Linguagem C, Notas de estudo de Informática

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Curso de

Linguagem C

UFMG

Universidade Federal de Minas Gerais

Esta apostila foi elaborada com o conteúdo do site do Curso de

Linguagem C da UFMG ( site - http://www.ead.eee.ufmg.br/cursos/C/).

Esta versão .doc foi elaborada por Henrique José dos

Santos (Eng@ da Computação, UNISANTOS, Santos-SP)

Este curso foi implementado na UFMG - Universidade Federal

de Minas Gerais pelo Núcleo de Ensino à Distância da Escola de

Engenharia - fazendo parte de um projeto apoiado pela Pró-Reitoria

de Graduação da UFMG, através do programa PROGRAD97/FUNDO-

FUNDEP. O curso é oferecido regularmente, a cada semestre, desde

1997. Na nossa página de inscrições você pode verificar o número de

participantes em cada edição. Desde sua primeira edição, o curso tem

sido oferecido gratuitamente e não oferece certificados de conclusão.

Ou seja, você deve fazer este curso se estiver interessado em seu

aprimoramento pessoal.

Quem originalmente escreveu o curso de C foi o aluno de

graduação em Engenharia Elétrica, Daniel Balparda de Carvalho.

Algumas modificações foram introduzidas pela aluna de doutorado

Ana Liddy Cenni de Castro Magalhães e pelo aluno de graduação em

Engenharia Elétrica, Ebenezer Silva Oliveira. Posteriormente,

Guilherme Neves Cavalieri, também aluno de graduação em

Engenharia Elétrica, modificou as páginas, de forma a facilitar a

navegação e utilização do curso. Atualmente ele é mantido pelo

professor Renato Cardoso Mesquita.

AULA 2 - Primeiros Passos

O C é "Case Sensitive"

Vamos começar o nosso curso ressaltando um ponto de suma importância: o C é "Case Sensitive", isto é, maiúsculas e minúsculas fazem diferença. Se declarar uma variável com o nome soma ela será diferente de Soma , SOMA , SoMa ou sOmA. Da mesma maneira, os comandos do C if e for , por exemplo, só podem ser escritos em minúsculas pois senão o compilador não irá interpretá-los como sendo comandos, mas sim como variáveis.

Dois Primeiros Programas

Vejamos um primeiro programa em C:

#include <stdio.h> /* Um Primeiro Programa */ int main () { printf ("Ola! Eu estou vivo!\n"); return(0); }

Compilando e executando este programa você verá que ele coloca a mensagem Ola! Eu estou vivo! na tela.

Vamos analisar o programa por partes.

A linha #include <stdio.h> diz ao compilador que ele deve incluir o arquivo-cabeçalho stdio.h. Neste arquivo existem declarações de funções úteis para entrada e saída de dados (std = standard, padrão em inglês; io = Input/Output, entrada e saída ==> stdio = Entrada e saída padronizadas). Toda vez que você quiser usar uma destas funções deve-se incluir este comando. O C possui diversos Arquivos-cabeçalho.

Quando fazemos um programa, uma boa idéia é usar comentários que ajudem a elucidar o funcionamento do mesmo. No caso acima temos um comentário: / Um Primeiro Programa /. O compilador C desconsidera qualquer coisa que esteja começando com /* e terminando com */. Um comentário pode, inclusive, ter mais de uma linha.

A linha int main() indica que estamos definindo uma função de nome main. Todos os programas em C têm que ter uma função main , pois é esta função que será chamada quando o programa for executado. O conteúdo da função é delimitado por chaves { }. O código que estiver dentro das chaves será executado seqüencialmente quando a função for chamada. A palavra int indica que esta função retorna um inteiro. O que significa este retorno será visto posteriormente, quando estudarmos um pouco mais detalhadamente as funções do C. A última linha do programa, return(0) ; , indica o número inteiro que está sendo retornado pela função, no caso o número 0.

