ESTRUTURA DE DADOS (struct)

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1 ESTRUTURA DE DADOS (struct) Estrutura é um agrupamento de variáveis (membros) de tipos diferentes ou não, que podem ser referenciadas pelo mesmo nome. Criando uma estrutura A estrutura abaixo não é uma variável porque ainda não foi definida, portanto, não ocupa espaço na memória, é simplesmente um gabarito para futuras definições. Para acessarmos os membros de uma estrutura, usamos os operadores: (.) ponto, e o operador de referência (->). Iremos usar struct para agrupar e armazenar dados procedentes da Porta Paralela, tanto para envio como para recebimento. Sintax: struct nome-da-estrutura [declaração das variáveis membro] tipo val1; tipo val2; tipo valn; Descrição: struct nome-da-estrutura -----> é aqui que você irá fornecer um nome à sua estrutura; > início do corpo da estrutura; > > esta área é o corpo da estrutura, onde serão declaradas as variáveis membro; > > fim do corpo da estrutura (usa-se o ponto-e-vírgula para finalizar a estrutura). Definição: struct nome-da-estrutura Variavel; -----> é assim que criemos uma variável do tipo struct. Aula14 - Módulo01 / Página 89

2 Exemplo: Vamos criar uma estrutura para armazenar o byte do registrador de STATUS da Porta Paralela, tornando assim, mais fácil seu controle. Quando enviamos ou recebemos dados através da Porta Paralela, temos que primeiro armazená-los na memória do computador através das variáveis. Como todos os registradores da Porta Paralela tem tamanho de um byte cada um, poderemos guardar os dados para envio ou recebimento em uma variável do tipo char. E como não iremos trabalhar com números negativos, usaremos também o modificador de tipo unsigned, para eliminar o bit de sinal, e usarmos todos os 8 bits para armazenar dados. Veja exemplo abaixo: Exemplo 1 - Exemplo do uso do comando struct // //Curso Online C/C++ Porta Paralela //Copyright(c) Rogercom Treinamento. //www.rogercom.com // #include "iostream.h" //Paradisponibilizar a função cout do C++. #include "stdio.h" //Para disponibilizar a função printf() do C. #include "conio.h" //Para disponibilizar a função getch() do C; #define ENDBASE 0x378 //LPT1 #define ENDDADOS ENDBASE + 0 //0x378 #define ENDSTATUS ENDBASE + 1 //0x379 #define ENDCONTROLE ENDBASE + 2 //0x37A #define LIGA_TODOS_LEDS_CONTROLE 4 // #define DESLIGA_TODOS_LEDS_CONTROLE 11 // main( ) //Função principal da linguagem C que chama todas as outras. //Início do programa. //Cria um protótipo de estrutura. struct PortaParalela unsigned char Dados; unsigned char Status; unsigned char Controle; //Declaração das variáveis membros. struct PortaParalela LPT; //Define a variável LPT como do tipo struct PortaParalela. printf( "Pressione uma tecla para ler o status da Porta Paralela..." ); Aula14 - Módulo01 / Página 90

3 LPT.Status = inportb( ENDSTATUS ); //Lê a Porta Paralela, e armazena valor. printf( "\no status atual da Porta Paralela é: %d\n\n", LPT.Status ); printf( "\npressione uma tecla para acender todos os LEDs da Porta de DADOS..." ); LPT.Dados = 255; //Liga todos os bits ( ) da variável Dados. outportb( ENDDADOS, LPT.Dados ); //Envia para a Porta e Liga todos os LEDs printf( "\npressione uma tecla para apagar todos os LEDs da Porta de DADOS..." ); LPT.Dados = 0; //Desliga todos os bits ( ) da variável Dados. outportb( ENDDADOS, LPT.Dados ); //Envia para a Porta e desliga todos os LEDs printf( "\npressione uma tecla para acender todos os LEDs da Porta de CONTROLE..." ); LPT.Controle = LIGA_TODOS_LEDS_CONTROLE; //Liga todos os bits ( ). outportb( ENDCONTROLE, LPT.Controle ); //Envia para a Porta e desliga todos os LEDs. printf( "\npressione uma tecla para apagar todos os LEDs da Porta de CONTROLE..." ); LPT.Controle = DESLIGA_TODOS_LEDS_CONTROLE; //Desliga todos os bits ( ). outportb( ENDCONTROLE, LPT.Controle ); //Envia para a Porta e desliga todos os LEDs printf("\n\npressione uma tecla para finalizar..."); getch( ); //Aguarda o pressionamento de uma tecla para finalizar o programa. } //FIM do programa. Download do arquivo fonte (Struct.cpp). Aula14 - Módulo01 / Página 91

