra um programa para a leitura de teclado usando a função getche(). 4.6 Escrita formatada em cores: cprintf() Biblioteca: conio.h Declaração: int cprintf (const char* st_contr [, lista_arg]); Propósito: Esta função cprintf() (color print formated) permite a saída de dados numéricos, caracteres e strings usando cores. O uso da função cprintf()é semelhante a printf()porém permite que a saída seja a cores. Para que a saída seja colorida é necessário definir as cores de fundo e de letra para a impressão antes do uso da função. Cores (Modo Texto) Cor Constante Valor Fundo Letra Preto BLACK 0 ok ok Azul BLUE 1 ok ok 48 Propósito: Esta função permite redefinir a janela de texto. As coordenadas esq e sup definem o canto superior esquerdo da nova janela, enquanto as coordenadas inf e dir definem o canto inferior direito da nova janela. Para reativar a janela padrão escreve-se a instrução window(1,1,80,25). Quando uma janela é definida, o texto que ficar fora da janela fica congelado até que se redefina a janela original. 4.11 Monitoração de teclado: kbhit() Biblioteca: conio.h Declarações: int kbhit(void); Propósito: Esta função (keyboard hitting) permite verificar se uma tecla foi pressionada ou não. Esta função verifica se existe algum código no buffer de teclado. Se houver algum valor, ela retorna um número não nulo e o valor armazenado no buffer pode ser lido com as funções getch() ou getche(). Caso nenhuma tecla seja pressionada a função retorna 0. Observe que, ao contrário de getch(), esta função não aguarda que uma tecla seja pressionada. Programa Exemplo: O arquivo e0408.cpp contém um programa para exemplificar o uso das funções clrscr(), clreol(), gotoxy(), window(), kbhit(). 49 5. Estruturas de Controle Estruturas de controle permitem controlar a seqüência das ações lógicas de um programa. Basicamente, existem dois tipos de estruturas de controle: estruturas de repetição e estruturas de decisão. A estrutura de repetição permite que um bloco de instruções seja executado repetidamente uma quantidade controlada de vezes. A estrutura de decisão permite executar um entre dois ou mais blocos de instruções. Neste capítulo estudaremos em detalhe as instruções do C que permitem implementar estas estruturas. 5.1 Condição de controle Em todas as estruturas, existe pelo menos uma expressão que faz o controle de qual bloco de instruções será executado ou quantas vezes ele será executado: é o que chamamos de condição de controle. Uma condição de controle é uma expressão lógica ou aritmética cujo resultado pode ser considerado verdadeiro ou falso. Conforme vimos na seção 3.5, a linguagem C não possui, entretanto, variáveis ou constantes lógicas, possui somente expressões numéricas, assim quando uma expressão numérica se encontra em uma condição de controle, ela será considerada falsa se seu valor for igual a zero, e verdadeira se seu valor for diferente de zero. Exemplo: Observe nas condições abaixo, seu valor numérico e seu significado lógico. Considere as variáveis int i = 0, j = 3; condição valor numérico significado lógico (i == 0) 1 verdadeiro (i > j) 0 falso (i) 0 falso (j) 3 verdadeiro Este fato deve ficar claro pois, nas estruturas que estudaremos neste capítulo, quando for dito que uma condição é falsa ou verdadeira quer se dizer que seu valor e igual a zero ou diferente de zero. 5.2 Estrutura do...while Esta é uma estrutura básica de repetição condicional. Permite a execução de um bloco de instruções repetidamente. Sua sintaxe é a seguinte: 50 Sintaxe: do{ bloco }while(condição); onde: condição é uma expressão lógica ou numérica. bloco é um conjunto de instruções. Esta estrutura faz com que o bloco de instruções seja executado pelo menos uma vez. Após a execução do bloco, a condição é avaliada. Se a condição é verdadeira o bloco é executado outra vez, caso contrário a repetição é terminada. Ofluxograma desta estrutura é mostrada na figura 5.1: bloco condição? V F Figura 5.1: Fluxograma da estrutura do...while. Exemplo: No trecho abaixo, a leitura de um número é feita dentro de um laço de repetição condicional. A leitura é repetida caso o número lido seja negativo. do{ puts("Digite um número positivo:"); scanf("%f",&num); }while(num <= 0.0); Programa exemplo: No arquivo e0501.cpp existe um programa que calcula o fatorial de um número. Este programa ilustra o uso da estrutura do...while. 5.3 Estrutura while A estrutura de repetição condicional while é semelhante a estrutura do...while. Sua sintaxe é a seguinte: 53 Exemplo: As seguintes instruções são plenamente equivalentes: i = 0; for(i = 0; i <= 100; i++){ do{ bloco bloco } i++; }while(i <= 100); Podem existir mais de uma expressão de inicialização e de incremento na estrutura for. Estas expressões devem ser separadas por vírgula (,). Mas não pode haver mais de uma expressão de condição. Por exemplo: for(i=0, j=10; i<10; i++, j--){...} Programa exemplo: No arquivo e0503.cpp existe um programa que calcula a amplitude de um conjunto de valores. Este programa exemplifica o uso da estrutura for... 5.5 Estrutura de decisão if...else A estrutura if...else é a mais simples estrutura de controle do C. Esta estrutura permite executar um entre vários blocos de instruções. O controle de qual bloco será executado será dado por uma condição (expressão lógica ou numérica). Esta estrutura pode se apresentar de modos ligeiramente diferentes. Nesta seção vamos apresentar separadamente cada uma das possibilidades de sintaxe. 