Fundamentos de Programação

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1 Fundamentos de Programação ET42G Aula 21 Prof. Daniel Cavalcanti Jeronymo Conversão de tipos. Alocação dinâmica de memória. Recursão. Criação de bibliotecas, arquivos de cabeçalhos e variáveis globais. Programação modular. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Engenharia Eletrônica 2º Período /39

2 Conversão de tipos. Plano de Aula Alocação dinâmica de memória. Recursão. 2/39

3 Conversão de tipos (type casting) Conversão de tipos Utilizado para tratar um tipo de dado como outro tipo Pode resultar em perda de informação Implícita Promoção de inteiros, promoção de double, etc Explícita Operador de conversão 3/39

4 Implícita Conversão de tipos Se necessário tipos são convertidos para supertipos (menor para maior) Atribuição de valores e operações sofrem promoção de inteiros: char a = 30, b = 40, c = 10; char d = (a * b) / c; printf("%d ", d); Porque não ocorre overflow em d? O mesmo ocorre em comparações: double d = 1.0; int i = 0; if (d > i) printf("maior!\n"); else printf("menor!\n"); 4/39

5 Implícita Conversão de tipos Cuidado! unsigned int maior = 10; int menor = -1; if (maior > menor) printf("maior!\n"); else printf("menor!\n"); 5/39

6 Explícita Conversão de tipos Uso do operador (tipo) Força o tratamento de uma variável ou expressão como um determinado tipo Como corrigir o exemplo anterior utilizando o operador? 6/39

7 Explícita Conversão de tipos Cuidado aqui também! O que ocorre se o conteúdo de maior for superior a INT_MAX? unsigned int maior = 10; int menor = -1; if ((int)maior > menor) printf("maior!\n"); else printf("menor!\n"); 7/39

8 Explícita Conversão de tipos Forçando um erro unsigned int maior = INT_MAX+1; int menor = -1; printf("%u\n", maior); if ((int)maior > menor) printf("maior!\n"); else printf("menor!\n"); 8/39

9 Explícita Conversão de tipos O comportamento do código abaixo não é intuitivo Como arrumá-lo? int x = 9, y = 10; float z = x/y; printf("%f\n", z); 9/39

10 Explícita Conversão de tipos Qual o problema da solução abaixo? int x = 9, y = 10; float z = (float)(x/y); printf("%f\n", z); 10/39

11 Alocação dinâmica Alocação dinâmica de memória Gerenciamento manual de memória na heap Heap Espaço de memória dedicado para alocação dinâmica Armazenamento livre 11/39

12 Bloco de memória (relembrando) Alocação dinâmica de memória Já foi visto em vetores Região contígua de memória A[0] A[1] A[2] A[3]... Antes o gerenciamento era automático (na pilha) Nessa aula: manual (na heap) 12/39

13 Relembrando alguns conceitos: Alocação dinâmica de memória Escopo define a disponibilização de nomes /* "bla" - escopo de programa */ void bla() {} /* "a" - escopo de protótipo */ void bli(int a); /* "ble" - escopo de arquivo */ static void ble() { /* "i" - escopo de bloco */ int i; } /* "label" - escopo de função */ label: printf("algo!"); 13/39

14 Relembrando alguns conceitos: Alocação dinâmica de memória Tempo de vida período de tempo em que o espaço alocado de uma variável é válido: estático, automático e dinâmico Visibilidade define se uma variável pode ser acessada ou não /* "i" externo, visível nesse bloco */ int i = 10; { } /* "i" interno, visível nesse bloco */ /* "i" externo não é visível nesse bloco */ int i; /* "i" externo é visível nesse bloco */ /* "i" interno não existe mais */ 14/39

15 Gerenciamento automático limitações Alocação dinâmica de memória Necessário conhecer o tamanho do bloco de memória a ser alocado em tempo de compilação (vetores) A pilha tem tamanho limitado Variáveis na pilha Tempo de vida automático, dependente do escopo de declaração 15/39

16 Gerenciamento manual Alocação dinâmica de memória Biblioteca: stdlib.h Funções: malloc, realloc, free, calloc 16/39

17 Gerenciamento manual alocação Alocação dinâmica de memória void* malloc(size_t size); Aloca um bloco de size bytes na memória, retornando um ponteiro para o início do bloco. O conteúdo do bloco não é inicializado. Se size for zero, comportamento indefinido. Em caso de sucesso retorna um ponteiro para o início do bloco alocado. Em caso de falha retorna NULL. 17/39

18 Gerenciamento manual realocação void* realloc(void* ptr, size_t size); Alocação dinâmica de memória Redefine o bloco de memória de ptr para um novo tamanho de size bytes. Pode mover o bloco de memória para um novo endereço. Conteúdos são preservados na realocação. Se ptr for NULL, se comporta como malloc. Se size for zero, se comporta como free. (ANSI C - comportamento diferente na nova especificação) Em caso de sucesso retorna um ponteiro para o início do novo bloco ou NULL em caso de falha ou dealocação. 18/39

