Laboratório de Programação Prof. Oscar Luiz Monteiro de Farias [email protected]

Laboratório de Programação

Prof. Oscar Luiz Monteiro de Farias

[email protected]

Ementa:

Equivalente ao sumário do livro:

The C Programming Language, Second edition.

Autores: Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie

Bibliografia The C Programming Language, Second edition.

Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie.

Internet hyperlinks

Capítulo 1

Sucinta introdução à linguagem C Analisar programas em C com os elementos

essenciais da linguagem: Variáveis e constantes Aritmética Fluxo de controle Funções Rudimentos de E/S

Primeiro programa

Imprima as palavras:“hello, world”

Primeiro programa – obstáculos

Aonde criar o texto do programa? Como compilá-lo? Como carregá-lo? Como executá-lo? Aonde e como ver o resultado de sua execução?

Código de helloworld.c

#include <stdio.h>

main()

{

printf("hello, world\n");

}

---------------------------

prog01-chap01-pg09.c

Etapas:

Usar um editor (ex. gedit) para criar o texto do programa, salvando-o no arquivo helloworld.c

Compilar o programa (usamos o compilador gcc)

$ gcc helloword.c -o nome_do_executavel <enter>

Executar o programa

$ nome_do_executavel <enter> Verificar a saída no terminal

Integrate Development Environment

Para facilitar o desenvolvimento de programas:

• Netbeans http://netbeans.org/

• Eclipse http://www.eclipse.org/

• Anjuta http://www.anjuta.org/

• Geany http://www.geany.org/

• Code::Blocks http://www.codeblocks.org/

• …

Programas em C

Um programa consiste de funções e variáveis As funções contêm comandos que especificam

as operações a serem realizadas As variáveis armazenam os valores usados nas

operações delas resultantes main () é uma função especial. É o entry-point

de execução do programa. Os programas em C iniciam aí a sua execução. Todo programa deve ter uma função main ().

Detalhes do primeiro programa

#include <stdio.h>

informa ao compilador para incluir informações da biblioteca padrão de E/S.

Os parênteses após o nome da função (ex. main (...)) delimitam a lista de argumentos.

Os comandos de uma função são delimitados por chaves → { statement }

Invoca-se uma função, indicando-se o nome da função, seguido da lista de argumentos delimitada por parênteses. Ex. printf(“helloworld\n”);

prog02-chap01-pg12 (1)

Comentário: quaisquer caracteres situados entre /* e */ são ignorados pelo compilador

Podem aparecer em qualquer lugar do programa aonde seja válido um espaço em branco, uma marca de tabulação ou uma nova linha.


Em C deve-se declarar todas as variáveis antes de usá-las;

Normalmente no início das funções e antes de qualquer comando executável;

A declaração indica o nome e o tipo da variável; Os valores assumidos por um determinado tipo

(ex. int) depende das características de hardware da máquina;


Alguns tipos de dados básicos em C: int -16bits -32768<=valor<=32767 float - 32 bits - com pelo menos 6 dígitos

significativos 10-38 <=valor<=10+38

char - um único byte - caracter short - inteiro curto long - inteiro longo double – ponto flutuante com dupla precisão A faixa de valores assumidos depende do hw;


Outros tipos de dados em C: Vetores Estruturas Pointers Funções

Em C os comandos individuais são terminados por ;


Semântica do loop while

while (fahr <= upper) {

statement

} A condição entre parênteses é testada. Se verdadeira, o

corpo do while é executado. A condição é novamente testada, e se verdadeira, o corpo do while é executado novamente, e assim por diante... Quando a condição se tornar falsa o corpo do while não será executado e a execução continuará no comando que se segue ao loop.


A organização lógica do programa é enfatizada pela identação (não faz parte da linguagem);

Facilita o entendimento dos programas; Recomendações: um comando por linha / deixar

espaços em torno dos operadores; Na divisão entre inteiros o resultado é truncado.