4 Para testar o programa do Exemplo 1 listado acima, confeccionem o circuito abaixo: Figura 1 - Circuito para testar as saídas do Registro de Dados e de Controle Lembrem-se que, no Registro de CONTROLE os bits: C0, C1 e C3 usam lógica invertida. Isso indica que os pinos relacionados a esses bits são ativados, com 0 (zero). Dica: Para desligar todos os bits: 1011, respectivamente C3, C2, C1 e C0; Para ligá-los: 0100, respectivamente C3, C2, C1 e C0; Obs.: Para calcular o tamanho da struct descrita na listagem do programa fonte acima, soma-se o tamanho de cada tipo ou usa-se o operador sizeof, que retorna o valor em bytes de um tipo de dado, veja o comando abaixo: printf( "Tamanho da struct em bytes: %d", sizeof(lpt) ); Aula14 - Módulo01 / Página 92

5 UNION O tipo union é muito semelhante ao tipo struct, nos quais podemos ter variáveis de vários tipos. A diferença entre as duas é que a union reserva o mesmo espaço de memória para armazenar as variáveis membros. O tamanho da union é o tamanho do membro de maior valor. É importante observar que só podemos utilizar uma variável de cada vez, porque as variáveis ocupam o mesmo local de memória no mesmo intervalo de tempo. Criando e declarando uma union São as mesmas características descritas para criar uma struct. O que muda é a palavra chave union e alguns conceitos de funcionamento. Veja abaixo um programa exemplo, explicando uma particularidade no uso de union: Exemplo 1 - Exemplo do uso do comando union // //Curso Online C/C++ Porta Paralela //Copyright(c) Rogercom Treinamento. //www.rogercom.com // #include "iostream.h" //Paradisponibilizar a função cout do C++. #include "stdio.h" //Para disponibilizar a função printf() do C. #include "conio.h" //Para disponibilizar a função getch() do C; #define ENDBASE 0x378 //LPT1 #define ENDDADOS ENDBASE + 0 //0x378 main( ) //Função principal da linguagem C que chama todas as outras. //Início do programa. //Cria um protótipo da union. union Dados unsigned long int Tamanho; unsigned char Byte[4]; //Declaração um int long de 4 bytes; //Declara uma matriz de 4 bytes union Dados Arquivo; //Define a variável Arquivo como do tipo union Dados. Arquivo.Tamanho = 0x00B58AFFL; //Atribui um valor hexadecimal à variável Tamanho. Aula14 - Módulo01 / Página 93

6 printf( "Pressione uma tecla para enviar o primeiro byte da variável Arquivo, para a Porta Paralela..." ); outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[0] ); //Envia para a Porta o primeiro byte. printf( "\n1o. byte enviado: %02X\n\n", Arquivo.Byte[0] ); //Mostra na tela o valor do byte. printf( "\npressione uma tecla para enviar o segundo byte da variável Arquivio, para a Porta Paralela..." ); outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[1] ); //Envia para a Porta o segundo byte. printf( "\n2o. byte enviado: %02X\n\n", Arquivo.Byte[1] ); //Mostra na tela o valor do byte. printf( "Pressione uma tecla para enviar o terceiro byte da variável Arquivio, para a Porta Paralela..." ); outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[2] ); //Envia para a Porta o terceiro byte. printf( "\n3o. byte enviado: %02X\n\n", Arquivo.Byte[2] ); //Mostra na tela o valor do byte. printf( "\npressione uma tecla para enviar o quarto byte da variável Arquivio, para a Porta Paralela..." ); outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[3] ); //Envia para a Porta o quarto byte. printf( "\n4o. byte enviado: %02X\n\n", Arquivo.Byte[3] ); //Mostra na tela o valor do byte. printf("\n\npressione uma tecla para finalizar..."); getch( ); //Aguarda o pressionamento de uma tecla para finalizar o programa. } //FIM do programa. Download do arquivo onte (Union.cpp). Para testar este programa faça o circuito da aula 7, figura 3. union Dados Arquivo; > Cria a variável Arquivo do tipo union Dados para acessar os membros da union; Arquivo.Tamanho = 0x00B58AFFL; > Atribui à variável Tamanho o valor hexadecimal de 4 bytes; 0x > (zero) e (x) indica que a seqüência de números à direita é em hexadecimal; A letra L no final dos números, indica ao compilador que estamos atribuindo um valor longo à variável; Aula14 - Módulo01 / Página 94

