Introdução à linguagem de programação C++glu.fcfrp.usp.br/tulio/materiais/c++.pdf · Pode haver bifurcações, repetição de código e

Introdução à linguagem de programação C++

Tulio Marcus R. CalixtoCentro de Informática de Ribeirão Preto

Estrutura de um programa

// my first program in C++

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()

{

cout << "Hello World!";

return 0;

}


// my first program in C++

Comentário de linha;● Todas as linhas começando com 2 barras (//)

serão comentários e não terão nenhum efeito no comportamento do programa;

● O programador pode usar para incluir pequenas observações ou explicações dentro do código.


#include <iostream>● Linhas começando com # são directivas para o

préprocessador;● Diz para o préprocessador incluir o arquivo

iostream;● Biblioteca em C++ para entrada e saída básica.

Suas funções serão usadas no decorrer do programa.



● Todos os elementos de bibliotecas padrão C++ são declaradas dentro de um namespace chamado std;

● Para acessar suas funcionalidades nós a declaramos com esta expressão.


int main ()

● Inicio da função principal;● É sempre a primeira função a ser executada;● A função principal é o ponto de partida para

execução de todos os programas C++


cout << "Hello World!";

● cout representa o fluxo de saída padrão em C++;● cout é declarado dentro de iostream dentro do

namespace std;● ; indica o fim de uma instrução C++


return 0;

● Indica que a função terminou;● O código de retorno 0 indica que o programa

trabalhou como esperado – sem erros;


/* my second program in C++ with more comments */

#include <iostream>using namespace std;int main (){ cout << "Hello World! "; // prints Hello World! cout << "I'm a C++ program"; // prints I'm a C++

program return 0;}

Variáveis e tipos de dados

● Variáveis: Uma parte da memória para armazenar um determinado valor;

● O computador pode armazenar milhões de variáveis e executar cálculos sofisticados com elas;

● Cada variável precisa de um identificador que distingue uma de outra;


Identificadores:● Um identificador válido é uma sequência de uma

ou mais letras, números ou underscore ( _ ) ;● Não pode haver espaços, símbolos ou caracteres

de pontuação;● Precisam sempre começar com uma letra;● Não pode ser uma palavrachave


● Palavrachave: Palavras reservadas da linguagem C++

asm, auto, bool, break, case, catch, char, class, const, const_cast, continue, default, delete, do, double, dynamic_cast, else, enum, explicit, export, extern, false, float, for, friend, goto, if, inline, int, long, mutable, namespace, new, operator, private, protected, public, register, reinterpret_cast, return, short, signed, sizeof, static, static_cast, struct, switch, template, this, throw, true, try, typedef, typeid, typename, union, unsigned, using, virtual, void, volatile, wchar_t, while


● C++ é case sensitive: faz distinção entre letras maiúsculas e minúsculas;

● Para usar uma variável em C++ nós precisamos primeiro especificar o tipo de dado que a variável irá possuir seguida de um identicador de variável válido;

Ex.: int a

float mynumber


● Se desejamos declarar várias variáveis de um mesmo tipo, podemos fazer tudo numa mesma linha.

Ex.: int a, b, c


// operating with variables

#include <iostream>


int main ()

{

// declaring variables:

int a, b;

int result;

Variáveis e tipos de dadosName Description Size* Range*

char Character or small integer. 1bytesigned: -128 to 127unsigned: 0 to 255

short int(short)

Short Integer. 2bytessigned: -32768 to 32767unsigned: 0 to 65535

int Integer. 4bytes

signed: -2147483648 to2147483647unsigned: 0 to4294967295

long int(long)

Long integer. 4bytes

signed: -2147483648 to2147483647unsigned: 0 to4294967295

bool Boolean value. I t can take one of twovalues: true or false.

1byte true or false

float Floating point number. 4bytes +/- 3.4e +/- 38 (~7 digits)

double Double precision floating point number. 8bytes+/- 1.7e +/- 308 (~15digits)

long double Long double precision floating pointnumber.