A única coisa que o programa realmente faz é chamar a função printf() , passando a string (uma string é uma seqüência de caracteres, como veremos brevemente) "Ola! Eu estou vivo!\n" como argumento. É por causa do uso da função printf() pelo programa que devemos incluir o arquivo- cabeçalho stdio.h. A função printf() neste caso irá apenas colocar a string na tela do computador. O \n é uma constante chamada de constante barra invertida. No caso, o \ n é a constante barra invertida de "new line" e ele é interpretado como um comando de mudança de linha, isto é, após imprimir Ola! Eu estou vivo! o cursor passará para a próxima linha. É importante observar também que os comandos do C terminam com ;.

Podemos agora tentar um programa mais complicado: #include <stdio.h> int main () { int Dias; /* Declaracao de Variaveis / float Anos; printf ("Entre com o número de dias: "); / Entrada de Dados / scanf ("%d",&Dias); Anos=Dias/365.25; / Conversao Dias->Anos */ printf ("\n\n%d dias equivalem a %f anos.\n",Dias,Anos); return(0); }

Vamos entender como o programa acima funciona. São declaradas duas variáveis chamadas Dias e Anos. A primeira é um int (inteiro) e a segunda um float (ponto flutuante). As variáveis declaradas como ponto flutuante existem para armazenar números que possuem casas decimais, como 5,1497.

É feita então uma chamada à função printf() , que coloca uma mensagem na tela.

Queremos agora ler um dado que será fornecido pelo usuário e colocá-lo na variável inteira Dias. Para tanto usamos a função scanf(). A string "%d" diz à função que iremos ler um inteiro. O segundo parâmetro passado à função diz que o dado lido deverá ser armazenado na variável Dias. É importante ressaltar a necessidade de se colocar um & antes do nome da variável a ser lida quando se usa a função scanf(). O motivo disto só ficará claro mais tarde. Observe que, no C, quando temos mais de um parâmetro para uma função, eles serão separados por vírgula.

Temos então uma expressão matemática simples que atribui a Anos o valor de Dias dividido por 365.25 (365.25 é uma constante ponto flutuante 365,25). Como Anos é uma variável float o compilador fará uma conversão automática entre os tipos das variáveis (veremos isto com detalhes mais tarde).

A segunda chamada à função printf() tem três argumentos. A string "\n\n%d dias equivalem a %f anos.\n" diz à função para pular duas linhas, colocar um inteiro na tela, colocar a mensagem " dias equivalem a " , colocar um valor float na tela, colocar a mensagem " anos." e pular outra linha. Os outros

#include <stdio.h> int square (int x) /* Calcula o quadrado de x / { printf ("O quadrado e %d",(xx)); return(0); } int main () { int num; printf ("Entre com um numero: "); scanf ("%d",&num); printf ("\n\n"); square(num); return(0); } Na definição de square() dizemos que a função receberá um argumento inteiro x. Quando fazemos a chamada à função, o inteiro num é passado como argumento. Há alguns pontos a observar. Em primeiro lugar temos de satisfazer aos requisitos da função quanto ao tipo e à quantidade de argumentos quando a chamamos. Apesar de existirem algumas conversões de tipo, que o C faz automaticamente, é importante ficar atento. Em segundo lugar, não é importante o nome da variável que se passa como argumento, ou seja, a variável num , ao ser passada como argumento para square() é copiada para a variável x. Dentro de square() trabalha-se apenas com x. Se mudarmos o valor de x dentro de square() o valor de num na função main() permanece inalterado.

Vamos dar um exemplo de função de mais de uma variável. Repare que, neste caso, os argumentos são separados por vírgula e que deve-se explicitar o tipo de cada um dos argumentos, um a um. Note, também, que os argumentos passados para a função não necessitam ser todos variáveis porque mesmo sendo constantes serão copiados para a variável de entrada da função.