7 outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[0] ); > Envia o 1º byte da variável Tamanho (FF), para a Porta; outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[1] ); > Envia o 2º byte da variável Tamanho (8A), para a Porta; outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[2] ); > Envia o 3º byte da variável Tamanho (B5), para a Porta; outportb( ENDDADOS, Arquivo.Byte[3] ); > Envia o 4º byte da variável Tamanho (00), para a Porta; No exemplo acima, é atribuído o valor 0x00B58AFF em hexadecimal, ao membro Tamanho. Como a union usa o mesmo espaço de memória para armazenar os dados, o conteúdo do membro Tamanho é o mesmo do membro Byte. O membro Byte foi declarado como uma matriz do tipo unsigned char de 4 dimensões, portanto tem o tamanho de 4 bytes. No membro Byte[0], encontra-se o byte menos significativo (FF) do membro Tamanho, no membro Byte[1], encontra-se o byte (8A), no membro Byte[2], encontra-se o byte (B5) e, no membro Byte[3], encontra-se o byte mais significativo (00) do membro Tamanho. Obs.: O tamanho da union declarada acima não é a soma de seus membros como em uma struct, é, portanto, o tamanho do membro de maior valor, no caso acima, o membro Tamanho do tipo long int que tem o tamanho de 4 bytes. Para calcular o tamanho da union, use o operador sizeof, que retorna o valor em bytes de um tipo de dado: printf( "Tamanho da union em bytes: %d", sizeof(arquivo) ); ESTRUTURA DE CAMPO DE BITS (usando struct e union) Para manipular os bits de uma variável char ou int, a maneira mais fácil é usar campos de bits. Campos de bits são variáveis membros de uma estrutura, que podem ser especificada uma faixa de bits. Para exemplificar, observe a comparação entre uma struct comum e uma struct de campos de bits: Armazenamento de uma data usando estrutura comum: struct Data unsigned short int Dia; //de 1 a 31. unsigned short int Mes; //de 1 a 12. unsigned short int Ano; //os últimos 2 dígitos do ano. Aula14 - Módulo01 / Página 95

8 printf( "Tamanho da estrutura Data: %d", sizeof( Data ) ); tamanho da estrutura. //Calcula e exibe o struct Data Nascimento; //declara a variável nascimento como sendo do tipo struct Data. Nascimento.Dia = 25; Nascimento.Mes = 12; Nascimento.Ano = 70; //atribui valores às variáveis. //A estrutura acima tem o tamanho de 6 bytes (três inteiros curtos). Armazenamento de uma data usando estrutura campos de bit: struct Data unsigned short int Dia: 5; ///usa 5 bits: = 32 valores diferentes. unsigned short int Mes: 4; //usa 4 bits: = 16 valores diferentes. unsigned short int Ano: 7; //usa 7 bits: = 128 valores diferentes. printf( "Tamanho da estrutura Data: %d", sizeof( Data ) ); tamanho da estrutura. //Calcula e exibe o struct Data Nascimento; //declara a variável nascimento como sendo do tipo struct Data. Nascimento.Dia = 25; Nascimento.Mes = 12; Nascimento.Ano = 70; //atribui valores às variáveis. //A estrutura acima tem o tamanho de 2 bytes (três inteiros curtos). Como a estrutura a cima usa campos de bits, o seu tamanho é a capacidade de armazenamento de um único tipo de dado definido como membro, no caso acima, unsigned short int tem um tamanho de 2 bytes. Observe que a estrutura Data que usou campos de bits, economizou 4 bytes de memória. Aula14 - Módulo01 / Página 96

9 Figura 2 - Visualizando melhor o campo de bit Data Veja abaixo a faixa de valores que uma estrutura campos de bit, usando tipo de dado unsigned short int suporta: Tabela 1 Faixa de valores Tamanho do campo 1 0 a a a a a a 63 Faixa de valores 7 0 a a a a a a a a a a Iremos utilizar as estruturas para armazenar e facilitar o envio e recebimento de dados através da Porta Paralela, de uma forma eficiente e organizada. Em outros módulos do curso iremos usar a filosofia de class, para implementarmos uma classe genérica de controle da Porta Paralela. Aula14 - Módulo01 / Página 97

