Conceitos básicos de programação em C, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Informática

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Curso de Linguagem C

• Curso de Linguagem C
• Aula 1 - INTRODUÇÃO
• AULA 2 - Primeiros Passos
• O C é "Case Sensitive"
• Introdução às Funções
• Introdução Básica às Entradas e Saídas
• Introdução a Alguns Comandos de Controle de Fluxo
• Palavras Reservadas do C
• AULA 3 - VARIÁVEIS, CONSTANTES, OPERADORES E EXPRESSÕES
• Nomes de Variáveis
• Dicas quanto aos nomes de variáveis...
• Os Tipos do C
• Declaração e Inicialização de Variáveis
• Operadores Aritméticos e de Atribuição
• Operadores Relacionais e Lógicos
• • Operadores Lógicos Bit a Bit
• Expressões
• • Expressões que Podem ser Abreviadas
• • Tabela de Precedências do C
• Modeladores (Casts)
• Aula 4 - ESTRUTURAS DE CONTROLE DE FLUXO
• O Comando if
• • O Operador?
• O Comando switch
• O Comando for
• O Comando while
• O Comando do-while
• O Comando break
• O Comando goto
• AULA 5 - MATRIZES E STRINGS
• Vetores
• Strings
• Matrizes
• AULA 6 PONTEIROS
• Declarando e Utilizando Ponteiros
• Ponteiros e Vetores
• Inicializando Ponteiros
• Ponteiros para Ponteiros
• Cuidados a Serem Tomados ao se Usar Ponteiros
• A Função
• O Comando return
• Protótipos de Funções
• O Tipo void
• Arquivos-Cabeçalhos
• Escopo de Variáveis
• Passagem de parâmetros por valor e passagem por referência
• Vetores como Argumentos de Funções
• Os Argumentos argc e argv
• Recursividade
• Outras Questões
• AULA 8 - DIRETIVAS DE COMPILAÇÃO
• As Diretivas de Compilação
• A Diretiva include
• As Diretivas define e undef
• As Diretivas ifdef e endif
• A Diretiva ifndef
• A Diretiva if
• A Diretiva else
• A Diretiva elif
• Introdução
• Lendo e Escrevendo Caracteres
• Lendo e Escrevendo Strings

O C nasceu na década de 70. Seu inventor, Dennis Ritchie, implementou-o pela primeira vez usando um DEC PDP-11 rodando o sistema operacional UNIX. O C é derivado de uma outra linguagem: o B, criado por Ken Thompson. O B, por sua vez, veio da linguagem BCPL, inventada por Martin Richards.

O C é uma linguagem de programação genérica que é utilizada para a criação de programas diversos como processadores de texto, planilhas eletrônicas, sistemas operacionais, programas de comunicação, programas para a automação industrial, gerenciadores de bancos de dados, programas de projeto assistido por computador, programas para a solução de problemas da Engenharia, Física, Química e outras Ciências, etc ... É bem provável que o Navegador que você está usando para ler este texto tenha sido escrito em C ou C++.

Estudaremos a estrutura do ANSI C, o C padronizado pela ANSI. Veremos ainda algumas funções comuns em compiladores para alguns sistemas operacionais. Quando não houver equivalentes para as funções em outros sistemas, apresentaremos formas alternativas de uso dos comandos.

Sugerimos que o aluno realmente use o máximo possível dos exemplos, problemas e exercícios aqui apresentados, gerando os programas executáveis com o seu compilador. Quando utilizamos o compilador aprendemos a lidar com mensagens de aviso, mensagens de erro, bugs, etc. Apenas ler os exemplos não basta. O conhecimento de uma linguagem de programação transcende o conhecimento de estruturas e funções. O C exige, além do domínio da linguagem em si, uma familiaridade com o compilador e experiência em achar "bugs" nos programas. É importante então que o leitor digite, compile e execute os exemplos apresentados.