5.5.1 Decisão de um bloco (if...) A estrutura de decisão de um bloco permite que se execute (ou não) um bloco de instruções conforme o valor de uma condição seja verdadeiro ou falso. O fluxograma desta estrutura é mostrada na figura 5.3. condição bloco V F Figura 5.3: Fluxograma da estrutura de decisão if... 54 Sintaxe: Decisão com um bloco: if(condição){ bloco } onde: condição é uma expressão lógica ou numérica. bloco é um conjunto de instruções. Se a condição verdadeira, o bloco é executado. Caso contrário, o bloco não é executado. Exemplo: No trecho abaixo, se o valor lido for maior que 10, então o seu valor é redefinido como 10. Observe que o bloco constitui-se de um única instrução. printf("Digite o número de repetições: (máximo 10)"; scanf("%d",&iter); if(iter > 10){ iter = 10; } Programa Exemplo: O arquivo e0504.cpp mostra um programa que utiliza a estrutura if... para emitir um sinal sonoro ao imprimir um número múltiplo de 4. 5.5.2 Decisão de dois blocos (if...else) Também é possível escrever uma estrutura que execute um entre dois blocos de instruções. A figura 5.4 mostra o fluxograma correspondente a esta estrutura de decisão. condição? bloco 1 bloco 2 Figura 5.4: Fluxograma da estrutura de decisão if...else Sintaxe: Decisão de dois blocos: if(condição){ 55 bloco 1; }else{ bloco 2; } onde: condição é uma expressão lógica ou numérica. bloco 1 e bloco 2 são conjuntos de instruções. Se a condição for verdadeira o bloco 1 é executado. Caso contrário, o bloco 2 é executado. Exemplo: No trecho abaixo, se o valor de raiz*raiz for maior que num o valor de raiz será atribuído a max, caso contrario, será atribuído a min. if(raiz*raiz > num){ max = raiz; }else{ min = raiz; } Programa Exemplo: O arquivo e0505.cpp mostra um programa que utiliza a estrutura if...else para determinar o tipo de raízes de uma equação de segundo grau. 5.5.3 Decisão de múltiplos blocos (if...else if...) Também é possível escrever uma estrutura que execute um entre múltiplos blocos de instruções. A figura 5.5 mostra o fluxograma correspondente a esta estrutura de decisão. 58 conjunto 1 conjunto N conjunto 2 conjunto D ... expressão rotulo 1 rotulo N rotulo D rotulo 2 Figura 5.6: Fluxograma da estrutura switch...case. Sintaxe: Esta estrutura possui a seguinte sintaxe: switch(expressão){ case rótulo_1: conjunto_1 case rótulo_2: conjunto_2 ... case rótulo_n: conjunto n [default: conjunto d] } onde: expressão é uma expressão inteira. rótulo_1,rótulo_2,...rótulo_n e rótulo_d são constantes inteiras. conjunto 1, conjunto 2, ..., conjunto n e conjunto d são conjuntos de instruções. 59 O valor de expressão é avaliado e o fluxo lógico será desviado para o conjunto cujo rótulo é igual ao resultado da expressão e todas as instruções abaixo deste rótulo serão executadas. Caso o resultado da expressão for diferente de todos os valores dos rótulos então conjunto d é executado. Os rótulos devem ser expressões constantes inteiras diferentes entre si. O rótulo default é opcional. Esta estrutura é particularmente útil quando se tem um conjunto de instruções que se deve executar em ordem, porém se pode começar em pontos diferentes. Exemplo: O trecho abaixo ilustra o uso da instrução switch em um menu de seleção. Neste exemplo, o programa iniciará o processo de usinagem de uma peça em um ponto qualquer dependendo do valor lido. int seleção; puts("Digite estagio de usinagem:"); scanf("%d",&selecao); switch(seleção){ case 1: // desbaste grosso... case 2: // desbaste fino... case 3: // acabamento... case 4: // polimento... } Programa Exemplo: O arquivo e0507.cpp mostra um programa que utiliza a estrutura switch para determinar o valor de um lanche. 5.7 Interrupção e desvio: break, continue, goto, exit() As instruções vistas anteriormente podem sofrer desvios e interrupções em sua seqüência lógica normal através do uso certas instruções. As instruções que veremos a seguir devem ser usadas com muita parcimônia, pois fogem da lógica estruturada tem a tendência de tornar um programa incompreensível. 5.7.1 A instrução break. Esta instrução serve para terminar a execução das instruções de um laço de repetição (for, do...while, while) ou para terminar um conjunto switch...case. Quando em um laço de repetição, esta instrução força a interrupção do laço independentemente da condição de controle. Exemplo: No trecho abaixo um laço de repetição lê valores para o cálculo de uma média. O laço possui uma condição de controle sempre verdadeira o que, a principio, é um erro: laço infinito. Porém, a saída do laço se dá pela instrução break que é executada quando um valor negativo é lido. 60 puts("digite valores:"); do{ puts("valor:"); scanf("%f",&val); if(val < 0.0){ break; // saída do laço } num++; soma += val; }while(1); // sempre verdadeiro printf("média: %f",soma/num); Exemplo: No exemplo acima, o uso da instrução break poderia ter sido evitado, como segue: puts("digite valores:"); do{ puts("valor:"); scanf("%f",&val); if(val >= 0.0){ num++; soma += val; } }while(val >= 0.0); printf("média: %f",soma/num); O outro uso da instrução break, em estruturas switch...case, serve para separar os conjuntos de instruções em cada case. Exemplo: Estrutura switch...case