Programação II. Introdução à Linguagem C

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1 Programação II Introdução à Linguagem C

2 Um Pouco da História da Linguagem C Origem: década de 70 (Dennis Ritchie) BCPL B C. Prover acesso de baixo nível ao hardware (CPU, I/Os e periféricos) e se entender bem com o Assembly. Portável para que o SO executasse em diferentes plataformas de hardware, além de ter um bom desempenho e otimizar o uso de memória.

3 Um Pouco da História da Linguagem C Dennis Ritchie

4 A Necessidade de uma Padronização Foi criado um padrão para C pelo ANSI (American National Standards Institute), em 1989 como ANSI X Programming Language C, conhecido com ANSI C ou C89. Um ano depois o padrão foi adotado pela ISO (International Organization for Standardization) como ISO/IEC 9899:1990, também chamado de C90. Na prática, C89 (ANSI C) e C90 (ISO C) referem-se ao mesmo padrão.

5 A Necessidade de uma Padronização (2) A partir de 1990, a ISO ficou responsável pela evolução do padrão. Na década de 90 a ISO corrigiu alguns detalhes e publicou em 1999 o ISO/IEC 9899:1999, que ficou conhecido como C99. C1X é um nome não-oficial para um trabalho que começou em 2007, com o objetivo de revisar e definir um novo padrão para a linguagem C.

6 Características da Linguagem C É uma linguagem estruturada. Médio nível. Foi criada, influenciada e testada por programadores. É a mais popular entre os excelentes programadores.

7 Popularidade da Linguagem C

8 Popularidade da Linguagem C(2)

9 Compiladores x Interpretadores Compilador lê o programa inteiro, converte-o em um código-objeto (ou código de máquina) de modo que o computador consiga executá-lo diretamente. Interpretador lê o código-fonte linha a linha, executando a instrução específica daquela linha. Vantagens e desvantagens?

10 Características do Programa em C Declarações globais. Funções definidas pelo programador. Função main().

11 Características do Programa em C Declarações globais. Funções definidas pelo programador. Função main().

12 A função main() É o ponto de entrada de uma aplicação C. Uma aplicação C se inicia no método main e, a partir dele, invoca diversas outras funções. Por fim, essa função retorna um valor inteiro. Esse valor retornado não é impresso, serve apenas para indicar ao sistema operacional ou um aplicativo, qual foi o código de retorno. O retorno zero indica que o aplicativo encerrou conforme esperado. Os outros valores podem ser definidos conforme a necessidade de cada aplicação.

13 Palavras Reservadas em C auto double int struct break else long switch case enum register typedef char extern return union const float short unsigned continue for signed void default goto sizeof volatile do if static while

14 Processo de Compilação Criar o programa. Compilar o programa. Linkeditar o programa com as funções necessárias da biblioteca. Com o uso de uma IDE, este processo é mais transparente.

15 Mapa de Memória em C Quatro regiões logicamente distintas: Código do programa; Variáveis globais; Pilha (stack variáveis locais e endereços de funções); Heap (região de memória livre a ser requisitada alocação dinâmica). Pilha Heap Variáveis Globais Código do Programa

16 C e C++ C++ é uma versão estendida e melhorada da linguagem C que é projetada para suportar programação orientada a objetos (POO). C++ contém e suporta toda a linguagem C e mais um conjunto de extensões orientadas a objetos. Você não pode programar em C++ se não souber C e tudo que aprender em C, poderá ser utilizado em C++.

17 IDEs Integrated Development Environment ou Ambiente de Desenvolvimento Integrado: Eclipse. Dev-Cpp.

18 Sintaxe Expressões É o elemento mais fundamental da linguagem C. São mais gerais e mais poderosas que na maioria das outras linguagens de programação. As expressões são formadas por: dados (representados por variáveis ou constantes); operadores. Exemplos: * (7 3) (-b + sqrt(delta)) / (2 * a) calculararea(raio=3.98)

19 Sintaxe Tipos Básicos Caractere (char); Inteiro (int); Ponto flutuante (float); Ponto flutuante de precisão dupla (double); Sem valor (void). C não tem um tipo lógico (utiliza-se valores inteiros: 0 (false) e diferente de zero (true). Modificadores: signed, unsigned, long e short.