10 Exemplo 1 - Exemplo do uso do comando struct e union aninhados // //Curso Online C/C++ Porta Paralela //Copyright(c) Rogercom Treinamento. //www.rogercom.com // #include "iostream.h" //Paradisponibilizar a função cout do C++. #include "stdio.h" //Para disponibilizar a função printf() do C. #include "conio.h" //Para disponibilizar a função getch() do C; #define ENDBASE 0x378 //LPT1 #define ENDSTATUS ENDBASE + 1 //0x379 //Cria protótipo da struct RegistoStatus. struct RegistroStatus unsigned char S0: 1; //------>Não usado< unsigned char S1: 1; //------>Não usado< unsigned char S2: 1; //------>Não usado< unsigned char S3: 1; //ERROR pino 15 unsigned char S4: 1; //SLCT OUT pino 13 unsigned char S5: 1; //PAPER END pino 12 unsigned char S6: 1; //ACK pino 10 unsigned char S7: 1; //BUSY pino 11 union PortaParalela unsigned char Byte; //A variável byte tem o mesmo endereço de memória da Status; struct RegistroStatus Status; //Declara a variável Status como do tipo struct RegistroStatus. main( ) //Função principal da linguagem C que chama todas as outras. //Início do programa. union PortaParalela Recebe; //Cria a variável Recebe como do tipo union PortaParalela. gotoxy(20, 4); cout << "Monitorando sinais..."; gotoxy(20, 14); cout << "Pressione qualquer tecla para abortar."; while(!kbhit( ) ) //Executa os comandos abaixo, enquanto nenhuma tecla for pressionada. Recebe.Byte = inportb(endstatus); //Lê um byte do registro de Status e armazena-o em Byte. gotoxy(20,7); gotoxy(20,8); gotoxy(20,9); printf("s7 - BUSY pino 11...: %d", Recebe.Status.S7); printf("s6 - SLCT OUT pino 13...: %d", Recebe.Status.S6); printf("s5 - PAPER END pino 12...: %d", Recebe.Status.S5); Aula14 - Módulo01 / Página 98

11 } gotoxy(20,10); printf("s4 - ACK pino 10...: %d", Recebe.Status.S4); gotoxy(20,11); printf("s3 - BUSY pino 11...: %d", Recebe.Status.S3); getch( ); } //FIM do programa. Download do arquivo fonte (Status.cpp). Para testar este programa faça o circuito da aula 8, figura 3. O objetivo mais importante em usar estrutura de campos de bits, é "abrir" uma variável e trabalhar independentemente com os seus bits, podendo dessa forma, manipular os sinais da Porta Paralela com facilidade. Veja a union abaixo: union PortaParalela unsigned char Byte; struct RegistroStatus Status; //Declara a variável membro. //Declara a variável Status como do tipo struct // RegistroStatus. Toda informação que for armazenada na variável membro Byte, estará disponível também para a variável Status. Então, poderemos atribuir um valor a variável Byte, e manipular seus bits através da variável struct Status. Nos próximos módulos do curso, iremos manipular bits através dos operadores bit-abit (&, e ^). Obs.: O segredo para controlar a Porta Paralela se resume em: 1) Armazenar numa variável o conteúdo do registrador que se que controlar; Ex.: variavel = inportb(endstatus); 2) "Abrir" a variável, atribuindo-a a uma estrutura de campos de bits, ou manipulá-la através dos operadores bit-a-bit que iremos ver mais adiante; 3) Trabalhar os bits dessa variável independentemente; Abrir uma variável é, converte-la em binário, enxergando-a como um conjunto de bits independentes, e não como um valor único e fechado. Aula14 - Módulo01 / Página 99

12 Exemplo: int valor = 3; fechada: valor ou 3; aberta: ; Informação final: Teremos que trabalhar em nível de bits se quisermos controlar eficazmente a Porta Paralela, e desenvolvermos projetos interessantes. No próximo módulo irei explicar como funciona detalhadamente cada rotina (função) usada nos programas exemplos desse módulo. Iremos usar rotinas de acesso a Porta Paralela que funcionem no Windows/x/XP/NT/2000. Aula14 - Módulo01 / Página 100

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