com a instrução break: int tipo; puts("Selecione o sabor de sua pizza:"); puts("Muzzarela Calabreza Alho&Oleo:"); tipo = getch(); switch(tipo){ case ´M´: // prepara pizza muzzarela... case ´C´: // prepara pizza calabreza... case ´A´: 63 puts("digite valores:"); do{ puts("valor:"); scanf("%f",&val); if(val < 0.0){ // se val é negativo... printf("média: %f",soma/num); // imprime resultado exit(0); // termina programa } num++; soma += val; }while(1); 64 6. Funções Funções (também chamadas de rotinas, ou sub-programas) são a essência da programação estruturada. Funções são segmentos de programa que executam uma determinada tarefa específica. Já vimos o uso de funções nos capítulos anteriores: funções já providenciadas pelas bibliotecas-padrão do C (como sqrt(), toupper(), getch() ou putchar()). É possível ao programador, alem disso, escrever suas próprias rotinas. São as chamadas de funções de usuário ou rotinas de usuário. Deste modo pode-se segmentar um programa grande em vários programas menores. Esta segmentação é chamada de modularização e permite que cada segmento seja escrito, testado e revisado individualmente sem alterar o funcionamento do programa como um todo. Permite ainda que um programa seja escrito por vários programadores ao mesmo tempo, cada um escrevendo um segmento separado. Neste capítulo, veremos como escrever funções de usuário em C. 6.1 Estrutura das funções de usuário A estrutura de uma função de usuário é muito semelhante a estrutura dos programas que escrevemos até agora. Uma função de usuário constitui-se de um bloco de instruções que definem os procedimentos efetuados pela função, um nome pelo qual a chamamos e uma lista de argumentos passados a função. Chamamos este conjunto de elementos de definição da função. Exemplo: o código mostrado abaixo é uma função definida pelo usuário para calcular a média aritmética de dois números reais: float media2(float a, float b){ float med; med = (a + b) / 2.0; return(med); } No exemplo acima definimos uma função chamada media2 que recebe dois argumentos tipo float: a e b. A média destes dois valores é calculada e armazenada na variável med declarada internamente. A função retorna, para o programa que a chamou, um valor também do tipo float: o valor da variável med. Este retorno de valor é feito pela função return()que termina a execução da função e retorna o valor de med para o programa que a chamou. 65 Depois de definimos um função, podemos usá-la dentro de um programa qualquer. Dizemos que estamos fazendo uma chamada a função. Exemplo: No exemplo abaixo chamamos a função media2() dentro de um programa principal: void main(){ float num_1, num_2, med; puts(”Digite dois números:”); scanf(”%f %f”, &num_1, &num_2); med = media2(num_1, num_2); // chamada a função printf(”\nA media destes números e´ %f”, med); } 6.2 Definição de funções De modo formal, a sintaxe de uma função é a seguinte: tipo_de_retorno nome_da_função(tipo_1 arg_1, tipo_2 arg_2, ...){ [bloco de instruções da função] } A primeira linha da função contém a declaração da função. Na declaração de uma função se define o nome da função, seu tipo de retorno e a lista de argumentos que recebe. Em seguida, dentro de chaves {}, definimos o bloco de instruções da função. O tipo de retorno da função especifica qual o tipo de dado retornado pela função, podendo ser qualquer tipo de dado mostrado na seção 2.3: int, float, etc. Se a função não retorna nenhum valor para o programa que a chamou devemos definir o retorno como void, ou seja um retorno ausente. Se nenhum tipo de retorno for especificado o compilador entenderá que o retorno será tipo int. Vale notar que existe apenas um valor de retorno para funções em C. Não podemos fazer o retorno de dois ou mais valores como em algumas linguagens (no MatLab: [media,desvio] = estat(a, b, c, d, e)). Porém isto não é um limitação séria pois o uso de ponteiros (cap. ?) contorna o problema. Por ser um identificador, o nome da função segue as mesmas regras de definição de identificadores (veja seção 2.2). 68 float num_1, num_2, med; puts(”Digite dois números:”); scanf(”%f %f”, &num_1, &num_2); med = media2(num_1, num_2); // chamada a função printf(”\nA media destes números e´ %f”, med); } float media2(float a, float b){ // função media2() float med; med = (a + b) / 2.0; return(med); } Observe que o protótipo de uma função nada mais é que a declaração da função sem o seu corpo. Observe ainda que na lista de argumentos do protótipo podem ser escritos apenas os tipos dos argumentos. Programa exemplo: No arquivo e0602.cpp existe um programa que calcula o maior valor entre dois números digitados. Este programa faz uso da função max()escrita pelo usuário. 6.3.3 Corpo da função escrito em arquivo separado Em C, como em muitas outras linguagens, é permitido que o usuário crie uma função em um arquivo e um programa que a chame em outro arquivo distinto. Esta facilidade permite a criação de bibliotecas de usuário: um conjunto de arquivos contendo funções escritas pelo usuário. Esta possibilidade é uma grande vantagem utilizada em larga escala por programadores profissionais. Quando escrevemos a definição de uma função em arquivo separado do programa principal devemos incluir este arquivo no conjunto de arquivos de compilação do programa principal. Esta inclusão é feita com a diretiva #include. Esta diretiva, vista nas seções 2.4.2 e 3.7.1, instrui o compilador para incluir na compilação do programa outros arquivos que contem a definição das funções de usuário e de biblioteca. Sintaxe: A sintaxe de inclusão de funções de usuário é a seguinte: #include ”path” // inclusão da função void main(){ // programa principal ... var = nomef(...) // chamada a função ... 