8bytes+/- 1.7e +/- 308 (~15digits)

wchar_t Wide character.2 or 4bytes

1 wide character


// process: a = 5; b = 2; a = a + 1; result = a b; // print out the result: cout << result; // terminate the program: return 0;}


● Escopo de variáveis: Local onde a variável pode ser vista.

● Variável global: São variáveis declaradas no corpo principal do código for a de todas as funções

● Variável local: É declarada dentro do corpo de uma função ou bloco



● Inicialização de variáveis: Quando declaramos uma variável seu valor default é indeterminado.

● Se quisermos que a variável armazene algum valor concreto, nós devemos inicializar a variável.

Ex.: int a = 0;

int a (0);


// initialization of variables

#include <iostream>


int main ()

{

int a=5; // initial value = 5

int b(2); // initial value = 2

int result; // initial value undetermined


a = a + 3;

result = a b;

cout << result;

return 0;

}


● Strings: sequencia de caracteres.● C++ prove suporte para strings através da classe

string.● Para declarar um tipo de dado string nós devemos

incluir uma informação adicional no arquivo de cabeçalho: <string>


// my first string#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main (){ string mystring; mystring = "This is the initial string content"; cout << mystring << endl;


mystring = "This is a different string content";

cout << mystring << endl;

return 0;

}

Constantes

● Constantes são expressões com um valor fixo;

Ex.: #define PI 3.141592625

#define NEWLINE '\n'

Directiva do préprocessador

const int x = 100;

const char tabulator = '\t';

Directiva da linguagem

Constantes

// defined constants: calculate circumference

#include <iostream>


#define PI 3.14159

#define NEWLINE '\n'

int main ()

{

Constantes

double r=5.0; // radius

double circle;

circle = 2 * PI * r;

cout << circle;

cout << NEWLINE;

return 0;

}

Constantes\nNewline\r carriage return\tTab\vvertical tab\bBackspace\f form feed (page feed)\aalert (beep)\aalert (beep)\' single quote (')

\"double quote (")

\?question mark (?)

\\backslash (\)

Operadores

● A partir do momento que possuimos variáveis nós podemos realizar operações com elas.

● Operador de atribuição– a = 5;

– c = 90;

Operadores

// assignment operator#include <iostream>using namespace std;int main (){ int a, b; // a:?, b:? a = 10; // a:10, b:? b = 4; // a:10, b:4 a = b; // a:4, b:4

Operadores

b = 7; // a:4, b:7

cout << "a:";

cout << a;

cout << " b:";

cout << b;

return 0;

}

Operadores

● Aritiméticos

+ addition- subtraction* multiplication/ division% modulo

Operadores

● Operadores compostos:

+=, =, *=, /=, %=, >>=, <<=, &=, ^=, |=

● Realizam a operação seguida de atribuição

Operadores// compound assignment operators#include <iostream>using namespace std;int main (){ int a, b=3; a = b; a+=2; // equivalent to a=a+2 cout << a; return 0;}

Operadores

● Incremento e Decremento (++, )

c++;

c+=1;

c=c+1;

Operadores

● Operadores de igualdade

==, !=, >, <, >=, <=

Ex:

(7 == 5) // evaluates to false.

(5 > 4) // evaluates to true.

(3 != 2) // evaluates to true.

(6 >= 6) // evaluates to true.

(5 < 5) // evaluates to false.

Operadores

● Operadores lógicos

!, &&, ||

Ex:

!(5 == 5) // evaluates to false because the expression at its right (5 == 5) is true.

!(6 <= 4) // evaluates to true because (6 <= 4) would be false.

!true // evaluates to false

!false // evaluates to true

Operadores

● Operador &&

a b a && b

true true true

true false false

false true false

false false false

Operadores

● Operador ||

a b a || b

true true true

true false true

false true true

false false false

Operadores

● Operador condicional ( ? )● Retorna um valor se a expressão é verdadeira e

outro valor se a expressão for falsa.● Sintaxe: condition ? result1 : result2

Ex:

7==5 ? 4 : 3 // returns 3, since 7 is not equal to 5.