20 Sintaxe Tipos Básicos char: representa um caractere ASCII; 1 byte; na verdade, é um inteiro sem sinal (0 a 255).

21 Sintaxe Tipos Básicos int: representa um inteiro; 4 bytes (normalmente). float: representa um número decimal; 4 bytes (normalmente). double: representa um número decimal com maior precisão que float; 8 bytes (normalmente). void: determina que uma função não retorna nada.

22 Sintaxe Identificadores São os nomes de variáveis, funções, rótulos e vários outros objetos definidos pelo usuário. São case-sensitive (C é case-sensitive). Identificador válido: A primeira letra deve ser uma letra ou um underline ( _ ); As letras subsequentes devem ser letras, números ou underline. Exemplos: idade, nome, sexo, telefone1, a1, A1, _x, _y,...

23 Sintaxe Variáveis Uma variável é uma posição nomeada de memória, que é utilizada para guardar um valor que pode ser modificado pelo programa. Todas as variáveis devem ser declaradas e inicializadas antes de serem utilizadas (C89).

24 Sintaxe Variáveis Uma variável pode ser declarada: dentro de funções (variáveis locais); como parâmetros de funções (parâmetros formais); fora de todas as funções (variáveis globais).

25 Sintaxe Variáveis Quais são as variáveis locais e globais? E os parâmetros formais?

26 Mapa de Memória em C Quatro regiões logicamente distintas: Código do programa; Variáveis globais; Pilha Pilha (stack variáveis locais e endereços de funções); Heap (região de memória livre a ser requisitada alocação dinâmica). Heap Variáveis Globais Código do Programa

27 Sintaxe Variáveis Quais são as variáveis locais e globais? E os parâmetros formais? Locais: resultado (main).

28 Sintaxe Variáveis Quais são as variáveis locais e globais? E os parâmetros formais? Locais: resultado (main). Globais: PI (fora de função).

29 Sintaxe Variáveis Quais são as variáveis locais e globais? E os parâmetros formais? Locais: resultado (main). Globais: PI (fora de função). Parâmetros Formais: valor1, valor2 (soma).

30 Sintaxe Modificadores de Acesso const: o valor da variável NÃO pode ser modificado pelo programa. Esse tipo de variável é útil quando se precisa garantir que um valor seja mantido até o final da execução do programa. Exemplos: 1) const double pi = ; 2) const int maioridade = 18;

31 Sintaxe Modificadores de Acesso volatile: o valor da variável PODE ser alterada de uma forma não especificada pelo programa, por comandos que fazem parte de outros programas (sistemas em tempo real ou programas concorrentes). Exemplos: 1) volatile char *port = 0x30; 2) volatile double dolar = 3.49;

32 Sintaxe Especificadores de Armazenamento extern: informa ao compilador que os tipos e nomes de variável que o seguem foram declarados em outro arquivo fonte.

33 Sintaxe Especificadores de Armazenamento extern: informa ao compilador que os tipos e nomes de variável que o seguem foram declarados em outro arquivo fonte. register: Variável armazenada de tal modo que seja o mais rápido possível.

34 Sintaxe Especificadores de Armazenamento extern: informa ao compilador que os tipos e nomes de variável que o seguem foram declarados em outro arquivo fonte. register: Variável armazenada de tal modo que seja o mais rápido possível. auto: Declaração de variáveis locais, porém não é utilizada. Por padrão, todas as variáveis não globais são auto.

35 Sintaxe Especificadores de Armazenamento static: mantém seus valores entre as chamadas (variáveis permanentes). É inicializada na primeira vez que a função é chamada. O que será impresso?

36 Sintaxe Especificadores de Armazenamento static: mantém seus valores entre as chamadas (variáveis permanentes). É inicializada na primeira vez que a função é chamada.