Assim 2/3 = 0;


printf é uma função geral de conversão de formatos. Seu primeiro argumento é uma cadeia de caracteres a ser impressa, onde cada sinal %

indica aonde um dos outros argumentos (segundo, terceiro, …) deverá ser substituído, e também sob que formato deverá ser impresso.

%d – inteiro decimal %s – cadeia de caracteres %f – ponto flutuante


O comando for (outra forma de loop) for (expr1; expr2; expr3)

statement

É equivalente a:

expr1;

while (expr2) {statement

expr3;

}


expr1 é executada uma vez, antes do loop ser iniciado;

expr2 é o teste ou condição para o controle do loop;

expr3 corresponde ao passo de incremento e eventalmente altera o valor de expr2, podendo ocasionar o fim do loop;


Escolhendo entre os loops while e for:

for é mais apropriado para loops nos quais a inicialização e incrementos são comandos simples e logicamente relacionados, pois é mais compacto que o while e mantém os comandos de controle do loop juntos e no mesmo local.


O uso de números mágicos em um programa não é boa prática de programação (ex. 0, 300, 20, etc.)

Dificultam o entendimento do código Difíceis de serem alterados de forma

sistemática Solução: substituí-los por nomes simbólicos ou

constantes simbólicas


# define nome texto substituto

…

# define LOWER 0 /* lower limit of table */

#define UPPER 300 /* upper limit */

#define STEP 20 /* step size */ LOWER, UPPER e STEP são constantes simbólicas e

não variáveis Por convenção são escritos em MAIÚSCULAS para

serem facilmente identificados

Entrada e Saída de caracteres (i) No modelo de E/S suportado pela biblioteca

padrão o texto de E/S é manipulado como um fluxo de caracteres, não importando a sua origem ou destino.

Um fluxo de texto é uma seqüência de caracteres particionada em linhas.

Cada linha consiste em zero ou mais caracteres seguidos por um caracter de nova linha (\n)

A biblioteca é responsável por fazer com que cada linha da E/S esteja de acordo com o modelo.

Entrada e Saída de caracteres (2)

A biblioteca padrão dispõe de uma série de funções para E/S

As mais simples são: getchar e putchar getchar – lê o próximo caracter de entrada do

fluxo de texto e o retorna como seu valor Após c = getchar (); a variável c contém o

caracter lido O fluxo de textos de entrada normalmente tem

origem no teclado, mas pode vir de arquivos.

Entrada e Saída de caracteres (3)

putchar (c) imprime um caracter (coloca-o no fluxo de saída) a cada vez que é invocada

O fluxo de saída é normalmente direcionado para o terminal

O valor impresso é o conteúdo de c, sob a forma de um inteiro

Invocações a putchar e a printf podem ser intercaladas e a saída corresponderá à ordem de invocação das funções

prog06-chap01-pg18.c (1)

Programa que copia a entrada (teclado) para a saída (terminal), um caracter por vez

read a character

while (charater is not end-of-file indicator)

output the character just read

read a character


O operador != significa não é igual a O caracter que aparece na tela é armazenado

internamente apenas como um padrão de bits O tipo char foi desenvolvido para armazenar o padrão

de bits correspondente a um caracter Em C pode-se usar um tipo int para esta finalidade O programa usa int para distingüir quando não há mais

caracteres na entrada. Neste caso, getchar retorna EOF, um valor distinto de qualquer caracter real

EOF é um inteiro definido em <stdio.h>

prog07-chap01-pg19.c Segunda versão do programa que copia a entrada

(teclado) para a saída (terminal), um caracter por vez Entrada centralizada Mais fácil de se ler (para os programadores em C) Os parênteses envolvendo a atribuição (c =

getchar()) são necessários, pois a precedência de != é superior à de =.