7==5+2 ? 4 : 3 // returns 4, since 7 is equal to 5+2.

Operadores// conditional operator#include <iostream>using namespace std;int main (){ int a,b,c; a=2; b=7; c = (a>b) ? a : b; cout << c; return 0;}

Entrada e Saída básica

● Permite o usuário interagir com o sistema.● C++ usa streams para realizar entrada e saida

básica de forma sequencial, como no teclado, por exemplo.

● stream é um objeto onde o programa pode inserir ou extrair caracteres.

● O arquivo de cabeçalho IOSTREAM contem os objetos de entrada e saida padrão.


● Saída padrão > monitor● Objeto stream definido para acessar a saída: cout

Ex:

cout << "First sentence.\n ";

cout << "Second sentence.\nThird sentence.";


● Entrada padrão: teclado● Objeto stream definido: cin● Precisa ser seguido de uma variável

Ex:

int age;

cin >> age;

Entrada e Saída básica// i/o example

#include <iostream>


int main (){

int i;

cout << "Please enter an integer value: ";

cin >> i;

cout << "The value you entered is " << i;

cout << " and its double is " << i*2 << ".\n";

return 0; }


● cin e strings● cin pára quando encontra um espaço em branco● Só é possi entrar palavra por palavra● Solução: getline


// cin with strings

#include <iostream>

#include <string>


int main ()

{

string mystr;

cout << "What's your name? ";

getline (cin, mystr);


cout << "Hello " << mystr << ".\n";

cout << "What is your favorite team? ";

getline (cin, mystr);

cout << "I like " << mystr << " too!\n";

return 0;

}


● stringstream.● O arquivo de cabeçalho <sstream> define uma

classe chamada stringstream.● Permite tratar objetos strings como streams.● Pode ser utilizado para converter strings em int e

double


Ex:

// stringstreams

#include <iostream>

#include <string>

#include <sstream>


int main ()

{


string mystr;

float price=0;

int quantity=0;

cout << "Enter price: ";

getline (cin,mystr);

stringstream(mystr) >> price;

cout << "Enter quantity: ";

getline (cin,mystr);

stringstream(mystr) >> quantity;


cout << "Total price: " << price*quantity << endl;

return 0;

}

Estruturas de Controle

● Um programa não é limitado a uma sequencia linear de instuções.

● Pode haver bifurcações, repetição de código e tomada de decisão.

● Especificam como o programa deve reagir em determinadas circunstâncias.


● Com a adição de estruturas de controle segue um novo conceito: bloco.

● Bloco: Conjunto de instruções agrupadadas e deliminadas por colchetes {}

● Se o bloco for de apenas uma instrução podese otimir o {}


● if / else● If (condição) bloco de instruções● Se a condição é verdadeira o bloco de instruções

é executado.● Se a condição é falsa o bloco é ignorado e o

programa continua após o bloco condicional.


Exs.

if (x == 100)

cout << "x is 100";

if (x == 100){

cout << "x is ";

cout << x;

}


● Nós podemos especificar o que nós queremos que aconteça caso a condição não seja satisfeita. Para tal utilizamos a palavra reservada: else

Ex:

if (x == 100)

cout << "x is 100";

else

cout << "x is not 100";


● Concatenando instruções if + else

Ex:

if (x > 0)

cout << "x is positive";

else if (x < 0)

cout << "x is negative";

else

cout << "x is 0";


● Loops: tem o propósito de repetir o bloco de instruções um certo número de vezes ou enquanto uma condição não for estabelecida.

● Loop while● Sintaxe: while (condição) bloco de instruções


// custom countdown using while

#include <iostream>


int main ()

{

int n;

cout << "Enter the starting number > ";

cin >> n;


while (n>0) {

cout << n << ", ";

n;

}

cout << "FIRE!\n";

return 0;

}


● Loop: do .. while● Semelhante ao loop while, exceto que a condição

é testada depois da execução do bloco.● Garante que o bloco seja executado pelo menos

uma vez.