37 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar.

38 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar. 1) Constante inteira: 1, 2, 55, 89,

39 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar. 1) Constante inteira: 1, 2, 55, 89, 2) Constante ponto flutuante: 0.55, 3.14, 6.78,

40 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar. 1) Constante inteira: 1, 2, 55, 89, 2) Constante ponto flutuante: 0.55, 3.14, 6.78, 3) Constante caracter: 'A', 'f', 'X',

41 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar. 1) Constante inteira: 1, 2, 55, 89, 2) Constante ponto flutuante: 0.55, 3.14, 6.78, 3) Constante caracter: 'A', 'f', 'X', 4) Constante hexadecimal: 0xF (15), 0x18 (24),

42 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar. 1) Constante inteira: 1, 2, 55, 89, 2) Constante ponto flutuante: 0.55, 3.14, 6.78, 3) Constante caracter: 'A', 'f', 'X', 4) Constante hexadecimal: 0xF (15), 0x18 (24), 5) Constante octal: 017 (15), 025 (21),

43 Sintaxe Constantes São valores fixos que o programa não pode alterar. 1) Constante inteira: 1, 2, 55, 89, 2) Constante ponto flutuante: 0.55, 3.14, 6.78, 3) Constante caracter: 'A', 'f', 'X', 4) Constante hexadecimal: 0xF (15), 0x18 (24), 5) Constante octal: 017 (15), 025 (21), 6) Constante string: constantes em C, s, Oi...

44 Sintaxe Constantes Constantes caracter de barra invertida: \n (nova linha) \r (retorno do cursor em direção à margem esquerda) \t (tabulação horizontal em direção à margem direita) \' (aspas simples) \ (aspas duplas) \0 (nulo) \\ (barra invertida) \a (alerta - beep)

45 Sintaxe Operadores Aritméticos: + (soma); - (subtração); * (multiplicação); / (divisão); % (resto da divisão).

46 Sintaxe Operadores Aritméticos: atribuições compostas. += x += 2 (x = x + 2)

47 Sintaxe Operadores Aritméticos: atribuições compostas. += x += 2 (x = x + 2) -= x -= 2 (x = x 2);

48 Sintaxe Operadores Aritméticos: atribuições compostas. += x += 2 (x = x + 2) -= x -= 2 (x = x 2); *= x *= 2 (x = x * 2);

49 Sintaxe Operadores Aritméticos: atribuições compostas. += x += 2 (x = x + 2) -= x -= 2 (x = x 2); *= x *= 2 (x = x * 2); /= x /= 2 (x = x / 2);

50 Sintaxe Operadores Aritméticos: atribuições compostas. += x += 2 (x = x + 2) -= x -= 2 (x = x 2); *= x *= 2 (x = x * 2); /= x /= 2 (x = x / 2); %= x%= 2 (x = x % 2).

53 Sintaxe Operadores Aritméticos: incremento e decremento. ++ incrementa 1 -- decrementa 1

54 Sintaxe Operadores Aritméticos: incremento e decremento. ++ incrementa 1 -- decrementa 1 A posição faz diferença: ++ antes da variável: incrementa e retorna (pré). -- depois da variável: retorna e incrementa (pós).

57 Sintaxe Operadores Relacionais: == (comparação)!= (não igual / diferença) < (menor) <= (menor ou igual) > (maior) >= (maior ou igual)

58 Sintaxe Operadores Lógicos: && (and / e)

59 Sintaxe Operadores Lógicos: && (and / e) (or / ou)

60 Sintaxe Operadores Lógicos: && (and / e) (or / ou)! (not / não)

61 Sintaxe Operadores Bit a bit: ~ (complemento de um) << (deslocamento à esquerda) >> (deslocamento à direita) >>> (deslocamento à direita com sinal)

62 Sintaxe Comentários Comentário até o final da linha: Tudo digitado após ele na linha, é considerado comentário. int idade; // Variável para armazenar a idade do usuário. Comentário de bloco: Tudo escrito entre /* e */ é considerado comentário. /* Estou dentro de um comentário de bloco. Neste exemplo, o comentário ocupa três linhas. */

63 Sintaxe Estruturas de Decisão if if ( condição-1 ){ A condição retorna um tipo booleano. } comando-1; comando-2; comando-3; Os comandos somente serão executados se a condição for verdadeira. if ( condição-2 ){ } comando-1; Se existe somente um comando não é obrigatório o uso das chaves. Mas vamos sempre usar, combinado?!