#include <stdio.h>

int mult (float a, float b,float c) /* Multiplica 3 numeros / { printf ("%f",ab*c); return(0); }

int main () { float x,y; x=23.5; y=12.9; mult (x,y,3.87); return(0); }

- Retornando valores

Muitas vezes é necessário fazer com que uma função retorne um valor. As funções que vimos até aqui estavam retornando o número 0. Podemos especificar um tipo de retorno indicando-o antes do nome da função. Mas para dizer ao C o que vamos retornar precisamos da palavra reservada return. Sabendo disto fica fácil fazer uma função para multiplicar dois inteiros e que retorna o resultado da multiplicação. Veja:

#include <stdio.h> int prod (int x,int y) { return (x*y); }

int main () { int saida; saida=prod (12,7); printf ("A saida e: %d\n",saida); return(0); } Veja que, como prod retorna o valor de 12 multiplicado por 7, este valor pode ser usado em uma expressão qualquer. No programa fizemos a atribuição deste resultado à variável saida, que posteriormente foi impressa usando o printf. Uma observação adicional: se não especificarmos o tipo de retorno de uma função, o compilador C automaticamente suporá que este tipo é inteiro. Porém, não é uma boa prática não se especificar o valor de retorno e, neste curso, este valor será sempre especificado.

Com relação à função main, o retorno sempre será inteiro. Normalmente faremos a função main retornar um zero quando ela é executada sem qualquer tipo de erro.

Mais um exemplo de função, que agora recebe dois floats e também retorna um float::

#include <stdio.h> float prod (float x,float y) { return (x*y); }

int main () { float saida; saida=prod (45.2,0.0067); printf ("A saida e: %f\n",saida); return(0); }

Muitas vezes queremos ler um caractere fornecido pelo usuário. Para isto as funções mais usadas, quando se está trabalhando em ambiente DOS ou Windows, são getch() e getche(). Ambas retornam o caractere pressionado. getche() imprime o caractere na tela antes de retorná-lo e getch() apenas retorna o caractere pressionado sem imprimí-lo na tela. Ambas as funções podem ser encontradas no arquivo de cabeçalho conio.h. Geralmente estas funções não estão disponíveis em ambiente Unix (compiladores cc e gcc), pois não fazem parte do padrão ANSI. Podem ser substituídas pela função scanf(), porém sem as mesmas funcionalidades. Eis um exemplo que usa a função getch(), e seu correspondente em ambiente Unix:

#include <stdio.h>

#include <conio.h> /* Este programa usa conio.h. Se você não tiver a conio, ele não funcionará no Unix */ int main () { char Ch; Ch=getch(); printf ("Voce pressionou a tecla %c",Ch); return(0); }

Equivalente ANSI-C para o ambiente Unix do programa acima, sem usar getch(): #include <stdio.h> int main () { char Ch; scanf("%c", &Ch); printf ("Voce pressionou a tecla %c",Ch); return(0); }

A principal diferença da versão que utiliza getch() para a versão que não utiliza getch() é que no primeiro caso o usuário simplesmente aperta a tecla e o sistema lê diretamente a tecla pressionada. No segundo caso, é necessário apertar também a tecla . Lembre-se que, se você quiser manter a portabilidade de seus programas, não deve utilizar as funções getch e getche, pois estas não fazem parte do padrão ANSI C !!!

- Strings

No C uma string é um vetor de caracteres terminado com um caractere nulo. O caracter nulo é um caractere com valor inteiro igual a zero (código ASCII igual a 0). O terminador nulo também pode ser escrito usando a convenção de barra invertida do C como sendo '\0'. Embora o assunto vetores seja discutido posteriormente, veremos aqui os fundamentos necessários para que possamos utilizar as strings. Para declarar uma string, podemos usar o seguinte formato geral:

char nome_da_string[tamanho];

Isto declara um vetor de caracteres (uma string) com número de posições igual a tamanho. Note que, como temos que reservar um caractere para ser o terminador nulo, temos que declarar o comprimento da string como sendo, no mínimo, um caractere maior que a maior string que pretendemos armazenar. Vamos supor que declaremos uma string de 7 posições e coloquemos a palavra João nela. Teremos:

J o a o \ ... ...

No caso acima, as duas células não usadas têm valores indeterminados. Isto acontece porque o C não inicializa variáveis, cabendo ao programador esta tarefa. Portanto as únicas células que são inicializadas são as que contêm os caracteres 'J', 'o', 'a', 'o' e '\0'.

Se quisermos ler uma string fornecida pelo usuário podemos usar a função gets(). Um exemplo do uso desta função é apresentado abaixo. A função gets() coloca o terminador nulo na string, quando você aperta a tecla "Enter".

