PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES 2009 / 2010

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES 2009 / 2010 Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e Computadores 1º ano 2º semestre Trabalho nº 6 Strings e Apontadores Paulo da Fonseca Pinto Luis Bernardo

2 1 Introdução Nos capítulos 7 e 8 do livro Linguagem C de Luís Damas, recomendado para a disciplina de Programação de Microprocessadores, são apresentados respectivamente as strings e os apontadores. Esta aula visa consolidar estas matérias através de um conjunto de exercícios. Faça todos os exercícios pedidos em ficheiros separados e GUARDE O CÓDIGO desenvolvido na memória USB. Durante a aula o docente pode pedir-lhe para mostrar o código desenvolvido. 2 Coisas práticas sobre strings O que é uma string? As strings NÃO EXISTEM! São apenas um conceito. Uma string é um conjunto de caracteres que acaba quando se encontrar o carácter \0. Baseado nisto, normalmente as funções que tratam de strings nem têm necessidade de saber o comprimento da string vão andando até encontrar o carácter \0. Uma questão muito importante é saber que memória é que a string vai ocupar. Temos um problema grave pois não sabemos o seu comprimento Nesta altura da disciplina de Programação de Microprocessadores isto é um problema muito grave. Tão grave que não vamos tratá-lo e para nós as strings vão estar sempre guardadas num vector (de caracteres) que vai ter um tamanho tão grande que a string vai sempre lá caber e assim não nos traga mais problemas. Por exemplo, podíamos ter um vector de caracteres e o carácter \0 irá aparecer sempre antes do fim, não causando problemas. Claro que isto não é muito eficiente, mas 3 Trocas e baldrocas Vamos fazer um programa que começa simples e se vai completando (complicando). Temos de começar logo de um modo muito geral para ir podendo aproveitar tudo o que formos programando à medida que o programa se completa (complica). Os apontadores vão ser preciosos nisto. 3.1 A ESTRUTURA DO PROGRAMA E EVOLUÇÃO O nosso programa vai inicializar uma string e depois tem a hipótese de mudar uma palavra por outra. Na primeira versão as palavras têm de ter o mesmo comprimento, mas depois podem ter comprimentos diferentes. Na versão final existe uma lista de palavras a substituir. A figura em baixo mostra a evolução das três versões 2

3 Considere a string Esta é uma longa string de caracteres 1ª versão mudar longa por curta Esta é uma curta string de caracteres 2ª versão mudar longa por comprida Esta é uma comprida string de caracteres 3ª versão mudar longa por transformação string por muita de caracteres por louca Esta é uma transformação muita louca A estrutura do programa vai mudar ligeiramente com as versões, mas vamos começar com a seguinte que tem as seguintes características. O máximo do texto é de caracteres (menos um por causa do \0 ). Não existem palavras com mais de 80 caracteres. Existe uma matriz, chamada de chave, para o conjunto de palavras a substituir. Na primeira e segunda versão vamos usar apenas a primeira linha, claro. A matriz colocar contém as novas palavras a colocar em vez das outras. Se compilar o código da página seguinte não deve ter erros, mas claro que não executa o que se pretende pois algumas funções estão vazias. Comece por escrever a função le_texto. Talvez uma boa dica seja escrever a função de tal maneira que pergunte primeiro se o utilizador quer usar um texto prédefinido. Se sim, preenche o vector text com um texto qualquer. Assim, o programador não perde muito tempo a introduzir textos nesta fase inicial de desenvolvimento. Se não, o utilizador escreve o texto. Teste o programa para ver se faz o que pretende. Como as outras funções não existem, também não fazem mal. Vamos agora ler os textos a substituir na função ler_substituicoes. A ideia pode ser pedir linha a linha pois pode ser mais do que uma palavra. Assim, para ficar mais simples, a função pode fazer o seguinte (no caso de se ter pedido duas substituições): Introduza o 1º texto a retirar: longo Introduz o 1º texto a colocar: comprido Introduza o 2º texto a retirar: de strings Introduza o 2º texto a colocar: muita Uma boa ideia é a função terminar escrevendo as várias frases para termos a certeza que foram lidas como deve de ser Mais tarde, quando já tiver confiança no código, retiram-se essas instruções de escrita para o programa não escrever demasiadas coisas. 3