64 Sintaxe Estruturas de Decisão if if ( condição-1 ){ Se a sentença for verdadeira, então... comando-1; comando-2; comando-3; } else{ } comando-4; comando-5; comando-6; Senão...

65 Sintaxe Estruturas de Decisão switch switch ( variável ){ } case 1: comando-1; break; case 2: comando-2; break; default: comando-padrão; Uma variável do tipo char ou int, é comparada com cada valor de case. Se um valor igual foi encontrado, as instruções depois do teste são executadas. Se nenhum valor for igual, a instrução default é executada. O comando break indica o fim do bloco.

66 Sintaxe Estruturas de Decisão Operador ternário: é útil para condicionais curtas e simples. Sintaxe: Operador ternário variável = <condição>? severdade : sefalso; Exemplo: int v1 = 2, v2 = 3; int r = ( v1 > v2 )? v1 : v2; // Qual o valor de r?

67 Sintaxe Exercícios

68 Sintaxe Estruturas de Repetição while: considerado um loop (laço) de pré-teste. while ( condição ){ comando-1; comando-2; comando-n; } Testa a condição antes de executar o bloco de comandos.

69 Sintaxe Estruturas de Repetição A variável de controle, que é testada na condição do while, deve ser inicializada e incrementada (ou decrementada).

70 Sintaxe Estruturas de Repetição Este código-fonte tem problema?

73 Sintaxe Estruturas de Repetição do..while: considerado um loop (laço) pós-teste. do{ comando-1; comando-2; comando-n; }while ( condição ); Testa a condição depois de executar o bloco de comandos.

74 Sintaxe Estruturas de Repetição A variável de controle, que é testada na condição do do..while, deve ser inicializada e incrementada (ou decrementada).

75 Sintaxe Estruturas de Repetição for: é composto por inicialização, condição e operação. for( inicialização; condição; operação ){ comando-1; comando-2; comando-n; }

76 Sintaxe Estruturas de Repetição for: é composto por inicialização, condição e operação. for( inicialização; condição; operação ){ } comando-1; comando-2; comando-n; Executado uma única vez no início do loop

77 Sintaxe Estruturas de Repetição for: é composto por inicialização, condição e operação. for( inicialização; condição; operação ){ } comando-1; comando-2; comando-n; Executado uma única vez no início do loop Executado antes de cada iteração.

78 Sintaxe Estruturas de Repetição for: é composto por inicialização, condição e operação. for( inicialização; condição; operação ){ } comando-1; comando-2; comando-n; Executado uma única vez no início do loop Executado antes de cada iteração. Executado ao final de cada iteração.

79 Sintaxe Estruturas de Repetição O que será impresso?

86 Sintaxe Estruturas de Repetição O ponto-e-vírgula indica o fim da instrução!!!

88 Vetores São coleções de um mesmo tipo em sequência. Podem ser de tipos primitivos (char, int, float, double), de um outro arranjo, de uma estrutura, de enumeração, etc... Estrutura homogênea de dados.

89 Declaração. Vetores

90 Vetores Acesso: é possível alterar ou recuperar qualquer elemento armazenado. Em C, o índice de um vetor inicia-se na posição 0 (zero). int idades[3]; O vetor idades[3] armazena três elementos. A indexação inicia-se em 0 (zero) e termina em 2 (3-1).

