Declarações. Variáveis e Classe de Memória

Transcrição

1 Declarações Variáveis e Classe de Memória

2 Objetivo Aprender: a forma geral de DECLARAÇÕES de VARIÁVEIS em C a noção de CLASSE de MEMÓRIA associada a uma VARIÁVEL 2

3 Variáveis VARIÁVEIS são abstrações de locais de armazenamento de dados. Os dados armazenados em uma VARIÁVEL podem mudar ao longo da execução de um programa. Daí o nome VARIÁVEL. Variáveis podem ser declaradas tanto fora quando dentro de funções. No primeiro caso as variáveis são ditas GLOBAIS; no segundo caso, LOCAIS. 3

4 Variáveis 4 Uma VARIÁVEL possui dois atributos principais: um TIPO de DADO : determina o significado dos valores achados em uma VARIÁVEL. uma CLASSE de MEMÓRIA (ou CLASSE de ARMAZENAMENTO) : determina o tempo de vida e a área de memória na qual a VARIÁVEL é alocada. Variáveis também podem ter: um TIPO de ACESSO : determinam a maneira como as variáveis podem ser acessadas ou modificadas.

5 Declaração de Variáveis Em C, uma DECLARAÇÃO de VARIÁVEL assume a seguinte forma geral: ESPEC-DECLARAÇÃO DECLARADOR-1 = INICIALIZADOR-1,..., DECLARADOR-n = INCIALIZADOR-n; Onde: ESPEC-DECLARAÇÃO e cada DECLARADOR-i são obrigatórios; cada = INICIALIZADOR-i é opcional. 5

6 Declaração de Variáveis ESPEC-DECLARAÇÃO é uma sequência composta de pelo menos um dentre três categorias de ESPECIFICADOR: ESPECIFICADOR do TIPO de DADO; int, char, float, double e seus MODIFICADORES long, short, signed e unsigned ESPECIFICADOR da CLASSE de MEMÓRIA; auto, register, static e extern ESPECIFICADOR do TIPO de ACESSO; const e volatile 6

7 Declaração de Variáveis A forma mais simples de um DECLARADOR é um IDENTIFICADOR. Nesta aula, iremos considerar como DECLARADOR apenas IDENTIFICADORES. Um INICIALIZADOR, de maneira geral, consiste em uma EXPRESSÃO. 7

8 Ambientes de Execução em C Em C, há quatro locais onde uma variável pode ser alocada: na ÁREA de DADOS ESTÁTICA (código de programa, variáveis pré-alocadas) na PILHA de EXECUÇÃO (retorno de funções, argumentos de funções...) em REGISTRADORES (acesso rápido, préalocado) no HEAP (memória dinâmica) 8

9 9 Um programa C na memória

10 Especificadores da Classe de Memória Em C, há quatro PALAVRAS RESERVADAS que funcionam como ESPECIFICADORES da CLASSE de MEMÓRIA durante a DECLARAÇÃO de uma VARIÁVEL: auto - define variáveis automáticas na PILHA de EXECUÇÃO são sempre variáveis locais a um BLOCO e que são descartados na saída do BLOCO; register - define variáveis automáticas em REGISTRADORES são sempre variáveis locais a um BLOCO e que são descartados na saída do BLOCO; 10

11 Especificadores da Classe de Memória static podem ser variáveis locais a um BLOCO ou externas a todos os BLOCOS retêm seus valores durante toda execução do programa pois são alocadas na ÁREA de DADOS ESTÁTICA quando em DECLARAÇÕES LOCAIS, DEFINE variáveis estáticas (escopo de BLOCO) quando em DECLARAÇÕES GLOBAIS, DEFINE variáveis estáticas com ligação interna (escopo de UNIDADE DE COMPILAÇÃO) 11

12 Especificadores da Classe de Memória extern podem ser variáveis locais a um BLOCO ou externas a todos os BLOCOS quando em DECLARAÇÕES LOCAIS, DECLARA variáveis estáticas que foram definidas fora do BLOCO das declarações quando em DECLARAÇÕES GLOBAIS, DECLARA variáveis estáticas com ligação externa, i.e, que foram definidas fora da UNIDADE DE COMPILAÇÃO das declarações 12

13 Atividade Exemplo: auto e register 1. /* função fat: calcula fatorial de x **/ 2. unsigned long fat(unsigned short x) { 3. register int i; /* acesso o mais rápido possível; se não possível em pilha */ 4. unsigned long ret; /* alocada na pilha; se possível o mais rápido possível */ 5. ret = 1; 6. for ( i = 1; i <= x; i++ ) 7. ret = ret * i; 8. return ret; 9. } 10. /* função main: 11. testa a função fat acima 12. **/ 13. int main() { 14. auto int i; /* alocada na pilha */ 15. for( i = 0; i < 20; i++ ) 16. printf("fat(%i) = %lu \n",i,fat(i)); }