Ex.:

// number echoer

#include <iostream>


int main ()

{

unsigned long n;


do {

cout << "Enter number (0 to end): ";

cin >> n;

cout << "You entered: " << n << "\n";

} while (n != 0);

return 0;

}


● Loop: for● Sintaxe:

– for (inicialização; condição; incremento) bloco;

● Realização uma ação repetitiva com um contador que é inicializado e incrementado em cada iteração.


Ex.:

// countdown using a for loop

#include <iostream>


int main (){

for (int n=10; n>0; n) {

cout << n << ", ";

}


cout << "FIRE!\n";

return 0;

}


● Saltos de blocos● Break● Usando o break podemos deixar o loop for, se a

condição do mesmo não é satisfeita;● Podemos usar para terminar um loop infinito;● Forçar o fim antes do fim natural


Ex.:

// break loop example

#include <iostream>


int main ()

{

int n;

Estruturas de Controle for (n=10; n>0; n) {

cout << n << ", ";

if (n==3)

{

cout << "countdown aborted!";

break;

}

}

return 0;

}


● Continue● Faz o programa ignorar o restante do loop atual e

passa para a proxima iteração.● Ex.:

Estruturas de Controle// continue loop example#include <iostream>using namespace std;int main (){ for (int n=10; n>0; n) { if (n==5) continue; cout << n << ", "; } cout << "FIRE!\n"; return 0; }


● Goto● Permite fazer um salto para um outro ponto do

programa.● O destino do salto precisa ter um identificador

que é utilizado como argumento para o comando goto.

● O identificador válido é seguido por dois pontos (:).


Ex.:

// goto loop example

#include <iostream>


int main ()

{

int n=10;

loop:


cout << n << ", ";

n;

if (n>0) goto loop;

cout << "FIRE!\n";

return 0;

}


● Switch● Tem a função de checar muitas opções para poder

tomar uma decisão;● Pode ser usado no lugar de vários if else● Sintaxe:

Estruturas de Controleswitch (expression){

case constant1:

group of statements 1;

break;

case constant2:

group of statements 2;

break;

. . .

default:

default group of statements

}


switch (x) { case 1: cout << "x is 1"; break; case 2: cout << "x is 2"; break; default: cout << "value of x unknown"; }

if (x == 1) { cout << "x is 1"; }else if (x == 2) { cout << "x is 2"; }else { cout << "value of x unknown"; }

Funções

● Utilizando funções podemos estruturar nosso programa de forma mais modular.

● Função é um grupo de instruções que são executadas quando chamadas em algum ponto do programa.

● Sintaxe:– tipo nome ( parametro1, parametro2, ...)

{ instruções }

Funções

● Onde:– Tipo: Tipo de dado retornado pela função

– Nome: Identificador pelo qual será possivel chamar a função

– Parametros: Cada parametro consiste em um tipo de dado específico seguido por um identificador

– Instruções: Formam o corpo da função

Funções

Ex.:

// function example

#include <iostream>


int addition (int a, int b){

int r;

r=a+b;

return (r);

}

Funções

int main ()

{

int z;

z = addition (5,3);

cout << "The result is " << z;

return 0;

}

FunçõesEx.2:

// function example

#include <iostream>


int subtraction (int a, int b){

int r;

r=ab;

return (r);

}

Funçõesint main (){

int x=5, y=3, z;

z = subtraction (7,2);

cout << "The first result is " << z << '\n';

cout << "The second result is " << subtraction (7,2) << '\n';

cout << "The third result is " << subtraction (x,y) << '\n';

z= 4 + subtraction (x,y);

cout << "The fourth result is " << z << '\n';

return 0;

}

Funções

● Funções sem tipo: void● Função que exibe uma mensagem na tela● Ex.:

Funções

// void function example#include <iostream>using namespace std;void printmessage (){ cout << "I'm a function!";}int main (){ printmessage (); return 0;}

Funções

● Argumentos podem ser passador por valor ou por referência

● Até agora os argumentos foram passados por valor

int x=5, y=3, z;

z = addition ( x , y );

Funções

● Passamos os valores de x e y (5, 3) e não as variáveis x e y

● Os valores das variáveis a e b passam a ser 5 e 3● Modificações nos valores de a e b não modificam

os valores de x e y, pois apenas cópias dos valores foram passados para a função.