91 Vetores Vetor de caracteres: é como qualquer outro vetor. Se ele tem tamanho n, ele tem n posições disponíveis indexadas de 0 a n 1. char letras[3] = {'A', 'B', 'C'}; Para leitura e impressão utiliza-se o caracter %c. Tamanho pode ser obtido pela função sizeof().

92 Vetores Vetor de string: É finalizado pelo caracter '\0'. Se ele tem tamanho n, ele tem n posições disponíveis indexadas de 0 a n 2. char nomecidade[50]; gets(nome); Para leitura utiliza-se a função gets() e para impressão o caracter %s. Tamanho pode ser obtido pela função strlen().

93 Vetores Vetor multidimensional: É um vetor de vetor. O mais comum é o bidimensional, visto como uma matriz. int matrizidades[3][4]; // matriz de 3 linhas e 4 colunas Linhas Colunas

94 Funções Um programa em C é uma coleção de funções. Uma função PODE receber parâmetros, declarar variáveis locais, conter instruções e retornar um valor. Uma função NÃO PODE declarar outra função (por isso C não é classificada integralmente como estruturada em blocos).

95 Funções Uma das funções deve se chamar main. A função deve ser declarada antes do local onde é chamada. Uma função deve ser de um dos tipos básicos: int, float, double, char, void.

96 Funções Exemplo Parâmetros formais Chamada da função soma()

97 Funções A instrução return efetua o término da função. Uma função pode ou não retornar um valor para a função chamadora. Uma função pode ou não ter parâmetros formais.

98 Funções Exemplo Chamada da função soma()

99 Funções Exemplo Retorno da função

100 Funções Exemplo Prototipação (assinatura) Chamada da função soma() Declaração da função soma()

101 Funções A passagem de parâmetros é realizada para que a função receba os valores com os quais vai trabalhar (realizar o seu processamento). A passagem de parâmetros em C é sempre POR VALOR, ou seja, os valores são copiados da origem para o destino. Uma função pode ou não ter parâmetros formais.

102 Funções A passagem de parâmetros em C é sempre POR VALOR, ou seja, os valores são copiados da origem para o destino.

103 Funções Uma função pode retrornar valores de qualquer tipo (exceto vetores e outras funções). Uma função do tipo void não retorna nada. A expressão após o return é o valor retornado. O valor do retorno de uma função pode ser ignorado.

104 Funções O término de uma função ocorre quando: A chave de fechamento é encontrada; Ou quando o return é executado.

105 Funções Biblioteca Padrão Funções de E/S (stdio.h) printf(), scanf(), fprintf(), fscanf(), gets(), fwrite(), fread(),... Funções matemáticas (math.h) sin(), cos(), pow(), sqrt(),... Teste e manipulação de caracteres (ctype.h) isdigit(), isalpha(), toupper(),...

106 Funções Biblioteca Padrão Funções de uso geral (stdlib.h) malloc(), free(), exit(), rand(),... Manipulação de strings e vetores (string.h) strcpy(), strcmp(), strcat(), strlen(),... Manipulação de datas e horas (time.h) time(), clock(), localtime(),...

107 Ponteiros São variáveis que armazenam um endereço de memória, geralmente a posição de outra variável. Se uma variável p possui o endereço da variável x, então é correto dizer que p aponta para x. Por isso, este tipo de variável recebe o nome de ponteiro (apontador).

108 Ponteiros A declaração de um ponteiro é feita de acordo com as regras de declaração de identificadores em C. O símbolo * indica que a variável é ponteiro. tipo *nome-da-variável-ponteiro; Exemplos: int *pvalor; // ponteiro para variável inteira float *psalario; // ponteiro para variável float

109 Ponteiros Um ponteiro aponta para outra variável. Porém, é preciso inicializá-la, pois seu valor inicial é lixo de memória. O valor inicial de um ponteiro deve ser NULL. int *pvalor = NULL; // não aponta para nenhum endereço. Usa-se o %p para imprimir o endereço de memória: printf( O ponteiro pvalor aponta para %p, pvalor);

110 Ponteiros Existem dois operadores especiais para ponteiros: * e &. O operador & é unário e retorna o endereço de memória do seu operando (variável).