19 Gerenciamento manual dealocação Alocação dinâmica de memória void free(void* ptr); Libera (dealoca) um bloco de memória alocado por malloc ou realloc. Se ptr não apontar pra um endereço válido de memória, o comportamento é indefinido. Se ptr for NULL não faz nada. 19/39

20 Gerenciamento manual exemplo automático vs manual (dinâmico) Alocação dinâmica de memória Vetor alocado na pilha (automático): int vetor[10]; Vetor alocado na heap (dinâmico): int* vetor = malloc(10 * sizeof(int)); 20/39

21 Gerenciamento manual Alocação dinâmica de memória Memória alocada dinamicamente persiste até ser liberada Problema de vazamento de memória (memory leak) Memória alocada deve ser liberada! 21/39

22 Erros comuns: Alocação dinâmica de memória Memory leak Null pointer Dangling pointer Wild pointer Double free 22/39

23 Recursão: Recursão Laços (loops) utilizando funções que chamam a si mesmas unsigned int conta(unsigned int n) { printf("%u\n", n); return conta(n+1); } int main() { conta(0); } 23/39

24 Recursão: Observando em que direção a pilha e a heap crescem Recursão void overflow() { int n1; int* n2 = (int*)malloc(sizeof(int)); printf("%p %p\n", &n1, n2); overflow(); } int main() { overflow(); } 24/39

25 Recursão Exercício Recursão Crie um programa que calcula o enésimo elemento da sequência de Fibonnaci utilizando recursividade 25/39

26 Arquivos de cabeçalhos. Plano de Aula Criação de bibliotecas. Programação modular. Variáveis globais. 26/39

27 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Arquivos de cabeçalho (header) Arquivos de cabeçalhos Arquivos contendo declarações (nomes/identificadores e tamanhos) Promovem encapsulação Auxiliam a reutilização de código 27/39

28 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Arquivos de cabeçalho (header) Arquivos de cabeçalhos A extensão.h é uma convenção, ajuda a identificar arquivos de cabeçalho O arquivo de cabeçalho pode ter qualquer extensão e/ou nome, desde que não haja conflitos 28/39

29 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Arquivos de cabeçalho (header) Arquivos de cabeçalhos São incluídos em arquivos de código pela diretiva de préprocessamento include Exemplo: #include <stdio.h> algo.h #include <algo.h> A diretiva substitui sua linha pelo conteúdo do arquivo 29/39

30 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Bibliotecas Criação de bibliotecas Agrupam funcionalidades relacionadas a alguma tarefa Podem ser estáticas ou dinâmicas Exemplos: stdio.h biblioteca de entrada e saída string.h biblioteca de manipulação de strings 30/39

31 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Bibliotecas Criação de bibliotecas Podem ser definidas em um único arquivo de cabeçalho Mais comum, a combinação de: arquivo de cabeçalho (declarações) arquivo de código (definições) Bibliotecas muito grandes contém múltiplos arquivos de cabeçalhos e códigos 31/39

32 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Módulo Programação modular Construção abstrata não tem definição precisa Possui uma interface bem definida (entradas e saídas) e um propósito (executa uma tarefa) Independente contém em si mesmo toda a sua funcionalidade (auto-contido) Intercambiável pode ser trocado e reutilizado 32/39

33 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Divisão do código em módulos Programação modular Cada módulo resolve um problema específico Dividir e Conquistar 33/39

34 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Vantagens Programação modular Módulos podem ser escritos e testados separadamente unit tests! Módulos podem ser reutilizados, reduzindo o tamanho do programa Grandes projetos podem ser desenvolvidos paralelamente 34/39

35 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Vantagens Programação modular Abstração: O módulo esconde detalhes de solução da tarefa Não é necessário saber como o módulo faz algo, apenas que ele faz algo Interface e propósito bem definidos 35/39

36 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Princípio fundamental Separação de Conceitos Programação modular Do inglês Separation of Concerns (SoC) Cada seção do programa atende um aspecto de funcionalidade Encapsulação de informação 36/39

37 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Revisando as ferramentas disponíveis: Programação modular Funções Resolvem tarefas específicas Bibliotecas Agrupam funções relacionadas a alguma tarefa 37/39

38 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Tempo de vida persistem ao longo do tempo de vida do programa Variáveis globais Visibilidade podem ser extern, visíveis a todas as unidades de compilação, ou static, visíveis apenas a uma unidade São declaradas e definidas no escopo global 38/39

39 Cabeçalhos Bibliotecas Módulos Globais Prática Como criar uma biblioteca para a APS? Prática O que estou tentando resolver? (propósito) Quais as saídas e entradas esperadas? (interface) 39/39