#include <stdio.h> int main () { char string[100]; printf ("Digite uma string: "); gets (string); printf ("\n\nVoce digitou %s",string); return(0); }

Neste programa, o tamanho máximo da string que você pode entrar é uma string de 99 caracteres. Se você entrar com uma string de comprimento maior, o programa irá aceitar, mas os resultados podem ser desastrosos. Veremos porque posteriormente.

Como as strings são vetores de caracteres, para se acessar um determinado caracter de uma string, basta "indexarmos", ou seja, usarmos um índice para acessarmos o caracter desejado dentro da string. Suponha uma string chamada str. Podemos acessar a segunda letra de str da seguinte forma:

str[1] = 'a';

Por quê se está acessando a segunda letra e não a primeira? Na linguagem C, o índice começa em zero. Assim, a primeira letra da string sempre estará na posição 0. A segunda letra sempre estará na posição 1 e assim sucessivamente. Segue um exemplo que imprimirá a segunda letra da string "Joao", apresentada acima. Em seguida, ele mudará esta letra e apresentará a string no final.

Vamos ver alguns exemplos de printf() e o que eles exibem:

printf ("Teste %% %%") -> "Teste % %" printf ("%f",40.345) -> "40.345" printf ("Um caractere %c e um inteiro %d",'D',120) -> "Um caractere D e um inteiro 120" printf ("%s e um exemplo","Este") -> "Este e um exemplo" printf ("%s%d%%","Juros de ",10) -> "Juros de 10%"

Maiores detalhes sobre a função printf() (incluindo outros códigos de controle) serão vistos posteriormente, mas podem ser consultados de antemão pelos interessados.

- scanf

O formato geral da função scanf() é:

scanf (string-de-controle,lista-de-argumentos);

Usando a função scanf() podemos pedir dados ao usuário. Um exemplo de uso, pode ser visto acima. Mais uma vez, devemos ficar atentos a fim de colocar o mesmo número de argumentos que o de códigos de controle na string de controle. Outra coisa importante é lembrarmos de colocar o & antes das variáveis da lista de argumentos. É impossível justificar isto agora, mas veremos depois a razão para este procedimento. Maiores detalhes sobre a função scanf() serão vistos posteriormente, mas podem ser consultados de antemão pelos interessados.

AUTO AVALIAÇÃO

Veja como você está:

a) Escreva um programa que leia um caracter digitado pelo usuário, imprima o caracter digitado e o código ASCII correspondente a este caracter.

b) Escreva um programa que leia duas strings e as coloque na tela. Imprima também a segunda letra de cada string.

Introdução a Alguns Comandos de Controle de Fluxo

Os comandos de controle de fluxo são aqueles que permitem ao programador alterar a sequência de execução do programa. Vamos dar uma breve introdução a dois comandos de controle de fluxo. Outros comandos serão estudados posteriormente.

- if

O comando if representa uma tomada de decisão do tipo "SE isto ENTÃO aquilo". A sua forma geral é:

if (condição) declaração;

A condição do comando if é uma expressão que será avaliada. Se o resultado for zero a declaração não será executada. Se o resultado for qualquer

coisa diferente de zero a declaração será executada. A declaração pode ser um bloco de código ou apenas um comando. É interessante notar que, no caso da declaração ser um bloco de código, não é necessário (e nem permitido) o uso do ; no final do bloco. Isto é uma regra geral para blocos de código. Abaixo apresentamos um exemplo:

#include <stdio.h> int main () { int num; printf ("Digite um numero: "); scanf ("%d",&num); if (num>10) printf ("\n\nO numero e maior que 10"); if (num==10) { printf ("\n\nVoce acertou!\n"); printf ("O numero e igual a 10."); } if (num<10) printf ("\n\nO numero e menor que 10"); return (0); }

No programa acima a expressão num>10 é avaliada e retorna um valor diferente de zero, se verdadeira, e zero, se falsa. No exemplo, se num for maior que 10, será impressa a frase: "O número e maior que 10". Repare que, se o número for igual a 10, estamos executando dois comandos. Para que isto fosse possível, tivemos que agrupa-los em um bloco que se inicia logo após a comparação e termina após o segundo printf. Repare também que quando queremos testar igualdades usamos o operador == e não =. Isto porque o operador = representa apenas uma atribuição. Pode parecer estranho à primeira vista, mas se escrevêssemos

if (num=10) ... /* Isto esta errado */

o compilador iria atribuir o valor 10 à variável num e a expressão num=10 iria retornar 10, fazendo com que o nosso valor de num fosse modificado e fazendo com que a declaração fosse executada sempre. Este problema gera erros frequentes entre iniciantes e, portanto, muita atenção deve ser tomada.