69 } Na diretiva #include, indicamos entre aspas duplas o caminho de localização do arquivo onde está definida a função chamada. Exemplo: A função media2() está escrita em um arquivo separado. #include ”c:\tc\userbib\stat.h” // inclusão da função void main(){ // programa principal float num_1, num_2, med; puts(”Digite dois números:”); scanf(”%f %f”, &num_1, &num_2); med = media2(num_1, num_2); // chamada a função printf(”\nA media destes números e´ %f”, med); } Programa exemplo: No arquivo e0603.cpp existe um programa que calcula o maior valor entre dois números digitados. Este programa faz uso da função max()escrita pelo usuário no arquivo e0604.cpp. Observação: Um arquivo pode conter a definição de uma ou mais funções. Em geral, quando o arquivo possui apenas uma função ele é nomeado com o mesmo nome da função e extensão *.cpp ou *.c. Por exemplo, poderíamos definir a função media() no arquivo media.cpp. Quando um arquivo possui a definição de mais de uma função, ele é nomeado com a extensão *.h ou *.lib. Por exemplo: poderíamos criar um conjunto de funções estatísticas chamadas media(), dsvpd(), moda(), max(), min(), etc. definindo-as em um arquivo chamado stat.h. 6.4 Hierarquia de Funções Sempre é possível que um programa principal chame uma função que por sua vez chame outra função... e assim sucessivamente. Quando isto acontece dizemos que a função chamadora tem hierarquia maior (ou superior) a função chamada. Ou que a função chamadora está em um nível hierárquico superior a função chamada. Quando isto ocorre, devemos ter o cuidado de definir (ou incluir) as funções em ordem crescente de hierarquia, isto é, uma função chamada é escrita antes de uma função chamadora. Isto se deve ao fato de que o compilador deve conhecer uma função antes de que chamada seja compilada. Programa exemplo: No arquivo e0605.cpp existe um jogo de “jackpot” que ilustra o uso de várias rotinas por um programa principal. Observe também que estas funções chamam-se umas as outras. 70 Neste programa exemplo, os níveis hierárquicos das funções podem ser colocados da seguinte maneira: main() regras() abertura() sorte() plim_plim() saida() simnao() imprimec() roleta() pinta() bip() No exemplo acima temos um primeiro nível onde se encontra a função main() [o programa principal também é uma função] que chama as funções x, y, z. A função x por sua vez chamas as funções s, r, e t. Observe que neste exemplo os protótipos das funções estão colocados de modo a que as funções de menor hierarquia são escritas antes das funções de maior hierarquia. 6.5 Regra de escopo para variáveis A regra de escopo define o âmbito de validade de variáveis. Em outras palavras define onde as variáveis e funções são reconhecidas. Em C, uma variável só pode ser usada após ser declarada (ver seção 2.3.2). Isto por que o processador deve reservar um local da memória para armazenar os valores atribuídos à variável. Porém o local, do programa, onde uma variável é declarada define ainda seu escopo de validade. Uma variável pode ser local, global ou formal de acordo com o local de declaração. Variáveis Locais: Uma variável é dita local, se for declarada dentro do bloco de uma função. Uma variável local tem validade apenas dentro do bloco onde é declarada, isto significa que podem ser apenas acessadas e modificadas dentro de um bloco. O espaço de memória alocado para esta variável é criado quando a execução do bloco é iniciada e destruído quando encerrado, assim variáveis de mesmo nome mas declaradas em blocos distintos, são para todos os efeitos, variáveis distintas. Exemplo: float media2(float a, float b){ float med; med = (a + b) / 2.0; return(med); } void main(){ 73 7. Vetores Neste capítulo estudaremos o conceito de vetor, sua declaração e uso. Como são usados vetores em argumentos de funções. E, ainda, como trabalhar com vetores de mais de uma dimensão. 7.1 Introdução Em muitas aplicações queremos trabalhar com conjuntos de dados que são semelhantes em tipo. Por exemplo o conjunto das alturas dos alunos de uma turma, ou um conjunto de seus nomes. Nestes casos, seria conveniente poder colocar estas informações sob um mesmo conjunto, e poder referenciar cada dado individual deste conjunto por um número índice. Em programação, este tipo de estrutura de dados é chamada de vetor (ou array, em inglês) ou, de maneira mais formal estruturas de dados homogêneas. Exemplo: A maneira mais simples de entender um vetor é através da visualização de um lista, de elementos com um nome coletivo e um índice de referência aos valores da lista. n nota 0 8.4 1 6.9 2 4.5 3 4.6 4 7.2 Nesta lista, n representa um número de referência e nota é o nome do conjunto. Assim podemos dizer que a 2a nota é 6.9 ou representar nota[1] = 6.9 Esta não é a única maneira de estruturar conjunto de dados. Também podemos organizar dados sob forma de tabelas. Neste caso, cada dado é referenciado por dois índices e dizemos que se trata de um vetor bidimensional (ou matriz)1. Vetores de mais de uma dimensão serão vistos na seção 7.5. 