Efeito não desejado de se atribuir a c o valor 0 ou 1, dependendo se a invocação a getchar encontrou ou não o fim de arquivo.

prog08-chap01-pg19.c Programa que conta quantos caracteres há no texto de

entrada Operador ++, que significa incremento de um ++nc é equivalente a nc = nc + 1 ++nc é diferente de nc++, embora ambos incrementem

c de um O tipo long representa inteiros que ocupam pelo menos

32 bits (em algumas máquinas o valor de um int é no máximo de 32767)

%ld informa a printf que o argumento correspondente é um long


Outra versão do programa que conta quantos caracteres há no texto de entrada

Possibilita contar muito mais caracteres, por armazenar o número de caracteres lidos em um double (ponto flutuante de dupla precisão)

A contagem dos caracteres é realizada na definição das condições de contorno do for e não em seu corpo

As regras do C exigem que o comando for tenha um corpo. No caso, o comando nulo: ;


Programa para contar quantas linhas há no texto de entrada.

Lembra que em C um fluxo de texto é uma seqüência de caracteres particionada em linhas.

Cada linha consiste em zero ou mais caracteres seguidos por um caracter de nova linha (\n)

Assim, contar linhas, é equivalente a contar o numero de caracteres de new line (\n) no texto de entrada.


O comando if

if (condition)

statement Significado do if

A condição entre parênteses é testada. Se verdadeira, executa statement (ou grupo de statements entre chaves)

== é a notação de C para “é igual a” = é a notação de C para o comando de atribuição


Um caracter escrito entre aspas simples – 'c' - representa um valor inteiro igual ao valor numérico do caracter no conjunto de caracteres da máquina (constante de caracter).

'A' é uma constante de caracter. No conjunto de caracteres ASCII seu valor é 65, a representação interna do caracter A.

O valor de '\n' é 10 em ASCII. '\n' representa um único caracter (lembrar da

seqüência de escape).

prog11-chap01-pg21.c (1) Programa para contar linhas, palavras e caracteres Uma palavra é qualquer seqüência de caracteres que

não contém um caracter de espaço, tabulação ou nova linha.

Versão simplificada do programa wc do unix. nl = nw = nc = 0; /* atribui às três variáveis o

valor zero */ Uma atribuição tem um valor e é associativa, da direita

para a esquerda. Equivalente a nl = (nw = (nc = 0));

prog11-chap01-pg21.c (2) O operador || significa o ou lógico Analogamente && significa o e lógico As expressões conectadas por && ou || são avaliadas da

esquerda para a direita. A avaliação terminará assim que a veracidade ou falsidade for conhecida.

Forma geral do comando else

if (expression)

statement1

else

statement2

statementi

pode ser {statementi*}

Vetores em C

Indica uma coleção de variáveis do mesmo tipo, referenciada por um nome comum.

O acesso a um elemento específico dentro desta coleção de variáveis se dá através de um índice.

Ex.: int ndigito[10]; ndigito[i] Em C, os subscritos (índices) dos vetores

sempre iniciam de 0 (zero). Um subscrito pode ser qualquer expressão

inteira, variável inteira ou constante inteira.


Programa para contar o número de ocorrências de cada dígito, de caracteres de espaço em branco (space, tab, new line) e de todos os outros caracteres.

Usa um vetor – int ndigito[10] - para armazenar o número de ocorrências de cada dígito.

O programa usa propriedades da representação em caracteres dos dígitos.

Se o caracter armazenado em c é um dígito o seu valor numérico é c – '0'

Decisões múltiplas em C (1)

if (condition1)

statement1

else if (condition2)

statement2

...

...

else

statementn+1

Decisões múltiplas em C (2) As condições são avaliadas em ordem, a partir do topo,

até que uma das condições (conditioni )seja satisfeita;

nesse ponto statementi é executado e a construção

inteira é terminada. (statementi pode representar vários

statements envolvidos por chaves). Se nenhuma das condições for satisfeita, o statement

n após o else é

executado, se houver. Se o else e statementn forem

omitidos nenhuma ação é tomada. Alternativa para decisões múltiplas: o comando switch.


C não possui operador de exponenciação. O programa define uma função power(m, n) que

eleva um inteiro positivo m à potència inteira positiva n.

