Programação II. Tipos Estruturados

Transcrição

1 Programação II Tipos Estruturados Parte 1: struct Parte 2: Ponteiros para Estrutura Estruturas e Memória Bruno Feijó Dept. de Informática, PUC-Rio

2 struct

3 Dados Compostos Até agora tipos simples: char, int, float,. Necessidade por dados compostos, por tipos estruturados Ex.: pontos no espaço 2D como um objeto (ou tipo) único Ponto X Y Ex.: registros de conta bancária Cliente Nome NoContaCorrente End Rua No Compl

4 Struct struct ponto float x; float y; typedef struct ponto Ponto; Ponto X Y struct ponto p; ou Ponto p; se definirmos "Ponto" como "struct ponto" operador de acesso (.): p.x = 10.0; p.y = 5.0; ou lendo do teclado: scanf("%f%f",&p.x,&p.y); // ou: &(p.x)

5 Estruturas Aninhadas struct ponto float x; float y; typedef struct ponto Ponto; y pt1 (1,1) pt2 (4,3) x struct retangulo Ponto pt1; Ponto pt2; typedef struct retangulo Retangulo; ou: struct retangulo struct ponto pt1; struct ponto pt2; Defina um objeto chamado tela (como sendo um retângulo) e estabeleça os valores do primeiro ponto da tela (pt1), conforme figura acima: Retangulo tela; tela.pt1.x = 1.0; tela.pt1.y = 1.0;

6 Exemplo Ponto dentro de Retângulo Sejam p um ponto e r um retângulo. Defina uma função que retorna 1 se p r e 0 caso contrário. Considere os tipos definidos no slide anterior. 3 2 r p 1 pt1 (1,1) #include <stdio.h> pt2 (4,3) struct ponto float x; float y; typedef struct ponto Ponto; struct retangulo Ponto pt1; Ponto pt2; typedef struct retangulo Retangulo; int pemret(ponto p, Retangulo r) return p.x >= r.pt1.x && p.x <= r.pt2.x && p.y >= r.pt1.y && p.y <= r.pt2.y; int main(void) Ponto p1 = 1, 1 Ponto p2 = 4, 3 Ponto p = 3.5, 1.5 Retangulo r; r.pt1 = p1; r.pt2 = p2; printf("%d\n", pemret(p, r)); return 0; }

7 typedef e struct em único comando evitar! Podemos ter definição simultânea: typedef struct ponto float x; float y; } Ponto; Mas, recomendamos definir typedef após (ou antes) struct. É bom ficarmos com a liberdade de definir struct em um módulo e o typedef em outro. Faremos isto, mais tarde no curso, em TAD (Tipo Abstrato de Dados).

8 Ponteiros para Estrutura

9 Ponteiro para Estrutura Se uma estrutura grande deve ser passada para uma função, geralmente é mais eficiente passar um ponteiro do que copiar a estrutura inteira. struct ponto * pp; Uma primeira forma de usar ponteiro para estrutura e pegar o endereço. Por exemplo: struct ponto a; struct ponto * pp; pp = &a; (*pp).x = 10.0 //. tem maior precedencia que * Alternativa de acesso: operador de acesso -> pp->x = 10.0; Exemplo: struct retangulo r, * rp; rp = &r; então, são equivalentes: r.pt1.x rp->pt1.x (r.pt1).x (rp->pt1).x Os valores dos componentes de uma estrutura podem ser definidos na inicialização ou através de scanf. Há várias maneiras de trabalhar com o ponteiro. Por exemplo: struct ponto a = 4.0,3.0 struct ponto a; struct ponto * pp; ou struct ponto * pp; pp = &a; pp = &a; printf("%f %f\n",pp->x,pp->y); scanf("%f%f",&pp->x,&pp->y); printf("%f %f\n",pp->x,pp->y);

10 Exemplo ponteiro como argumento de função Escreva função que imprime os valores da estrutura ponto através de seu ponteiro #include <stdio.h> struct ponto float x; float y; void imprime(struct ponto *); int main(void) struct ponto p; p.x = 4.0; p.y = 3.0; imprime(&p); return 0; } void imprime(struct ponto * pp) printf("%f %f\n", pp->x, pp->y); }