1 Alguns autores preferem chamar todos os tipos de estruturas homogêneas, não importando o numero de índices de referência (ou dimensões) de vetores. Outros preferem chamar de matrizes. Outros ainda distinguem vetores (uma dimensão) de matrizes 74 7.2 Declaração e inicialização de vetores 7.2.1 Declaração de vetores Em C, um vetor é um conjunto de variáveis de um mesmo tipo que possuem um nome identificador e um índice de referência. Sintaxe: A sintaxe para a declaração de um vetor é a seguinte: tipo nome[tam]; onde: tipo é o tipo dos elementos do vetor: int, float, double ... nome é o nome identificador do vetor. As regras de nomenclatura de vetores são as mesmas usadas em variáveis (seção 2.2.1). tam é o tamanho do vetor, isto é, o número de elementos que o vetor pode armazenar. Exemplo: Veja as declarações seguintes: int idade[100]; // declara um vetor chamado 'idade' do tipo // 'int' que recebe 100 elementos. float nota[25]; // declara um vetor chamado 'nota' do tipo // 'float' que pode armazenar 25 números. char nome[80]; // declara um vetor chamado 'nome' do tipo // 'char' que pode armazenar 80 caracteres. Na declaração de um vetor estamos reservando espaço de memória para os elementos de um vetor. A quantidade de memória (em bytes) usada para armazenar um vetor pode ser calculada como: quantidade de memória = tamanho do tipo * tamanho do vetor Assim, no exemplo anterior, a quantidade de memória utilizada pelos vetores é, respectivamente, 200(2x100), 100(4x25) e 80(80x1) bytes. 7.2.2 Referência a elementos de vetor (mais de uma dimensão), etc. Não vamos entrar no mérito da questão (existem boas justificativas para todas as interpretações) e, nesta apostila, vamos usar a primeira nomenclatura: toda estrutura homogênea de dados será chamada de vetor. 75 Cada elemento do vetor é referenciado pelo nome do vetor seguido de um índice inteiro. O primeiro elemento do vetor tem índice 0 e o último tem índice tam-1. O índice de um vetor deve ser inteiro. Exemplo: Algumas referências a vetores: #define MAX 5 int i = 7; float valor[10]; // declaração de vetor valor[1] = 6.645; valor[MAX] = 3.867; valor[i] = 7.645; valor[random(MAX)] = 2.768; valor[sqrt(MAX)] = 2.705; // NÃO é válido! 7.2.2 Inicialização de vetores Assim como podemos inicializar variáveis (por exemplo: int j = 3;), podemos inicializar vetores. Sintaxe: A sintaxe para a inicialização dos elementos de um vetor é: tipo nome[tam] = {lista de valores}; onde: lista de valores é uma lista, separada por vírgulas, dos valores de cada elemento do vetor. Exemplo: Veja as inicializações seguintes. Observe que a inicialização de nota gera o vetor do exemplo do início desta seção. int dia[7] = {12,30,14,7,13,15,6}; float nota[5] = {8.4,6.9,4.5,4.6,7.2}; char vogal[5] = {'a’, ‘e’, ‘i’, ‘o’, ‘u'}; Opcionalmente, podemos inicializar os elementos do vetor enumerando-os um a um. Exemplo: Observe que estas duas inicializações são possíveis: int cor_menu[4] = {BLUE,YELLOW,GREEN,GRAY}; ou int cor_menu[4]; 78 7.4 Passando Vetores para Funções Vetores, assim como variáveis, podem ser usados como argumentos de funções. Vejamos como se declara uma função que recebe um vetor e como se passa um vetor para uma função. Sintaxe: Na passagem de vetores para funções usamos a seguinte sintaxe: nome_da_função(nome_do_vetor) onde: nome_da_função é o nome da função que se está chamando. nome_do_vetor é o nome do vetor que queremos passar. Indicamos apenas o nome do vetor, sem índices. Sintaxe: Na declaração de funções que recebem vetores: tipo_função nome_função(tipo_vetor nome_vetor[]){ ... } onde: tipo_função é o tipo de retorno da função. nome_função é o nome da função. tipo_vetor é o tipo de elementos do vetor. nome_vetor é o nome do vetor. Observe que depois do nome do vetor temos um índice vazio [] para indicar que estamos recebendo um vetor. Exemplo: Observe o exemplo abaixo: Na declaração da função: float media(float vetor[],float N){ // declaração da função ... } Na chamada da função: void main(){ float valor[MAX]; // declaração do vetor 79 ... med = media(valor, n); // passagem do vetor para a função ... } Programa Exemplo: O arquivo e0704.cpp contém um programa que mostra a passagem de vetores para funções. Atenção: Ao contrário das variáveis comuns, o conteúdo de um vetor pode ser modificado pela função chamada. Isto significa que podemos passar um vetor para uma função e alterar os valores de seus elementos. Isto ocorre porque a passagem de vetores para funções é feita de modo especial dito Passagem por endereço. Uma abordagem mais detalhada deste procedimento será feita no capítulo ? sobre ponteiros. Portanto devemos ter cuidado ao manipularmos os elementos de um vetor dentro de uma função para não modifica-los por descuido. Programa Exemplo: O arquivo e0705.cpp contém um programa que mostra a modificação de um vetor por uma função. Neste caso a modificação é desejada pois queremos ordenar os elementos do vetor. 