Biblioteca padrão: pow(x, y) Protótipo → int power(int m, int n);

parâmetros


argumentos

printf("%d %d %d\n", i, power(2,i), power(-3,i));

parâmetros

int power(int base, int n)

{ … }

Funções (1)

Forma de se encapsular alguma computação. Equivalente a uma sub-rotina ou função em

Fortran e a procedure ou função em Pascal. Idéia: não se preocupar como uma tarefa é

realizada e sim o que é realizado. Permite efetuar a decomposição de uma grande

tarefa em várias tarefas menores. Essencial no desenvolvimento de sistemas mais

complexos.

Funções (2) Forma geral de definição de uma função:

tipo-retornado nome-da-função (lista de

declarações de parâmetros)

{

declarações

statements

} As definições de funções podem aparecer em qualquer

ordem em um único arquivo fonte ou em arquivos diversos.

Funções (3) Protótipo de função: declaração que deve

combinar com a definição da função. Envolve apenas

tipo-retornado nome-da-função (lista de declarações de parâmetros);

Parâmetro (argumento formal): variável nomeada na lista entre parênteses em uma definição de função.

Argumento (argumento real): variável ou valor usado na invocação (chamada) de uma função.

Funções (4)

Os nomes dos parâmetros e argumentos não precisam ser idênticos.

Os nomes dos parâmetros são opcionais no protótipo da função.

A função retorna o seu valor (que é de um tipo especificado) por meio de um comando

return expressão; Uma função não precisa retornar um valor.

Neste caso, o tipo-retornado é void.

Funções (5) return; faz com que o controle, mas não um valor,

seja retornado ao trecho de código que invocou a função. Equivalente a chegar a }, o delimitador de fim da função.

main é uma função e pode possuir um comando return ao seu final (retorna um valor ao ambiente em que o programa em C foi executado.

Código de retorno 0 → término normal. Código de retorno != 0 → indica situações incomuns

ou erros.

Funções (6)

Diferenças da definição e declaração de funções entre o ANSI C e as versões anteriores de C

(ver prog13a-chap01-pg28.c). Os parâmetros são nomeados entre parênteses -

( ) - e os seus tipos são declarados antes do abre-chave - { .

No protótipo da função não era permitido a declaração dos tipos de parâmetros (resultado: o compilador não tinha como checar se a invocação da função estava correta).

Funções - call by value (1)

Chamadas por valor (call by value)

é fornecida à função uma cópia dos argumentos em variáveis temporárias (os parâmetros), de tal forma que os valores das variáveis no trecho do programa que invocou a função não são alterados.

Logo, em C, uma função chamada não pode alterar o valor de uma variável na função que a invoca. Só pode alterar os valores da sua própria cópia.

Funções - call by value (2)

Call by value é uma vantagem → propicia o encapsulamento do código da função, evitando reflexos nas variáveis do código que invoca a função.

Os parâmetros comportam-se como variáveis locais à função que foi invocada.

São inicializados com os valores assumidos pelos argumentos no trecho do código que invocou a função (ver prog14-chap01-pg28.c).

Funções - call by reference

Em C, quando necessário, é possível a uma função, alterar o valor de uma variável na função que a invoca.

Na invocação da função deve-se fornecer, como argumento, o endereço da variável a ser alterada (pointer para a variável).

A função invocada deve declarar, como parâmetro um pointer e deve referenciar indiretamente o valor da variável.

Funções – vetores como argumentos

Quando o nome do vetor é usado como argumento, o valor passado à função é o local ou endereço de início do vetor.

Não há uma cópia para os elementos do vetor. A função pode ter acesso e alterar qualquer

elemento do vetor com o uso de subscritos.

Constante do tipo cadeia de caracteres

Para armazenar a constante ''dia\n'' o compilador C cria um vetor com um '\0', ao seu final.

d i a \n \0


Programa para ilustrar o uso de vetores de caracteres e funções que o manipulam

Lê um conjunto de linhas e imprime a maior delas.

while (there's another line)

if (it's longer than the previous longest)

(save it)

(save its length)

print longest line


Desenvolver uma função getline para obter a próxima linha de entrada

getline deve ser útil em outros contextos getline retorna o tamanho da linha obtida,

ou zero, se for encontrado o fim de arquivo Lembrar que zero não é um tamanho

válido para uma linha, pois, mesmo uma linha-vazia possui o caracter de new line - \n


A maior linha encontrada até o momento deve ser salva em algum lugar.

