Representação de Dados
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- Luana Barbosa Lima
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1 Representação de Dados Representação binária Exemplo: Vantagens: Implementação eletrônica Possibilidade de armazenar elementos com dois estados Transmissão eletrônica confiável (robustez a ruídos) Implementação efienciente de operações artitméticas V 2.8V 0.5V 0.0V
2 Byte 8 bits Faixa de valores em diferentes representações: Binário: Decimal: Hexadecimal FF 16 Representação na base 16 Dígitos são 0-9 e - F Escreva F1D37B 16 em C como 0xF1D37B ou 0xfa1d37b Hex Decimal Binary B C D E F Conversão entre bases De base b para base 10 De base 10 para base b Divisões sucessivas por b; a cada iteração i o resto contém o numeral a i void num2string(int num, int base, char *b, int size) { int div, resto; int i size - 2; div num; while (div && i > 0) { resto div % base; if (resto < 10) b[i] resto + '0'; else b[i] (resto -10) + ''; div / base; i--;... char buffer[11]; buffer[10]0; num2string(num, base, buffer,11);
3 palavra (word) Cada máquina tem seu tamanho de palavra: número de bits ocupados por um valor inteiro número de bits de endereços maioria das atuais máquinas tem palavra de 32 bits (4 bytes) Diferentes tipos de dados (p.ex. char, double) podem ocupar uma fração ou múltiplo do tamanho da palavra, mas sempre um número inteiro de bytes; Tamanhos de Tipos em C em bytes Tipo C lpha(*) 32-bit I32 int long int char short float double long double /12 tipo * (*) 64 bits Obs: sizeof(t) retona o número de bytes usado por tipo T
4 Memória orientada a palavras Memória é um vetor de bytes (cada um com um endereço), mas acesso ocorre palavra a palavra Endereço corresponde ao primeiro byte da palavra Endereços de palavras subsequentes diferem de 4 em máquina de 32 bits 32-bit Words ddr 0000?? ddr 0004?? ddr 0008?? ddr 0012?? 64-bit Words ddr 0000?? ddr 0008?? Bytes Ender Ordenação de bytes Como organizar os bytes de uma palavra (4 bytes)? Big Endian (computadores Sun, Mac) byte menos significativo com maior endereço Little Endian (computadores lpha, PCs) Byte menos significativo no menor endereço Exemplo variável x tem tem valor 0x (hexa) Endereço &x é 0x100 Big Endian Little Endian 0x100 0x101 0x102 0x x100 0x101 0x102 0x
5 Ordenação de Bytes Transparente para o programador C Relevante quando analisamos o código de máquina Exemplo (litte endian): add Ox Importante também para a transmissão de dados entre máquinas big e little endian Verificar se a máquina é big ou little endian #include <stdio.h> typedef unsigned char *byte_ptr; void mostra (byte_ptr inicio, int tam) { int i; for (i0;i<tam;i++) printf("%.2x", inicio[i]); printf("\n"); void mostra_int (int num) { mostra((byte_ptr) &num, sizeof(int));
6 Caracteres Usa-se uma tabela para mapear inteiros (não negativos) em símbolos Tabelas mais comuns: SCII codificação em 8 bits a z x61 0x7 0x41 UNICODE codificação em 16 bits Em C, tipo char define apenas 1 byte Pode-se manipular um char como um int Exemplo: if (c > 0 ) val c 0 ; Operadores bit a bit em C Podem ser aplicados a qualquer tipo C Baseados na algebra booleana (1 true, 0 false) nd & B 1 quando 1 e B1 & Not 0 1 ~ 1 quando 0 ~ Or B 1 quando 1 ou B Or exclusivo (Xor) ^ B 1 quando 1 ou B1, mas não ambos ^