7.5 Vetores Multidimensionais Vetores podem ter mais de uma dimensão, isto é, mais de um índice de referência. Podemos ter vetores de duas, três, ou mais dimensões. Podemos entender um vetor de duas dimensões (por exemplo) associando-o aos dados de um tabela. Exemplo: Um vetor bidimensional pode ser visualizado através de uma tabela. nota 0 1 2 0 8.4 7.4 5.7 1 6.9 2.7 4.9 2 4.5 6.4 8.6 3 4.6 8.9 6.3 4 7.2 3.6 7.7 80 Nesta tabela representamos as notas de 5 alunos em 3 provas diferentes (matemática, física e química, por exemplo). O nome nota é o nome do conjunto, assim podemos dizer que a nota do 3o aluno na 2a prova é 6.4 ou representar nota[2,1] = 6.4 7.5.1 Declaração e inicialização A declaração e inicialização de vetores de mais de uma dimensão é feita de modo semelhante aos vetores unidimensionais. Sintaxe: A sintaxe para declaração de vetores multidimensionais é: tipo nome[tam_1][tam_2]...[tam_N]={{lista},{lista},...{lista}}; onde: tipo é o tipo dos elementos do vetor. nome é o nome do vetor. [tam_1][tam_2]...[tam_N] é o tamanho de cada dimensão do vetor. {{lista},{lista},...{lista}} são as listas de elementos. Exemplo: veja algumas declarações e inicializações de vetores de mais de uma dimensão. Observe que a inicialização de nota gera a tabela do exemplo do início desta seção. float nota[5][3] = {{8.4,7.4,5.7}, {6.9,2.7,4.9}, {4.5,6.4,8.6}, {4.6,8.9,6.3}, {7.2,3.6,7.7}}; int tabela[2][3][2] = {{{10,15}, {20,25}, {30,35}}, {{40,45}, {50,55}, {60,65}}; Neste exemplo, nota é um vetor duas dimensões ([][]). Este vetor é composto de 5 vetores de 3 elementos cada. tabela é vetor de três dimensões ([][][]). Este vetor é composto de 2 vetores de 3 sub-vetores de 2 elementos cada. 7.5.2 Passagem de vetores multidimensionais para funções A sintaxe para passagem de vetores multidimensionais para funções é semelhante a passagem de vetores unidimensionais: chamamos a função e passamos o nome do vetor, sem índices. A única mudança ocorre na declaração de funções que recebem vetores: 83 8.2 Ponteiros Ponteiros são variáveis que contém endereços. Neste sentido, estas variáveis apontam para algum determinado endereço da memória. Em geral, o ponteiro aponta para o endereço de alguma variável declarada no programa. 8.2.1 Declaração de ponteiros. Quando declaramos um ponteiro, devemos declará-lo com o mesmo tipo (int, char, etc.) do bloco a ser apontado. Por exemplo, se queremos que um ponteiro aponte para uma variável int (bloco de 2 bytes) devemos declará-lo como int também. Sintaxe: A sintaxe da declaração de um ponteiro é a seguinte: tipo_ptr *nome_ptr_1; ou tipo_ptr* nome_ptr_1, nome_ptr_2, ...; onde: tipo_ptr : é o tipo de bloco para o qual o ponteiro apontará. * : é um operador que indica que nome_ptr é um ponteiro. nome_ptr_1, nome_ptr_2,...: são os nomes dos ponteiros (os nomes dos ponteiros obedecem as mesmas regras da seção 2.2.1) Exemplo: Veja as seguintes instruções: int *p; float* s_1, s_2; A primeira instrução declara um ponteiro chamado p que aponta para um inteiro. Este ponteiro aponta para o primeiro endereço de um bloco de dois bytes. Sempre é necessário declarar o tipo do ponteiro. Neste caso dizemos que declaramos um ponteiro tipo int. A segunda instrução declara dois ponteiros (s_1 e s_2) do tipo float. Observe que o * está justaposto ao tipo: assim todos os elementos da lista serão declarados ponteiros. 8.2.2 Operadores & e * 84 Quando trabalhamos com ponteiros, queremos fazer duas coisas basicamente: • conhecer endereço de uma variável; • conhecer o conteúdo de um endereço. Para realizar estas tarefas a linguagem C nos providencia dois operadores especiais: • o operador de endereço: & • o operador de conteúdo: * O operador de endereço (&) determina o endereço de uma variável (o primeiro byte do bloco ocupado pela variável). Por exemplo, &val determina o endereço do bloco ocupado pela variável val. Esta informação não é totalmente nova pois já a usamos antes: na função scanf(). Exemplo: Quando escreve-se a instrução: scanf("%d", &num); estamos nos referimos endereço do bloco ocupado pela variável num. A instrução significa: "leia o buffer do teclado, transforme o valor lido em um valor inteiro (2 bytes) e o armazene no bloco localizado no endereço da variável num". Exemplo: Para se atribuir a um ponteiro o endereço de uma variável escreve-se: int *p, val=5; // declaração de ponteiro e variável p = &val; // atribuição Observe que o ponteiro p deve ser declarado anteriormente com o mesmo tipo da variável para a qual ele deve apontar. O operador conteúdo (*) determina o conteúdo (valor) do dado armazenado no endereço de um bloco apontado por um ponteiro. Por exemplo, *p determina conteúdo do bloco apontado pelo ponteiro p. De forma resumida: o operador (*) determina o conteúdo de um endereço. Exemplo: Para se atribuir a uma variável o conteúdo de um endereço escreve-se: int *p = 0x3f8, val; // declaração de ponteiro e variável val = *p; // atribuição Observações: 85 • O operador endereço (&) somente pode ser usado em uma única variável. Não pode ser usado em expressões como, por exemplo, &(a+b). • O operador conteúdo (*) somente pode ser usado em variáveis ponteiros. Programa Exemplo: O arquivo e0802.cpp contém um programa que mostra como se manipulam ponteiros e variáveis. Como se transportam informações entre ponteiros e variáveis. 