Desenvolver a função copy, para copiar a nova linha (no caso de ser maior que a anterior) para um local seguro.

Na função main deve-se ter um código para controlar getline e copy.

Os protótipos das funções getline e copy são declarados no início do arquivo, anterior à função main.


main e getline trocam informações por intermédio de um par de argumentos/parâmetros e pelo valor retornado por getline.

Getline declara os parâmetros em

int getline(char s[], int lim)

o primeiro parâmetro s é um vetor. Seu tamanho não é necessário em getline, pois já foi definido em main.

O valor retornado por getline é um int (o tamanho da linha obtida),


O tipo retornado por copy é void, indicando explicitamente que nenhum valor é retornado.

getline insere o caracter ' \0' ao final do vetor, para sinalizar o fim da cadeia de caracteres (mesma convenção utilizada pelo compilador C nas constantes do tipo cadeia de caracteres).

A especificação de formato %s em printf sinaliza que o argumento correspondente deve ser uma cadeia de caracteres.

Testando o tamanho retornado por getline e o último caracter retornado no vetor, main poderia determinar se a linha obtida é maior que um valor máximo pré-determinado e prosseguir da forma desejada (ignorou-se esse caso).

Variáveis externas e escopo (1)

prog16-chap01-pg32.c As variáveis declaradas em uma função são

privativas ou locais à função. Outras funções não têm acesso a elas (isto vale

também para as variáveis declaradas em main). Cada variável local a uma função existe somente

enquanto a função está ativa e deixa de existir quando a função termina.

Por isso são também conhecidas como variáveis automáticas.


As variáveis automáticas devem ser explicitamente inicializadas a cada chamada.

É possível definir-se variáveis externas a todas as funções – as variáveis globais.

Elas são visíveis a todas as funções e podem ser por elas alteradas.

As variáveis externas são permanentes e retêm os seus valores entre as diversas chamadas a uma função.


Tornam o programa mais acoplado, o que dificulta alterações futuras e a própria compreensão do programa (lembrar que o todo é maior que as partes).

Uma variável externa deve ser definida exatamente uma vez, fora de qualquer função. Isto aloca área de armazenamento para ela.

Cada função que desejar ter acesso à variável externa deve declará-la explicitamente com extern ou implicitamente pelo contexto.


Antes que uma função possa usar uma variável externa, o nome da variável deve tornar-se conhecido pela função.

Uma alternativa é inserir uma declaração extern na função

extern char line[], longest[]; Em certos casos pode-se omitir a declaração

extern. Ex.: se a definição da variável extern ocorrer no

arquivo-fonte antes do seu uso na função.

Variáveis externas e escopo (5) Uma prática comum é inserir a definição de todas as

variáveis externas no início do arquivo fonte e omitir as declarações extern dentro das funções.

Se o programa está distribuído por vários arquivos fontes e uma variável extern é definida em arquivo1 e usada em arquivo2 e arquivo3, então as declarações extern em arquivo2 e arquivo3 são necessárias.

Uma alternativa é concentrar todas as declarações extern em um arquivo separado (header) e incluí-lo por um #include no início de cada arquivo fonte.

#include ''myheader.h''


Definição – refere-se ao local aonde se cria a variável ou se destina área de armazenamento para a mesma.

Declaração – refere-se ao local em que a natureza da variável é estabelecida (seu tipo), mas não há alocação de área para a mesma.

A keyword void deve ser usada em lista explicitamente vazias. Tem a ver com a checagem de argumentos nos compiladores e a compatibilidade com versões mais antigas do C.

Documents

Laboratório de Programação Prof. Oscar Luiz Monteiro de Farias [email protected]