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:

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#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:

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scanf("%d",&x); printf("%d",x); return(0); } } 2 - Compile e execute os programas desta página

Introdução às Funções Uma função é um bloco de código de programa que pode ser usado diversas vezes em sua execução. O uso de funções permite que o programa fique mais legível, mais bem estruturado. Um programa em C consiste, no fundo, de várias funções colocadas juntas. Abaixo o tipo mais simples de função: #include <stdio.h> int mensagem () /* Funcao simples: so imprime Ola! */ { printf ("Ola! "); return(0); } int main () { mensagem(); printf ("Eu estou vivo!\n"); return(0); } Este programa terá o mesmo resultado que o primeiro exemplo da seção anterior. O que ele faz é definir uma função mensagem() que coloca uma string na tela e retorna 0. Esta função é chamada a partir de main() , que, como já vimos, também é uma função. A diferença fundamental entre main e as demais funções do problema é que main é uma função especial, cujo diferencial é o fato de ser a primeira função a ser executada em um programa.

- Argumentos Argumentos são as entradas que a função recebe. É através dos argumentos que passamos parâmetros para a função. Já vimos funções com argumentos. As funções printf() e scanf() são funções que recebem argumentos. Vamos ver um outro exemplo simples de função com argumentos: #include <stdio.h> int square (int x) /* Calcula o quadrado de x / { printf ("O quadrado e %d",(xx)); return(0);

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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); }

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- Forma geral Apresentamos aqui a forma geral de uma função: tipo_de_retorno nome_da_função (lista_de_argumentos) { código_da_função } AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está. Escreva uma função que some dois inteiros e retorne o valor da soma.

Introdução Básica às Entradas e Saídas

- Caracteres Os caracteres são um tipo de dado: o char. O C trata os caracteres ('a', 'b', 'x', etc ...) como sendo variáveis de um byte (8 bit s). Um bit é a menor unidade de armazenamento de informações em um computador. Os inteiros ( int s) têm um número maior de bytes. Dependendo da implementação do compilador, eles podem ter 2 bytes (16 bits ) ou 4 bytes (32 bits ). Isto será melhor explicado na aula 3. Na linguagem C, também podemos usar um char para armazenar valores numéricos inteiros, além de usá-lo para armazenar caracteres de texto. Para indicar um caractere de texto usamos apóstrofes. Veja um exemplo de programa que usa caracteres:

#include <stdio.h> int main () { char Ch; Ch='D'; printf ("%c",Ch); return(0); }

No programa acima, %c indica que printf() deve colocar um caractere na tela. Como vimos anteriormente, um char também é usado para armazenar um número inteiro. Este número é conhecido como o código ASCII correspondente ao caractere. Veja o programa abaixo:

#include <stdio.h> int main () { char Ch; Ch='D'; PAGE 87 - PAGE 87 -

printf ("%d",Ch); /* Imprime o caracter como inteiro / return(0); } Este programa vai imprimir o número 68 na tela, que é o código ASCII correspondente ao caractere 'D' (d maiúsculo). 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 !!!

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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

1. 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.

#include <stdio.h> int main() { char str[10] = "Joao"; printf("\n\nString: %s", str); printf("\nSegunda letra: %c", str[1]); str[1] = 'U'; printf("\nAgora a segunda letra eh: %c", str[1]); printf("\n\nString resultante: %s", str); return(0); } Nesta string, o terminador nulo está na posição 4. Das posições 0 a 4, sabemos que temos caracteres válidos, e portanto podemos escrevê-los. Note a forma como inicializamos a string str com os caracteres 'J' 'o' 'a' 'o' e '\0' simplesmente declarando char str[10] = "Joao". Veremos, posteriormente que "Joao" (uma cadeia de caracteres entre aspas) é o que chamamos de string constante, isto é, uma cadeia de caracteres que está pré-carregada com valores que não podem ser modificados. Já a string str é uma string variável, pois podemos modificar o que nela está armazenado, como de fato fizemos. No programa acima, %s indica que printf() deve colocar uma string na tela. Vamos agora fazer uma abordagem inicial às duas funções que já temos usado para fazer a entrada e saída.