8.3 Operações elementares com ponteiros Ponteiros são variáveis especiais e obedecem a regras especiais. Deste modo, existem uma série de operações (aritméticas, lógicas, etc.) envolvendo ponteiros que são permitidas e outras não. A seguir são destacadas algumas operações que podem ser executadas com ponteiros. • A um ponteiro pode ser atribuído o endereço de uma variável comum. Exemplo: Observe o trecho abaixo: ... int *p; int s; p = &s; // p recebe o endereço de s ... • Um ponteiro pode receber o valor de outro ponteiro, isto é, pode receber o endereço apontado por outro ponteiro, desde que os ponteiros sejam de mesmo tipo. Exemplo: Observe o trecho abaixo: ... float *p1, *p2, val; p1 = &val; // p1 recebe o endereço de val... p2 = p1; // ...e p2 recebe o conteúdo de p2 (endereço de val) • Um ponteiro pode receber um endereço de memória diretamente. Um endereço é um numero inteiro. Em geral, na forma hexadecimal (0x....). Nesta atribuição devemos, em geral, forçar uma conversão de tipo usando casting para o tipo de ponteiro declarado. Exemplo: Observe o trecho abaixo: ... 88 nomef é o nome da função chamada. tipop é o tipo do ponteiro (igual ao tipo da variável passada). nomep é o nome do ponteiro. • na função chamadora: ... nomef(end_var); ... onde: nomef é o nome da função chamada. end_var é o endereço da variável passada como argumento. Exemplo: Observe o exemplo abaixo: void troca(int *p1, int *p1){ // declaração da função // Observe: ponteiros int temp; // variável temporária temp = *p1; // temp recebe o conteúdo apontado por p1 *p1 = *p2; // o conteúdo de p1 recebe o conteúdo de p2 *p2 = temp; // o conteúdo de p2 recebe o valor de temp } void main(){ // programa principal int a,b; // declaração das variáveis scanf("%d %d",&a,&b); // leitura das variáveis troca(&a,&b); // passagem dos endereços de a e b printf("%d %d",a,b); // imprime valores (trocados!) } Neste exemplo temos uma função troca() que troca entre si os valores de duas variáveis. Esta função recebe os endereços das variáveis passadas pela função main(), armazenando-os nos ponteiros p1 e p2. Dentro da função, troca-se os conteúdos dos endereços apontados. Programa Exemplo: O arquivo e0804.cpp contém um programa que mostra a diferença entre a passagem de dados por valor e passagem por referencia. 8.4.2 Retorno de dados em funções 89 A passagem por referencia permite que (formalmente) uma função retorne quantos valores se desejar. Dissemos no capítulo 6 (seção 6.2) que uma função somente pode retornar um valor. Isto continua sendo valido pois o C assim define funções. Porem com o uso de ponteiros pode-se contornar esta situação. Vejamos: Imagine que queremos escrever uma função stat() com a finalidade de calcular a media aritmética e o desvio padrão de um conjunto de dados. Observe: o retorno destes dados não poder ser via instrução return() pois isto não é permitido. A solução é criar (na função main(), por exemplo) duas variáveis para armazenar os valores desejados (med e desvio, por exemplo) e então passar os endereços destas variáveis para a função stat(). A função recebe esses endereços e os armazena em ponteiros (pm e pd, por exemplo). Em seguida, faz os cálculos necessários, armazenando-os nos endereços recebidos. Ao término da execução da função os valores de med e desvio serão atualizados automaticamente. Este recurso é bastante utilizado por programadores profissionais. Programa Exemplo: O arquivo e0805.cpp contém um programa que mostra o ‘retorno’ de vários dados de uma função. Na verdade trata-se da passagem de valores por referencia. 8.4.3 Ponteiro como argumento de função Observe que nos exemplos acima, a passagem de endereços foi feita através do operador endereço (&). Também é possível passar um endereço através de um ponteiro já que o conteúdo de um ponteiro é um endereço. Exemplo: Observe o trecho de programa abaixo. ... float *p, x; p = &x; função(p); // passagem do ponteiro com o endereço de x. ... Programa Exemplo: O arquivo e0806.cpp contém um programa que mostra a passagem de endereço para uma função usando um ponteiro. Observe a sintaxe alternativa para a função scanf()! 8.5 Ponteiros, vetores e strings 90 8.5.1 Ponteiros e vetores No capitulo 7 foi mostrado que na passagem de vetores para funções especifica-se apenas o nome do vetor e que modificações nos elementos do vetor dentro da função chamada alteram os valores do vetor no programa chamador (seção 7.4). Isto se deve ao fato de que, na linguagem C, vetores são intimamente relacionados a ponteiros. Em C, o nome de um vetor é tratado como o endereço de seu primeiro elemento. Assim ao se passar o nome de um vetor para uma função está se passando o endereço do primeiro elemento de um conjunto de endereços de memória. Por exemplo, se vet é um vetor, então vet e &vet[0] representam o mesmo endereço. E mais, podemos acessar o endereço de qualquer elemento do vetor do seguinte modo: &vet[i] e equivalente a (vet + i). Aqui deve-se ressaltar que (vet + i) não representa uma adição aritmética normal mas o endereço do i-ésimo elemento do vetor vet (endereço contado a partir do endereço inicial vet[0]). Do mesmo modo que se pode acessar o endereço de cada elemento do vetor por ponteiros, também se pode acessar o valor de cada elemento usando ponteiros. Assim vet[i] é equivalente a *(vet + i). Aqui se usa o operador conteúdo (*) aplicado ao endereço do i-ésimo elemento do vetor vet. Programa Exemplo: O arquivo e0807.cpp contém um programa que mostra a equivalência entre ponteiros e vetores. 