14 Atividade Exemplo: auto e register A Fazer - No programa acima: declare uma VARIÁVEL GLOBAL especificando auto como CLASSE de ARMAZENAMENTO, compile e observe as mensagens geradas pelo compilador; declare uma VARIÁVEL GLOBAL especificando register como CLASSE de ARMAZENAMENTO, compile e observe as mensagens geradas pelo compilador; Que conclusões podemos tirar sobre o uso de auto e register em DECLARAÇÕES GLOBAIS? 14

15 Atividade Exemplo: static em Declarações locais Para ilustrar o uso dos ESPECIFICADORES static em DECLARAÇÕES LOCAIS podemos refatorar o programa anterior da seguinte maneira: para n > 12, fat(n) estoura a representação unsigned long int assim, uma primeira medida deve ser barrar o cálculo de fat(n) para n>12 dado que o número de valores possíveis é pequeno, uma segunda idéia é armazenar os valores já calcular para evitar repetir cálculos em chamadas futuras. 15

16 Atividade Exemplo: static em Declarações locais 1. /* função fat: para x <=12, calcula fatorial de x para x > 12, retorna 0 **/ 2. unsigned long fat(unsigned short x) { 3. register int i; 4. static unsigned long ret[13]; 5. if ( x > 12 ) return 0; 6. if ( ret[x]!= 0 ) return ret[x]; 7. ret[x] = 1; 8. for ( i = 1; i <= x; i++ ) 9. ret[x] = ret[x] * i; 10. return ret[x]; 11. } 12. /* função main: testa a função fat acima **/ 13. int main() { 14. int i; 15. for( i = 0; i < 20; i++ ) 16. printf("fat(%i) = %lu \n",i,fat(i)); }

17 Atividade Exemplo: static em Declarações locais Em DECLARAÇÕES LOCAIS, o especificador static é usado para indicar uma variável que é DECLARADA LOCALmente mas que irá residir na área de VARIÁVEIS GLOBAIS. Há duas conseqüências: por se tratar de uma declaração local, a variável só é visível no BLOCO onde foi declarada por exemplo, a variável static unsigned long ret[12] só é visível dentro da função fat 17

18 Atividade Exemplo: static em Declarações locais por residir na área de variáveis globais, a variável reterá seu valor entre ativações sucessivas do BLOCO onde foi declarada por exemplo, a variável static unsigned long ret[12] retém seus valores mesmo quando a função fat não está executando. Assim, na primeira vez que se chama fat(5), o valor correspondente é calculado e armazenado em ret[5]. Em uma segunda chamada fat(5), ao invés de se realizar o mesmo cálculo novamente, o valor é recuperado de ret[5]. Em outras palavras, a função passa a "lembrar" cálculos anteriores! 18

19 Atividade Exemplo: static em Declarações locais A Fazer - No programa anterior: na DECLARAÇÃO da variável ret, elimine o ESPECIFICADOR static, compile, execute o programa e verifique o funcionamento do programa. Explique a saída gerada! 19

20 Leitura Recomendada C Completo e Total capítulo 2 Franek, Frantisek (2003) "Memory as a Programming Concept in C and C++." Cambridge University Press. 20

21 Exercícios Considere o seguinte código 1. int I; 2. void g() { 3. static int j; 4. j = i; 5. i = i * 2; 6. printf("g(){ i = %d j = %d }\n",i,j); 7. } 8. void f() { 9. i = 2; 10. g(); 11. printf("f() { i = %d }\n",i); 12. } 13. int main() { 14. int i; 15. i = 3; 16. f(); 17. g(); 18. printf("main() { i = %d }\n",i); 19. return 0; 20. } 21

22 Exercícios 1. Qual a saída gerada na tela quando o programa é executado? 2. Descreva passo a passo como o ambiente de execução (área estática de dados + pilha de execução) evolui durante a execução do programa. 3. Utilizando variáveis auto e register, escreva programas para calcular: a) exponenciação inteira, i.e, a ^ b, onde b é um número inteiro. 22

23 Exercícios b) raiz quadrada de x, utilizando o método de newton ( onde r(x) representa a raiz de x) c) cosseno, utilizando a série utilize a função fat() desenvolvida na atividade 2 23