4 #include <stdio.h> #include <ctype.h> /* define isspace */ #include <string.h> #define bool int #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define MAX_WORD_LENGTH 81 #define MAX_WORD 10 #define MAX_TEXT_LENGTH 8000 int quantas_palavras () { int num; do { scanf(" %d", &num); if ((num < 1) (num > MAX_WORD)) printf("o número de palavras deve ser > 0 e < %d!\n", MAX_WORD); while ((num < 1) (num > MAX_WORD)); return num; void ler_substituicoes (int num, char chave[][max_word_length], char colocar[][max_word_length]) { bool le_texto(char * text, int maximo) { void substitui_texto(int num, char chave[][max_word_length], char colocar[][max_word_length], char * text, char * text_changed) { main() { int n_word= 0; // Número de palavras no array word char chave[max_word][max_word_length]; // Palav a substituir char colocar[max_word][max_word_length]; // Substituições char text[max_text_length]; // Texto inicial char text_changed[max_text_length]; // Texto modificado printf("quantas palavras tem a lista de substituicao?\n"); n_word = quantas_palavras (); printf("introduza as palavras a retirar e quais a colocar\n"); ler_substituicoes(n_word, chave, colocar); printf("introduza o texto a substituir. "); printf("termine com uma linha apenas com um ponto final:\n"); if (!le_texto(text, MAX_TEXT_LENGTH)) { printf("não foi introduzido texto\n"); return; substitui_texto(n_word, chave, colocar, text, text_changed); printf("o texto inicial eh:\n%s\n", text); printf("o texto substituido eh:\n%s\n", text_changed); 4

5 3.2 1ª E 2ª VERSÕES Já deve ter reparado por esta altura que a 1ª e a 2ª versões se podem fazer ao mesmo tempo pois o facto do tamanho das frases a retirar e das frases a colocar serem iguais ou não, é irrelevante. Estamos a trabalhar com strings!... Para substituir alguma coisa ela tem de existir. Para além disso, fazer n substituições pode ser feito fazendo n vezes uma substituição. Assim a função substitui_texto recebe uma matriz, mas pode chamar outra que faz, de facto, a substituição e envia para essa outra, vector a vector (1º, 2º, etc.). É esta segunda função que vai custar mais a fazer. A 3ª versão do problema é apenas chamar esta função mais vezes. Bem pensado, não é? A função tem de começar por ver se o texto existe. Faça a rotina em vez de usar uma já existente nas bibliotecas do C. Vá sempre comparando o texto de chave com o texto de text. Se começar a estar em consonância das três uma: 1. ou deixa de estar e continua-se para outra; 2. ou atingiu-se o \0 só em text e significa que o texto acabou e não chegou a ser igual; 3. ou atingiu -se o \0 só em chave e existe de facto texto igual que começa onde se começou a comparação positiva e acaba onde estamos agora. Para não estragar toda a beleza de programar, não se dão mais dicas ª VERSÃO Faça a 3ª versão. Hein? Sem dicas 4 Será que a palavra existe? Para nos familiarizarmos com apontadores vamos considerar que existem muitas strings (por exemplo, m strings). Cada string começa num certo sítio de memória e contém um texto. Vamos também considerar que existem muitas palavras (por exemplo, n palavras) que podem ser usadas para ver se elas estão presentes nas strings. Essas palavras também estão colocadas algures na memória. Finalmente existem duas posições de memória onde vão ser colocados os endereços de uma das palavras e de uma das strings, que foram escolhidas pelo utilizador para ver se a respectiva string tem a respectiva palavra. O modo como o utilizador escolhe a string e a palavra é dando o seu número (de 0 a m e de 0 a n). Claro que teremos de usar apontadores para colocar a escolha do utilizador, ou não fosse esta uma aula de apontadores!!!!!!!!!!!!!! A figura da página seguinte tenta mostrar de um ponto de vista pictórico o problema, pois os apontadores são um pouco mais difíceis de entender. A figura contém strings, apontadores para char e inteiros. Veja o que é o quê antes de continuar a ler. Quando se programa com apontadores é muitas vezes benéfico fazer desenhos para se perceber o que aponta para quê. Não se esqueça de fazer isso com os seus programas 5

