Capítulo 3: Programando com Funções

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1 Capítulo 3: Programando com Funções INF1004 e INF1005 Programação 1 Pontifícia Universidade Católica Departamento de Informática Organização de Código Um programa de computador representa a implementação de uma solução de um determinado problema. O processo de desenvolvimento de um programa envolve diversas etapas: Entender o problema. Fazer uma análise do problema tentando identificar possíveis soluções. Desenvolver o projeto do software em si. 1

2 Organização de Código Por isso é fundamental que nosso programa seja escrito de forma organizada, a fim de facilitar a manutenção, o re-uso, a adaptação do código, durante o processo de desenvolvimento ou no futuro. FUNÇÕES EM C: são procedimentos que podem ser executados por outros códigos (outras funções). As funções em C representam o mecanismo pelo qual podemos estender a linguagem. Por exemplo, estamos usando funções auxiliares para capturar dados oriundos do teclado (scanf) e também para imprimir dados na tela como saída (printf). Criação de Novas Funções Um programa C é dividido em pequenas funções: Bons programas são compostos por diversas pequenas funções. Como o próprio nome diz, uma função representa uma funcionalidade. A vantagem de se ter o código modularizado em funções é que o código fica mais fácil de entender, de manter, de atualizar e de reusar. Toda função em C é definida assim: _tipo_retorno nome_da_funcao (lista_de_argumentos) { _corpo_da_funcao 2

3 Criação de Novas Funções Um programa C não pode ter duas funções com o mesmo nome. _tipo_de_retorno _nome_da_funcao { variaveis locais (params_entrada) instrucoes em C (comandos = expressoes e operadores) return _tipo; Se uma função não tem uma lista de parâmetros colocamos void ou apenas o (). Se uma função não tem retorno colocamos void. Consiste no bloco de comandos que compõem a função. Criação de Novas Funções float celsius_fahrenheit(float tc) { float tf; /* 6 */ tf = 1.8 * tc + 32; /* 7 */ return tf; /* 8 */ float cels; /* 1 */ float fahr; /* 2 */ printf( Entre com temperatura em Celsius: ); /* 3 */ scanf( %f, &cels); /* 4 */ fahr = celsius_fahrenheit(cels); /* 5 */ printf( Temperatura em Fahrenheit: ); /* 9 */ printf( %f, fahr); /* 10 */ Uma grande vantagem de dividir o programa é aumentar seu potencial de reuso. Podemos usar essa função em qualquer outro programa que precise de uma conversão deste tipo. NO CÓDIGO AS FUNÇÕES DEVEM SER ESCRITAS ANTES DE SEREM CHAMADAS (exceção se usar.h) /* 11 */ 3

4 Parâmetros e Valor de Retorno Uma função deve ter sua INTERFACE bem definida, tanto do ponto de vista semântico quanto do ponto de vista sintático: SEMÂNTICO: quando projetamos uma função, identificamos sua funcionalidade e com isso definimos que dados de entrada são recebidos e qual o resultado (saída) é produzido pela função. SINTÁTICO: os tipos dos dados de entrada e saída são especificados no cabeçalho da função. Parâmetros e Valor de Retorno Analisando algumas funções: float celsius_fahrenheit (float tc) Funções que recebem mais de um parâmetro volume do cilindro: PI x r 2 x h #include <math.h> float volume_cilindro (float r, float h) { v = PI * pow(r,2) * h; Um único parâmetro de entrada Dois parâmetros de entrada que mesmo sendo do mesmo tipo cada um deve ter bem definito seu tipo e seu nome (armazenados como variáveis locais à função auxiliar) Uso da função auxiliar double pow (double b, double e); da biblioteca math.h 4

5 Parâmetros e Valor de Retorno Parâmetros e Valor de Retorno Uma chamada de uma função pode aparecer dentro de uma expressão maior. Por exemplo, se quiséssemos calcular a metade do volume do cilindro: volume = volume_cilindro(raio,altura)/2.0; Pode ser utilizada uma expressão válida na passagem de parâmetros: volume = volume_cilindro(raio, 2*altura); 5