Os operadores de comparação são: == (igual) , != (diferente de), > (maior que) , < (menor que) , >= (maior ou igual ), <= (menor ou igual).

- for

O loop (laço) for é usado para repetir um comando, ou bloco de comandos, diversas vezes, de maneira que se possa ter um bom controle sobre o loop. Sua forma geral é:

for (inicialização;condição;incremento) declaração;

A declaração no comando for também pode ser um bloco ({ } ) e neste caso o ; é omitido. O melhor modo de se entender o loop for é ver de que maneira ele funciona "por dentro". O loop for é equivalente a se fazer o seguinte:

Mais um exemplo, agora envolvendo caracteres:

/* Este programa imprime o alfabeto: letras maiúsculas */ #include <stdio.h> int main() { char letra; for(letra = 'A' ; letra <= 'Z' ; letra =letra+1) printf("%c ", letra); }

Este programa funciona porque as letras maiúsculas de A a Z possuem código inteiro sequencial.

AUTO AVALIAÇÃO

Veja como você está.

a) Explique porque está errado fazer if (num=10) ... O que irá acontecer?

b) Escreva um programa que coloque os números de 1 a 100 na tela na ordem inversa (começando em 100 e terminando em 1).

c) Escreva um programa que leia uma string, conte quantos caracteres desta string são iguais a 'a' e substitua os que forem iguais a 'a' por 'b'. O programa deve imprimir o número de caracteres modificados e a string modificada.

Comentários

Como já foi dito, o uso de comentários torna o código do programa mais fácil de se entender. Os comentários do C devem começar com /* e terminar com */. O C padrão não permite comentários aninhados (um dentro do outro), mas alguns compiladores os aceitam.

AUTO AVALIAÇÃO

Veja como você está:

Escreva comentários para os programas dos exercícios já realizados.

Palavras Reservadas do C

Todas as linguagens de programação têm palavras reservadas. As palavras reservadas não podem ser usadas a não ser nos seus propósitos originais, isto é, não podemos declarar funções ou variáveis com os mesmos nomes. Como o C é "case sensitive" podemos declarar uma variável For , apesar de haver uma palavra reservada for , mas isto não é uma coisa recomendável de se fazer pois pode gerar confusão.

Apresentamos a seguir as palavras reservadas do ANSI C. Veremos o significado destas palavras chave à medida em que o curso for progredindo:

auto break case char const continue default do

double else enum extern float for goto if

int long register return short signed sizeof static

struct switch typedef union unsigned void volatile while

AULA 3 - VARIÁVEIS, CONSTANTES, OPERADORES E EXPRESSÕES

Nomes de Variáveis

As variáveis no C podem ter qualquer nome se duas condições forem satisfeitas: o nome deve começar com uma letra ou sublinhado () e os caracteres subsequentes devem ser letras, números ou sublinhado (). Há apenas mais duas restrições: o nome de uma variável não pode ser igual a uma palavra reservada, nem igual ao nome de uma função declarada pelo programador, ou pelas bibliotecas do C. Variáveis de até 32 caracteres são aceitas. Mais uma coisa: é bom sempre lembrar que o C é "case sensitive" e portanto deve-se prestar atenção às maiúsculas e minúsculas.

Dicas quanto aos nomes de variáveis...

• É uma prática tradicional do C, usar letras minúsculas para nomes de variáveis e maiúsculas para nomes de constantes. Isto facilita na hora da leitura do código;
• Quando se escreve código usando nomes de variáveis em português, evita-se possíveis conflitos com nomes de rotinas encontrados nas diversas bibliotecas, que são em sua maioria absoluta, palavras em inglês.