6 Assim, existem muitos apontadores para char (point_1 n) que contêm as posições das várias strings, existem muitos apontadores para char (word_1 n) que contêm as posições das várias palavras, e existem ainda dois apontadores para apontadores para char (frase e palavra) e dois inteiros onde são colocados os números de sequência que o utilizador escolheu para as strings e palavras. This is a string that contains a dog and a cat The dog was eating with the horse The camel drunk all the water The mouse entered into the pipe Este é um string que pode conter dog ou camel The horse is bigger than the dog horse mouse dog cat point_1 point_2 point_n word_1 word_2 word_m camel frase palavra Num. ordem da frase Num. ordem da palavra gedit). Comece o programa a partir do seguinte código (copie-o para o crimson ou 6

7 Este exemplo parece complicado, mas programar com apontadores é sempre um pouco diferente. Este exemplo serve para ver se percebe este modo de programar. Se pedir ajuda a um amigo ou a um docente ser-lhe-á dada a resposta nesse instante (pois este problema é trivial) e perdeu uma boa oportunidade de pensar, testar e aprender! Descanse que não estraga o computador se cometer um erro com os apontadores /* * Ficheiro frases.c */ #include <stdio.h> #include <string.h> #define bool int #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define MAX_WORD_LENGTH 21 #define MAX_TEXT_LENGTH 81 #define MAX_WORD 20 código aqui main() { char nome1 [MAX_TEXT_LENGTH] = "A string that contains a dog and a cat"; char nome2 [MAX_TEXT_LENGTH] = "A string that contains camel and mouse"; char nome3 [MAX_TEXT_LENGTH] = "The dog was eating with the horse"; char nome4 [MAX_TEXT_LENGTH] = "The camel drunk all the water"; char nome5 [MAX_TEXT_LENGTH] = "The mouse entered into the pipe"; char nome6 [MAX_TEXT_LENGTH] = "Uma string que pode conter dog ou camel"; char nome7 [MAX_TEXT_LENGTH] = "The horse is bigger than the dog"; char palavra1 [MAX_WORD_LENGTH] = "dog"; char palavra2 [MAX_WORD_LENGTH] = "horse"; char palavra3 [MAX_WORD_LENGTH] = "cat"; char palavra4 [MAX_WORD_LENGTH] = "mouse"; char palavra5 [MAX_WORD_LENGTH] = "camel"; char palavra6 [MAX_WORD_LENGTH] = "pig"; char *points [MAX_WORD]; // para apontar a frases char *words [MAX_WORD]; // para apontar a palavras char ** frase_actual, ** palavra_actual; int num_frase, num_palavra; // para conter a escolha do util. points [0] = nome1; points [1] = nome2; points [2] = nome3; points [3] = nome4; points [4] = nome5; points [5] = nome6; points [6] = nome7; words [0] = palavra1; words [1] = palavra2; words [2] = palavra3; words [3] = palavra4; words [4] = palavra5; words [5] = palavra6; while (1) { escolha (&num_frase, &num_palavra); código_aqui ver_se_contem (frase_actual, palavra_actual); 7

8 A função ver_se_contem deve escrever a frase e a palavra escolhida antes de escrever a resposta a dizer sim ou não. Repare que este programa nunca acaba. Tem de ser abortado. Pode sempre modificá-lo para o utilizador escrever um carácter de saída. Repare também que programar com apontadores é bastante versátil mas muito perigoso. Tomando como exemplo o nosso programa, se o utilizador escolher, por exemplo, o número de sequência 26 vamos para a uma zona de memória proibida. Tente fazer isso para ver como o computador reage a um erro desses. Claro que num programa tão simples como este é sempre possível perguntar se a opção está dentro do intervalo permitido. Ora, em programas mais complicados, com uso de apontadores para entidades mais complexas, tais testes são impossíveis de fazer É preciso saber mesmo o que se está a fazer. Vai ver que quando estiver mais experiente em programação e em C não vai prescindir da liberdade e versatilidade que os apontadores dão!... 8