6 Escopo de Variáveis Quando durante a execução do código é encontrada uma declaração de variável, o sistema reserva o espaço de memória correspondente. Este espaço de memória permanece disponível para o programa durante o tempo de vida da variável. VARIÁVEL LOCAL: Variável declarada dentro da função. A duração dela é enquanto a função estiver executando e ela só é visível dentro da função que ela está declarada. Assim que a função retorna os espaços de memória reservados para as suas variáveis locais são liberados para outros usos e o programa não pode mais acessar esses espaços. Escopo de Variáveis VARIÁVEL LOCAL: Note que uma função pode ser chamada diversas vezes. Para cada execução da função, os espaços das variáveis locais são automaticamente reservados, sendo então liberados ao final da execução. Dentro de uma função não se tem acesso a variáveis locais definidas em outras funções. Os parâmetros de uma função também são variáveis automáticas com escopo dentro da função. 6

7 Escopo de Variáveis #include <math.h> float volume_cilindro (float raio, float altura) { float volume; volume = PI * pow(raio,2) * altura; return volume; Os nomes das variáveis locais são iguais mas a visibilidade é diferente. Escopo de Variáveis Não abordaremos nesse curso: Variável Global:» Declarada fora das funções» Vive ao longo de toda execução do programa» Visível por todas as funções subsequentes Variável Estática:» Existe durante toda a execução do programa» Só é visível dentro da função que a declara 7

8 Modelo de Pilha A alocação dos espaços de memória dos parâmetros e das variáveis locais segue um modelo de pilha: ADICIONA SEMPRE NO TOPO e REMOVE SEMPRE DO TOPO, ou seja: QUANDO UMA DECLARAÇÃO DE UMA VARIÁVEL É ENCONTRADA, O ESPAÇO DE MEMÓRIA NO TOPO DA PILHA DE EXECUÇÃO É ASSOCIADO À VARIÁVEL. QUANDO O TEMPO DE VIDA DA VARIÁVEL SE EXTINGUE, O ESPAÇO CORRESPONDENTE DO TOPO DA PILHA É LIBERADO PARA SER USADO POR OUTRA VARIÁVEL. Modelo de Pilha (2) Início e declaração de 3 variáveis já alocando (reservando) o espaço de memória na pilha de execução. Como nenhuma variável foi inicializada, elas estão com lixo 8

9 Modelo de Pilha (3) Valores fornecidos pelo usuário, capturados e armazenados na posição correspondente. Modelo de Pilha (4) A chamada da função representa uma transferência do fluxo de execução para a função. Os parâmetros da função são alocados na pilha e seus valores são inicializados com os valores passados na chamada da função. 9

10 Modelo de Pilha (5) Note que neste momento como o controle da execução foi transferido para a função auxiliar, não se tem acesso às variáveis declaradas dentro da função main, apesar delas ainda estarem alocadas na base da pilha (A FUNÇÃO MAIN AINDA NÃO TERMINOU, APENAS TEVE SUA EXECUÇÃO SUSPENSA). Modelo de Pilha (6) Na função auxiliar, uma nova variável é declarada (com valor indefinido). 10

11 Modelo de Pilha (7)... Neste momento, os parâmetros e variáveis locais são desempilhados e deixam de existir. Seu valor é computado e atribuído à variável local. Este valor é retornado pela função. NESTE MOMENTO A FUNÇÃO AUXILIAR TERMINA SUA EXECUÇÃO E DEVOLVE O CONTROLE PARA A MAIN. Modelo de Pilha (8) No retorno do controle para a main, o valor retornado pela função é atribuído à variável volume. SEMPRE: Ao término de cada função, as variáveis locais correspondentes são desempilhadas e o controle volta para a função que a chamou. 11

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