● Se quisermos que os valores de x e y sejam modificados precisamos passar os dados por referência

Funções

// passing parameters by reference

#include <iostream>


void duplicate (int& a, int& b, int& c){

a = a * 2;

b = b * 2;

c = c * 2;

}

Funções

int main ()

{

int x=1, y=3, z=7;

duplicate (x, y, z);

cout << "x=" << x << ", y=" << y << ", z=" << z;

return 0;

}

Funções

● Na declaração da função os tipos de dados de cada parametro são seguidos por um sinal &

● & indica que os paramentros são passados por referência

Funções

Ex.2:

// more than one returning value

#include <iostream>


void prevnext (int x, int& prev, int& next){

prev = x1;

next = x+1;

}

Funções

int main ()

{

int x=100, y, z;

prevnext (x, y, z);

cout << "Previous=" << y << ", Next=" << z;

return 0;

}

Funções

● Valores padrões em paramentros● Quando declaramos uma função podemos usar

valores default para os parametros● O valor default será usado se o argumento

correspondente for deixado em branco quando a função é chamada.

● Se os valores forem passados para a função, os valores default serão ignorados

Funções

// default values in functions

#include <iostream>


int divide (int a, int b=2){

int r;

r=a/b;

return (r);

}

Funções

int main ()

{

cout << divide (12);

cout << endl;

cout << divide (20,4);

return 0;

}

Funções

● Sobrecarga de funções ● Em C++ duas funções podem ter o mesmo nome,

se:– Possuírem tipo e ou número de parametros diferentes

FunçõesEx.:

// overloaded function

#include <iostream>


int operate (int a, int b){

return (a*b);

}

float operate (float a, float b){

return (a/b);

}

Funções

int main (){

int x=5,y=2;

float n=5.0,m=2.0;

cout << operate (x,y);

cout << "\n";

cout << operate (n,m);

cout << "\n";

return 0;

}

Funções

● Recursividade● Propriedade que as funções têm de chamase a si

mesmo.● Cálculo de fatorial● Ordenação

FunçõesEx.:

// factorial calculator

#include <iostream>


long factorial (long a){

if (a > 1)

return (a * factorial (a1));

else

return (1);

}

Funções

int main ()

{

long number;

cout << "Please type a number: ";

cin >> number;

cout << number << "! = " << factorial (number);

return 0;

}

Funções

● Declarando funções● Funções precisam ser declaradas antes de serem

chamadas● Até agora a função main era construído depois de

todas as outras funções● Solução: declarar as funções

Funções

Ex.:

// declaring functions prototypes

#include <iostream>


void odd (int a);

void even (int a);

Funçõesint main (){

int i;

do {

cout << "Type a number (0 to exit): ";

cin >> i;

odd (i);

} while (i!=0);

return 0;

}

Arrays

● Conjunto de elementos do mesmo tipo de dado● Localizados em regiões de memória contígua● Podem ser referenciados individualmente através

de um identificador

Arrays

● Declarando arrays– int billy [5];

● Inicializando arrays– int billy [5] = { 16, 2, 77, 40, 12071 };

● Acessando elemento– a = billy[2];

Arrays

Arrays

Ex.:

// arrays example

#include <iostream>


int billy [] = {16, 2, 77, 40, 12071};

int n, result=0;

Arraysint main ()

{

for ( n=0 ; n<5 ; n++ )

{

result += billy[n];

}

cout << result;

return 0;

}

Arrays

● Arrays multidimensionais● Declaração

– int jimmy [3][5];

Arrays

● Acessando elemento– int a = jimmy [1][3];

Arrays

Ex.:

#define WIDTH 5

#define HEIGHT 3

int jimmy [HEIGHT][WIDTH];

int n,m;