Os Tipos do C

O C tem 5 tipos básicos: char , int , float , void, double. Destes não vimos ainda os dois últimos: O double é o ponto flutuante duplo e pode ser visto como um ponto flutuante com muito mais precisão. O void é o tipo vazio, ou um "tipo sem tipo". A aplicação deste "tipo" será vista posteriormente.

Para cada um dos tipos de variáveis existem os modificadores de tipo. Os modificadores de tipo do C são quatro: signed , unsigned , long e short. Ao float não se pode aplicar nenhum e ao double pode-se aplicar apenas o long. Os quatro modificadores podem ser aplicados a inteiros. A intenção é que short e long devam prover tamanhos diferentes de inteiros onde isto for prático. Inteiros menores ( short ) ou maiores ( long ). int normalmente terá o tamanho natural para

Por exemplo, as declarações char ch, letra; long count; float pi;

declaram duas variáveis do tipo char (ch e letra), uma variavel long int (count) e um float pi.

Há três lugares nos quais podemos declarar variáveis. O primeiro é fora de todas as funções do programa. Estas variáveis são chamadas variáveis globais e podem ser usadas a partir de qualquer lugar no programa. Pode-se dizer que, como elas estão fora de todas as funções, todas as funções as vêem. O segundo lugar no qual se pode declarar variáveis é no início de um bloco de código. Estas variáveis são chamadas locais e só têm validade dentro do bloco no qual são declaradas, isto é, só a função à qual ela pertence sabe da existência desta variável, dentro do bloco no qual foram declaradas. O terceiro lugar onde se pode declarar variáveis é na lista de parâmetros de uma função. Mais uma vez, apesar de estas variáveis receberem valores externos, estas variáveis são conhecidas apenas pela função onde são declaradas.

Veja o programa abaixo: #include <stdio.h> int contador; int func1(int j) { /* aqui viria o código da funcao ... / } int main() { char condicao; int i; for (i=0; i<100; i=i+1) { / Bloco do for / float f2; / etc ... ... / func1(i); } / etc ... */ return(0); } A variável contador é uma variável global, e é acessível de qualquer parte do programa. As variáveis condição e i, só existem dentro de main(), isto é são variáveis locais de main. A variável float f2 é um exemplo de uma variável de bloco, isto é, ela somente é conhecida dentro do bloco do for, pertencente à função main. A variável inteira j é um exemplo de declaração na lista de parâmetros de uma função (a função func1 ).

As regras que regem onde uma variável é válida chamam-se regras de escopo da variável. Há mais dois detalhes que devem ser ressaltados. Duas variáveis globais não podem ter o mesmo nome. O mesmo vale para duas variáveis locais de uma mesma função. Já duas variáveis locais, de funções diferentes, podem ter o mesmo nome sem perigo algum de conflito.

Podemos inicializar variáveis no momento de sua declaração. Para fazer isto podemos usar a forma geral

tipo_da_variável nome_da_variável = constante;

Isto é importante pois quando o C cria uma variável ele não a inicializa. Isto significa que até que um primeiro valor seja atribuído à nova variável ela tem um valor indefinido e que não pode ser utilizado para nada. Nunca presuma que uma variável declarada vale zero ou qualquer outro valor. Exemplos de inicialização são dados abaixo :

char ch='D'; int count=0; float pi=3.141; Ressalte-se novamente que, em C, uma variável tem que ser declarada no início de um bloco de código. Assim, o programa a seguir não é válido em C (embora seja válido em C++).

int main() { int i; int j; j = 10; int k = 20; /* Esta declaracao de variável não é válida, pois não está sendo feita no início do bloco */ return(0); }

AUTO AVALIAÇÃO

Veja como você está:

Escreva um programa que declare uma variável inteira global e atribua o valor 10 a ela. Declare outras 5 variáveis inteiras locais ao programa principal e atribua os valores 20, 30, ..., 60 a elas. Declare 6 variáveis caracteres e atribua a elas as letras c, o, e, l, h, a. Finalmente, o programa deverá imprimir, usando todas as variáveis declaradas:

As variáveis inteiras contem os números: 10,20,30,40,50,

O animal contido nas variáveis caracteres e' a coelha