111 Ponteiros

112 Ponteiros

113 Ponteiros No exemplo anterior, a variável pvalor recebe o endereço de memória que contém a variável valor. O endereço não tem nenhuma relação com o valor da variável valor. O operador & pode ser lido como retorna o endereço de.

114 Logo, no exemplo acima, aux recebe o valor da variável apontada por pvalor. Ponteiros O operador * é o complemento de &. É um operador unário que retorna o valor da variável localizada na posição de memória que o segue. int aux = *pvalor; O operador * pode ser lido como retorna o valor da variável apontada por.

115 Ponteiros

116 Ponteiros valor = 11 int valor = 11;

117 Ponteiros valor = 11 pvalor int valor = 11; int *pvalor;

118 Ponteiros valor = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11; int *pvalor; pvalor = &valor;

119 Ponteiros valor = 11 aux Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor;

120 Ponteiros valor = 11 aux = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor;

121 Ponteiros valor = 11 aux = Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço

122 Ponteiros valor = 11 aux = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço

123 Ponteiros valor = 22 aux = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço valor = 22;

124 Ponteiros valor = 22 aux = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço valor = 22; *pvalor = 33; // O que será alterado?

125 Ponteiros valor = 33 aux = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço valor = 22; *pvalor = 33; // O conteúdo da variável valor.

126 Ponteiros valor = 33 aux = 11 Pvalor = 1001 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço valor = 22; *pvalor = 33; pvalor = 44; // O que será alterado?

127 Ponteiros????? valor = 33 aux = 11 Pvalor = 44 int valor = 11, aux; int *pvalor; pvalor = &valor; aux = *pvalor; // * acessa o conteúdo do endereço valor = 22; *pvalor = 33; pvalor = 44; // O endereço para onde pvalor aponta.

128 Ponteiros Embora em C a passagem de parâmetros seja por valor, é possível simular uma chamada por referência. Passa-se o endereço de uma variável para um ponteiro (parâmetro formal na função). O endereço da variável é passado para a função, permitindo que o valor da variável seja alterado na função que recebeu seu endereço.

129 Ponteiros

130 Ponteiros

131 Ponteiros

132 Exercícios 1) Escreva um programa que leia dois valores inteiros para as variáveis num1 e num2. Depois, faça uma função para trocar os valores entre num1 e num2. Ou seja, o valor de num1 é gravado em num2 e o valor de num2 é gravado em num1, sem perder os valores originais. Esta função deve passar os valores por valor. 2) Faça uma função para o exercício anterior que utilize a passagem de parâmetros por referência (via ponteiros).

133 Ponteiros 1) Escreva um programa que leia dois valores inteiros para as variáveis num1 e num2. Depois, faça uma função para trocar os valores entre num1 e num2. Ou seja, o valor de num1 é gravado em num2 e o valor de num2 é gravado em num1, sem perder os valores originais. Esta função deve passar os valores por valor. 2) Faça uma função para o exercício anterior que utilize a passagem de parâmetros por referência (via ponteiros).

134 Ponteiros e Funções

135 Ponteiros e Funções main num1 num2 num3???

136 Ponteiros e Funções main num1 num2 num3 5??

137 Ponteiros e Funções main num1 num2 num3 5 3?

139 Ponteiros e Funções funcaoteste n1 n2 return 5 3? main num1 num2 num3 5 3?

140 Ponteiros e Funções funcaoteste n1 n2 return 5 8? main num1 num2 num3 5 3?

141 Ponteiros e Funções funcaoteste n1 n2 return main num1 num2 num3 5 3?

142 Ponteiros e Funções main num1 num2 num

144 Ponteiros e Funções

145 Ponteiros e Funções main num1 num2 num3???

146 Ponteiros e Funções main num1 num2 num3 5??

149 Ponteiros e Funções funcaoteste n1 n2 return 5? main num1 num2 num3 5 3?