Arrays

int main (){

for (n=0;n<HEIGHT;n++)

for (m=0;m<WIDTH;m++)

{

jimmy[n][m]=(n+1)*(m+1);

}

return 0;

}

Arrays

● Gerar números aleatórios:– numero= rand() % valor_maximo;

● Precisa do arquivo de cabeçalho:– #include <stdlib.h>

Arrays

● Exercício:● Crie uma matriz quadrada 10x10● Insira todos os elementos randomicamente● Exiba o resultado da multiplicação dos elementos

da diagonal principal MENOS a multiplicação dos elementos da diagonal secundária da matriz

Arrays

● Dicas● Diagonal Principal: linha = coluna● Diagonal Secundária: (linha + coluna) =

(dimensao – 1)● Para percorrer a matriz use:

for (linha)

for (coluna)

Classes e Objetos

● Classe– Definem os atributos de um objeto

– Definem o que um objeto pode fazer

● Objetos– É a realização da classe

Classes e Objetos

Ex.:

class CRectangle {

int x, y;

public:

void set_values (int,int);

int area (void);

} ;

Classes e Objetos

● Modificadores de acesso● Private: Acessivel somente por membros da

classe.● Public: Acessivel de qualquer lugar onde o objeto

é visivel.

Classes e Objetos

// classes example#include <iostream>using namespace std;

class CRectangle { int x, y; public: void set_values (int,int); int area () {return (x*y);}};

Classes e Objetosvoid CRectangle::set_values (int a, int b) { x = a; y = b;}

int main () { CRectangle rect; rect.set_values (3,4); cout << "area: " << rect.area(); return 0;}

Classes e Objetos

● Construtor● Metodo utilizado para inicializar as variaveis de

um objeto● É chamado automaticamente quando o objeto é

criado● Precisa ter o mesmo nome da classe e não deve

ter nenhum dado de retorno

Classes e Objetos● Sobre carga de construtores// overloading class constructors#include <iostream>using namespace std;

class CRectangle { int width, height; public: CRectangle (); CRectangle (int,int); int area (void) {return (width*height);}};

Classes e ObjetosCRectangle::CRectangle () {

width = 5;

height = 5;

}

CRectangle::CRectangle (int a, int b) {

width = a;

height = b;

}

Classes e Objetos

int main () {

CRectangle rect (3,4);

CRectangle rectb;

cout << "rect area: " << rect.area() << endl;

cout << "rectb area: " << rectb.area() << endl;

return 0;

}

Classes e Objetos

● Herança● Permite criar classes que são derivadas de outras

classes● Inclui todas as caracteristicas da classe pai + suas

próprias● Para indicar herença utilizamos ( : )

– class CRectangle: public CPolygon

Classes e Objetos

● Ex.:

Classes e Objetos// derived classes#include <iostream>using namespace std;class CPolygon { protected: int width, height; public: void set_values (int a, int b); };void CPolygon::set_values (int a, int b){ width=a; height=b;}

Classes e Objetosclass CRectangle: public CPolygon { public: int area (); };

int CRectangle::area(){ return (width * height); }

class CTriangle: public CPolygon { public: int area (); };

Classes e Objetosint CTriangle::area(){

return (width * height / 2);

}

int main () {

int a, b, c, d;

cout << "Informe a base do retangulo: ";

cin >> a;

cout << "Informe a altura do retangulo: ";

cin >> b;

Classes e Objetos

cout << "Informe a base do triangulo: ";

cin >> c;

cout << "Informe a altura do triangulo: ";

cin >> d;

CRectangle rect;

CTriangle trgl;

Classes e Objetos

rect.set_values (a, b);

trgl.set_values (c, d);

cout << "Area do retangulo: " << rect.area() << endl;

cout << "Area do triangulo: " << trgl.area() << endl;

return 0;

}

Documents

Introdução à linguagem de programação C++glu.fcfrp.usp.br/tulio/materiais/c++.pdf · Pode haver bifurcações, repetição de código e