- printf A função printf() tem a seguinte forma geral: printf (string_de_controle,lista_de_argumentos); Teremos, na string de controle, uma descrição de tudo que a função vai colocar na tela. A string de controle mostra não apenas os caracteres que devem ser colocados na tela, mas também quais as variáveis e suas respectivas posições. Isto é feito usando-se os códigos de controle, que usam a notação %. Na string de controle indicamos quais, de qual tipo e em que posição estão as variáveis a serem apresentadas. É muito importante que, para cada código de controle, tenhamos um argumento na lista de argumentos. Apresentamos agora alguns dos códigos % :

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Cód igo

Significado

%d Inteiro %f Float %c Caractere %s String %% Coloca na tela um %

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 PAGE 87 - PAGE 87 -

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:

inicialização; if (condição) { declaração; incremento; "Volte para o comando if" }

Podemos ver que o for executa a inicialização incondicionalmente e testa a condição. Se a condição for falsa ele não faz mais nada. Se a condição for verdadeira ele executa a declaração, o incremento e volta a testar a condição. Ele fica repetindo estas operações até que a condição seja falsa. Abaixo vemos um programa que coloca os primeiros 100 números na tela:

#include <stdio.h>

int main () { int count; for (count=1;count<=100;count=count+1) printf ("%d ",count); return(0); }

Outro exemplo interessante é mostrado a seguir: o programa lê uma string e conta quantos dos caracteres desta string são iguais à letra 'c'

#include <stdio.h> int main () { char string[100]; /* String, ate' 99 caracteres */ int i, cont; printf("\n\nDigite uma frase: ");

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gets(string); /* Le a string / printf("\n\nFrase digitada:\n%s", string); cont = 0; for (i=0; string[i] != '\0'; i=i+1) { if ( string[i] == 'c' ) / Se for a letra 'c' / cont = cont +1; / Incrementa o contador de caracteres */ } printf("\nNumero de caracteres c = %d", cont); return(0); } Note o teste que está sendo feito no for: o caractere armazenado em string[i] é comparado com '\0' (caractere final da string). Caso o caractere seja diferente de '\0', a condição é verdadeira e o bloco do for é executado. Dentro do bloco existe um if que testa se o caractere é igual a 'c'. Caso seja, o contador de caracteres c é incrementado.

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.

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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 uma determinada máquina. Assim, numa máquina de 16 bits, int provavelmente terá 16 bits. Numa máquina de 32, int deverá ter 32 bits. Na verdade, cada compilador é livre para escolher tamanhos adequados para o seu próprio hardware, com a única restrição de que shorts ints e ints devem ocupar pelo menos 16 bits, longs ints pelo menos 32 bits, e short int não pode ser maior que int , que não pode ser maior que long int. O modificador unsigned serve para especificar variáveis sem sinal. Um unsigned int será um inteiro que assumirá apenas valores positivos. A seguir estão listados os tipos de dados permitidos e seu valores máximos e mínimos em um compilador típico para um hardware de 16 bits. Também nesta tabela está especificado o formato que deve ser utilizado para ler os tipos de dados com a função scanf(): Tipo Num de bits

Form ato para leitur a com scanf

Intervalo

Inicio Fim

char 8 %c -128 127 unsigned char

8 %c 0 255

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signed char

8 %c -128 127

int 16 %i -32.768 32. unsigned int

16 %u 0 65.

signed int 16 %i -32.768 32.

short int 16 %hi -32.768 32. unsigned short int

16 %hu 0 65.

signed short int

16 %hi -32.768 32.

long int 32 %li -2.147.

8

signed long int

32 %li -2.147.

8

unsigned long int

32 %lu 0 4.294.

float 32 %f 3,4E-38 3.4E+

double 64 %lf 1,7E- 8

1,7E+

long double

80 %Lf 3,4E- 32

3,4E+

O tipo long double é o tipo de ponto flutuante com maior precisão. É importante observar que os intervalos de ponto flutuante, na tabela acima, estão indicados em faixa de expoente , mas os números podem assumir valores tanto positivos quanto negativos.

Declaração e Inicialização de Variáveis

As variáveis no C devem ser declaradas antes de serem usadas. A forma geral da declaração de variáveis é:

tipo_da_variável lista_de_variáveis;

As variáveis da lista de variáveis terão todas o mesmo tipo e deverão ser separadas por vírgula. Como o tipo default do C é o int , quando vamos declarar variáveis int com algum dos modificadores de tipo, basta colocar o nome do modificador de tipo. Assim um long basta para declarar um long int.

Por exemplo, as declarações

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