11 Exemplo Área Escreva função que retorna área de um retângulo. Defina um dos pontos diretamente a1 = } e o outro com o operador (.) #include <stdio.h> struct ponto float x; float y; struct retangulo struct ponto pt1; struct ponto pt2; float area(struct retangulo * pr); int main(void) struct ponto a1 = 1.0,1.0 struct ponto a2; struct retangulo r; } a2.x = 4.0; a2.y = 3.0; r.pt1 = a1; r.pt2 = a2; printf("%f\n", area(&r)); return 0; float area(struct retangulo * pr) return (pr->pt2.x - pr->pt1.x) *(pr->pt2.y - pr->pt1.y); }

12 Alocação Dinâmica struct ponto float x; float y; typedef struct ponto Ponto; typedef struct ponto * PPonto; Ponto p1; p1.x = 10.0; PPonto pp; pp->x = 10.0; Outra forma (com alocação dinâmica): Ponto * p; p = (Ponto *)malloc(sizeof(ponto)); p->x = 10.0;

13 Exemplo Estrutura Aluno usando Ponteiros Escreva um programa que primeiro lê o nome de um aluno e as suas duas notas P1 e P2 via teclado, colocando-os numa estrutura que contém um string e um vetor notas com dois floats. Depois escreva uma função que recebe um ponteiro para esta estrutura e retorna a média do aluno. Por fim, imprima nome e média no programa principal. Use três módulos (aluno.h, aluno.c e prog1.c) e decida onde colocar as definições de estrutura. Use typedef. Faça alocação dinâmica.

14 prog1.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include "aluno.h" int main(void) Aluno * p; Exemplo Estrutura Aluno usando Ponteiros - Solução struct aluno char nome[81]; float notas[2]; typedef struct aluno Aluno; float media(aluno * p); p = (Aluno *)malloc(sizeof(aluno)); // alternativa estatica: Aluno a; p = &a; printf("entre nome aluno: "); scanf(" %80[^\n]s",p->nome); printf("entre notas P1 e P2: "); scanf("%f%f",&p->notas[0],&p->notas[1]); printf("aluno= %s Media= %.2f\n",p->nome,media(p)); aluno.h } return 0; #include "aluno.h" aluno.c outra alternativa estática (inicializando): Aluno a = "Ana Paula",8,5} p = &a; float media(aluno * p) return (p->notas[0] + p->notas[1])/2; }

15 Estruturas e Memória

16 Definir, Declarar e Acessar uma Estrutura Primeiro nós definimos um novo tipo para o computador, e.g.: struct ex1 int a; int b; char c; Isto informa ao compilador o quão grande é a nossa struct e como os diferentes itens de dados (os membros da estrutura) são colocados na memória. mas isto NÃO ALOCA memória! Para alocar memória, nós temos que declarar uma variável usando o nosso novo tipo de dados, e.g. struct ex1 x; Depois disto, podemos acessar membros específicos desta variável: x.b = 5 x 5 x.c x.b x.a Os membros de uma estrutura são colocados na ordem especificada pela definição Ao passar uma estrutura como argumento de uma função, há uma cópia temporária custosa (porque é de toda a estrutura). Torna-se muito menos custoso passar um ponteiro (pois haverá a cópia de um simples endereço), e.g.: argumento é uma estrutura: float media(aluno p) argumento é um ponteiro para estrutura: float media(aluno * p) Lembre que p é uma variável temporária que vai morrer quando a função acabar.

17 Structure Padding O tamanho em bytes de uma estrutura nem sempre é a soma dos tamanhos isolados dos seus membros. Por exemplo, struct ex1 int a; int b; char c; char d; float e; ocupará 16 bytes, ao invés de = 14 bytes. Se mudarmos a ordem dos membros da estrutura, o gasto de bytes pode até aumentar: Por exemplo, struct ex1 int a; char c; int b; char d; float e; ocupará 20 bytes. teste com sizeof(struct ex1)! A arquitetura de um computador é otimizada para a leitura de 4 bytes por vez (em computadores de 32 bits) ou 8 bytes por vez (em máquinas de 64 bits). Desta maneira, o compilador coloca bytes vazios para completar este empacotamento dos membros de uma estrutura. Isto é chamado de structure padding. struct ex1 int a; int b; char c; char d; float e; a b c d e pad struct ex1 int a; int b; char c; char d; float e; a c b d e Em alguns compiladores (e.g. Visual Studio), você pode impor empacotamento diferente, usando diretivas #pragma Mas não as use neste curso pad1 pad2