7 Exemplos int a, b, c; a 0xFF00; /* a */ b 0x00FF; /* b */ c a b; /* c 0xFFFF */ c a & b; /* c 0x0000 */ c ~a; /* c 0x00FF */ c a ^b; Swap sem terceira variável: void troca (int *x, int *y) { *x *x ^ *y; *y *x ^ *y; *x *x ^ *y; Deslocamento de bits Bit shifting: x << n: shift p/ esquerda ( equivale a * 2 n ) x >> n: shift p/ direita ( equivale a / 2 n) Shift lógico: bits mais significativos preenchidos com 0s Shift aritmético: bits mais significativos preenchidos com 1s Exemplo: short int a, b, c; a 0xF; /* a */ b 0x3C; /* b */ c a << 4; /* c 0xF0 */ c b >> 2; /* c xF */
8 Representação de tipos estruturados: arrays locação contígua na memória Primeiro elemento (a[0]) corresponde ao menor endereço de memória Tipo a[tam] ocupa sizeof(tipo)*tam bytes O nome do array equivale a um ponteiro (cujo valor não pode ser alterado) Exemplo: int a[tam], a é ponteiro constante tipo int *, e seu valor é &a[0] Nomes de arrays passados como parâmetros são endereços (do array) ritmética básica com ponteiros Ponteiro é um endereço para um tipo específico de dado. P.ex. int *, char *, etc. Seja a declaração T *pa Expressão *pa significa objeto T apontado por pa. E pa significa (endereço de objeto). Expressão (pa +i) pa + sizeof(t)*i Exemplo: se int *pi, então (pi +3) é um deslocamento de 12 bytes do endereço pi. O que significam? pa++, ++pa, (*p)++ Comparação entre ponteiros (p q, p >q ) só se são para o mesmo tipo Subtração entre dois ponteiros, (p1 p2), indica o número de elementos entre p1 e p2 Existe equivalência entre arrays e ponteiros
9 locação para rrays Seja T [L]; rray de tipo T e comprimento L locação contígua de L * sizeof(t) bytes Exemplos: char string[12]; int val[5]; double a[4]; x x + 12 x x + 4 x + 8 x + 12 x + 16 x + 20 x x + 8 x + 16 char *p[3]; x x + 4 x + 8 x + 24 x + 32 rrays ninhados #define PCOUNT 4 typedef int vetor[5]; vetor a[pcount] {{1, 5, 2, 0, 6, {1, 5, 2, 1, 3, {1, 5, 2, 1, 7, {1, 5, 2, 2, 1 ; vetor a[4]; Declaração vetor a[4] equivalente a int a[4][5] Variável a denota array de 4 elementos locados continuamente Cada elemento é um vetor de 5 int s locados continuamente Ordenação é por linha da matriz (elementos do vetor mais externo)
10 locação de rrays ninhados Declaração T [R][C]; Tipo T R linhas, C colunas Elemento do tipo T ocupa K bytes Tamanho do rray R * C * K bytes Ordenação principal por linha int [R][C]; [0][0] [R-1][0] [0][C-1] [R-1][C-1] [0] [0] [0] [C-1] [1] [0] [1] [C-1] [R-1] [R-1] [0] [C-1] 4*R*C Bytes Estruturas Heterogêneas (structs) O alinhamento de structs na memória segue as regras: 1. Os campos são alocados na ordem em que aparecem na declaração; 2. Cada campo do struct que corresponde a uma palavra (ou múltiplas palavras) deve ser alocado em um endereço múltiplo de 4; shorts em múltiplos de 2 3. O início de cada estrutura tem que estar sempre alinhado em endereços múltiplos de 4 Exemplo: struct s{ char c[2]; int i; sizeof(s1) 8; Ocupação dos bytes: struct s s1; c[0] c[1] i i i i x Padding X+4 bytes não usados
11 Padding no final Para garantir o alinhamento do struct em um endereço múltiplo de 4, pode ocorrer um padding no final. Exemplo: struct s{ int i; char c[2]; sizeof(h) 16; struct s h[2]; h[0] i i i i c[0] c[1] x X+4 h[1] i i i i c[0] c[1] x+8 X+12 Exemplo de linhamento de structs struct s{ char c,d; int a; char e struct s s1; struct s{ short c,d; char e; short a struct s s2; c d a a a a e c c d d e a a x X+4 X+8 x X+4 X+8 sizeof(s1) 12 sizeof(s2) 8
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