8.5.2 Ponteiros e strings Como dissemos, vagamente na seção 2.3.4, uma string é um conjunto ordenado de caracteres. Podemos, agora, dizer muito mais: Em C, uma string é um vetor unidimensional de elementos caracteres ASCII, sendo o ultimo destes elementos o caracter especial ’\0’. Sintaxe: As duas maneiras mais comuns de declararmos uma string são: char nome[tam]; ou char *nome; 93 Até agora usamos ponteiros para apontar para endereços de memória onde se encontravam as variáveis (dados). Algumas vezes é necessário apontar para funções, isto é, apontar para o endereço de memória que contem o inicio das instruções de uma função. Quando assim procedemos, dizemos que usaremos ponteiros para funções. 8.7.1 Ponteiros como chamada de função. Um uso de ponteiros para funções é passar uma função como argumento de outra função. Mas também se pode usar ponteiros para funções ao invés de funções nas chamadas normais de funções. Sintaxe: A sintaxe de declaração de ponteiro para funções é a seguinte: tipo_r (*nome_p)(lista); onde: tipo_r é o tipo de retorno da função apontada. nome_p é o nome do ponteiro que apontara para a função. lista é a lista de argumentos da função. Exemplo: Suponha que temos uma função é declarada como: float fun(int a, int b){ ... } o ponteiro correspondente será: float (*pt)(int,int); Observe que o ponteiro para função deve ser declarado entre parênteses. Observe também que o ponteiro e a função retornam o mesmo tipo de dado e que tem os mesmos argumentos. Sintaxe: Para atribuirmos o endereço de uma função para um ponteiro usamos a seguinte sintaxe: pont = &função; onde: pont é o nome do ponteiro. função é o nome da função. 94 Se um ponteiro contem o endereço de uma função, ele pode ser usado no lugar da chamada da função. Exemplo: o trecho de programa abaixo usa um ponteiro para chamar uma função: float fun(int a,int b){ ... } void main(void){ float temp; float (*pt)(int,int); pt = &fun; temp = (*pt)(10,20); // eqüivale a: temp = fun(10,20); ... } Programa Exemplo: O arquivo e0810.cpp contém um programa que mostra como se utiliza o ponteiro para função. 8.7.2 Passando uma função como argumento de outra função. Outra utilização de ponteiros para funções é na passagem de uma função como argumento para outra função. Para que isso ocorra necessitamos: • Na declaração da função a ser passada: i) Nada de especial, apenas a definição normal: tipo nome_p(lista){ ... } Exemplo: float soma(float a,float b){ ... } • Na função receptora: i) Declarar o ponteiro que recebe a função passada na lista de argumentos: tipo nome_r(..., tipo (*pt)(lista), ...){ 95 Exemplo: float grad(float x, float y, float (*p)(float,float)){ ii) Usar o ponteiro para funções nas chamadas da função passada: var = (*pt)(lista); Exemplo: valor = (*p)(x,y); • Na função principal: i) Passar o nome da função chamada para a função receptora: var = nome_g(... , nome_p , ...); Exemplo: g = grad(x,y,soma); Programa Exemplo: O arquivo e0811.cpp contém um programa que mostra como se utiliza ponteiros na passagem de funções 98 Caracter Dec. Hex. <espaço> 32 20h ! 33 21h " 34 22h # 35 23h $ 36 24h % 37 25h & 38 26h ' 39 27h ( 40 28h ) 41 29h * 42 2Ah + 43 2Bh , 44 2Ch - 45 2Dh . 46 2Eh / 47 2Fh 0 48 30h 1 49 31h 2 50 32h 3 51 33h 4 52 34h 5 53 35h 6 54 36h 7 55 37h 8 56 38h 9 57 39h : 58 3Ah ; 59 3Bh < 60 3Ch = 61 3Dh > 62 3Eh ? 63 3Fh @ 64 40h A 65 41h B 66 42h C 67 43h Caracter Dec. Hex. D 68 44h E 69 45h F 70 46h G 71 47h H 72 48h I 73 49h J 74 4Ah K 75 4Bh L 76 4Ch M 77 4Dh N 78 4Eh O 79 4Fh P 80 50h Q 81 51h R 82 52h S 83 53h T 84 54h U 85 55h V 86 56h W 87 57h X 88 58h Y 89 59h Z 90 5Ah [ 91 5Bh \ 92 5Ch ] 93 5Dh ^ 94 5Eh _ 95 5Fh ` 96 60h a 97 61h b 98 62h c 99 63h d 100 64h e 101 65h f 102 66h g 103 67h Caracter Dec. Hex. h 104 68h i 105 69h j 106 6Ah k 107 6Bh l 108 6Ch m 109 6Dh n 110 6Eh o 111 6Fh p 112 70h q 113 71h r 114 72h s 115 73h t 116 74h u 117 75h v 118 76h w 119 77h x 120 78h y 121 79h z 122 7Ah { 123 7Bh | 124 7Ch } 125 7Dh ~ 126 7Eh <delete> 127 7Fh Ç 128 80h ü 129 81h é 130 82h â 131 83h ä 132 84h à 133 85h å 134 86h ç 135 87h ê 136 88h ë 137 89h è 138 8Ah ï 139 8Bh 99 Caracter Dec. Hex. î 140 8Ch ì 141 8Dh Ä 142 8Eh Å 143 8Fh É 144 90h æ 145 91h Æ 146 92h ô 147 93h ö 148 94h ò 149 95h û 150 96h ù 151 97h ÿ 152 98h Ö 153 99h Ü 154 9Ah ¢ 155 9Bh £ 156 9Ch ¥ 157 9Dh P 158 9Eh ƒ 159 9Fh ááááá 160 A0h í 161 A1h ó 162 A2h ú 163 A3h ñ 164 A4h Ñ 165 A5h ª 166 A6h º 167 A7h ¿ 168 A8h ¬ 169 A9h ¬ 170 AAh ½ 171 ABh ¼ 172 ACh ¡ 173 ADh « 174 AEh » 175 AFh ¦ 176 B0h Caracter Dec. Hex. ¦ 177 B1h ¦ 178 B2h │ 179 B3h ┤ 180 B4h ¦ 181 B5h ¦ 182 B6h + 183 B7h + 184 B8h ¦ 185 B9h ¦ 186 BAh + 187 BBh + 188 BCh + 189 BDh + 190 BEh + 191 BFh + 192 C0h - 193 C1h - 194 C2h + 195 C3h - 196 C4h + 197 C5h ¦ 198 C6h ¦ 199 C7h + 200 C8h + 201 C9h - 202 CAh - 203 CBh ¦ 204 CCh - 205 CDh + 206 CEh - 207 CFh - 208 DOh - 209 D1h - 210 D2h + 211 D3h + 212 D4h + 213 D5h Caracter Dec. Hex. + 214 D6h + 215 D7h + 216 D8h + 217 D9h + 218 DAh ¦ 219 DBh _ 220 DCh ¦ 221 DDh ¦ 222 DEh ¯ 223 DFh α 224 E0h ß 225 E1h Γ 226 E2h π 227 E3h Σ 228 E4h σ 229 E5h µ 230 E6h τ 231 E7h Φ 232 E8h Θ 233 E9h Ω 234 EAh δ 235 EBh 8 236 ECh φ 237 EDh ∈ 238 EEh n 239 EFh = 240 F0h ± 241 F1h = 242 F2h = 243 F3h ( 244 F4h ) 245 F5h ÷ 246 F6h ˜ 247 F7h ° 248 F8h · 249 F9h · 250 FAh 100 Caracter Dec. Hex. v 251 FBh n 252 FCh ² 253 FDh · 254 FEh 255 FFh