Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

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1 Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica Introdução a Programação Túlio Toffolo & Puca Huachi BCC /2 Departamento de Computação UFOP

2 Aulas anteriores Memória Ponteiro Utilização de ponteiros Aritmética de ponteiros Alocação dinâmica Estruturas heterogêneas 2 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

3 Aula de hoje 1 Exercícios da última aula 2 Estruturas heterogêneas (breve revisão) 3 Alocação dinâmica de estruturas heterogêneas 4 Cópias de estruturas heterogêneas 5 Exercícios 6 Parâmetros da função main e próxima aula 2 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

5 Exercícios da última aula Exercício 1 Crie um programa que apresente, na tela de abertura, um menu com opções para: 1 inserir uma nova pessoa: nome, altura e ano de nascimento; 2 listar todos os nomes e respectivas alturas; 3 listar os nomes das pessoas que nasceram depois de um certo ano. Cada uma destas opções deve ser implementada em uma função separada. O programa deve ser capaz de armazenar dados de até 100 pessoas. 3 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

6 Exercícios da última aula Exercício 2 Crie uma estrutura (struct) para armazenar dados de um funcionário: 1 nome (até 50 caracteres), 2 função (até 50 caracteres), 3 idade, 4 salário. Em seguida, crie um programa que lê os dados de n funcionários. 4 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

8 Struct struct: palavra reservada que cria um novo tipo de dados. Tipos conhecidos: char, int, float, double e void. Estrutura: é um tipo de estrutura de dados heterogênea; agrupa itens de dados de diferentes tipos. Cada item de dado é denominado membro; struct define um tipo de dados (estrutura): informa ao compilador o nome, o tamanho em bytes e a maneira como ela deve ser armazenada e recuperada da memória. Ao ser definido, o tipo passa a existir e pode ser utilizado para criar variáveis. 5 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

9 Exemplo: armazenando dados de um aluno 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 struct Aluno { 5 int nmat; // número de matrícula 6 float nota[3]; // três notas 7 float media; // média aritmética 8 }; // fim da definição da estrutura (com ;) 9 10 int main() 11 { 12 Aluno bart; // declara a variável do tipo Aluno 13 bart.nmat = ; 14 bart.nota[0] = 8.5; 15 bart.nota[1] = 9.5; 16 bart.nota[2] = 10.0; 17 bart.media = ( bart.nota[0]+ bart.nota[1] + bart.nota[2] ) / 3.0; 18 cout << "Matrícula: " << bart.nmat << endl; 19 cout << "Média : " << bart.media << endl; 20 return 0; 21 } 6 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

10 Inicializando estruturas A inicialização é semelhante a inicialização das matrizes. 1 struct Data { 2 int dia; 3 char mes[10]; 4 int ano; 5 }; 6 7 Data natal = { 25, "Dezembro", 2016 }; 8 Data niver = { 20, "Outubro", 1986 }; Obs.: as variáveis são inicializadas juntamente com suas declarações. Os valores atribuídos aos membros devem ser colocados na ordem em que foram definidos na estrutura, separados por vírgula e entre chaves. 7 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

11 Atribuição entre estruturas O uso de variáveis de estruturas é similar ao uso das variáveis que estamos acostumados a utilizar... Uma variável estrutura pode ser atribuída à outra variável do mesmo tipo por meio de uma atribuição simples. 1 Data natal = { 25, "Dezembro", 2016 }; 2 3 Data nataldesteano; 4 nataldesteano = natal; Importante: valores dos membros da estrutura são atribuídos de uma única vez; a atribuição entre vetores/matrizes deve ser feita elemento por elemento. 8 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

12 Exemplo de uso e operações em structs: 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 int main() 7 { 8 Venda A = {20, 110.0}; 9 Venda B = {3, 258.0}; 10 Venda total; // soma membro a membro 13 total.pecas = A.pecas + B.pecas; 14 total.preco = A.preco + B.preco; 15 } Erro comum 1 // ERRO! 2 total = A + B; 9 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

13 Estruturas aninhadas 1 struct Data { 2 int dia; 3 char mes[10]; 4 int ano; 5 }; 6 7 struct Venda { 8 int pecas; 9 float preco; 10 Data diavenda; 11 }; int main() 14 { 15 // exemplo de declaração 16 Venda v = {20, 110.0, {7, "Novembro", 2015} }; // exemplo de uso: 19 cout << "Ano da venda: " << v.diavenda.ano << endl; return 0; 22 } 10 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

14 Estruturas em funções As estruturas podem ser passadas como argumentos de funções da mesma maneira que as variáveis simples. O nome de uma estrutura em C++ não é um endereço, portanto ela pode ser passada por valor. Exemplo: função que recebe duas estruturas como argumento e imprime os valores da soma de seus membros. 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 // protótipo (com passagem por valor) 7 void imprimetotal(venda v1, Venda v2); 11 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

15 Estruturas em funções Exemplo utilizando passagem por valor: 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 void imprimetotal(venda v1, Venda v2) 7 { 8 Venda total = {0, 0.0}; 9 total.pecas = v1.pecas + v2.pecas; 10 total.preco = v1.preco + v2.preco; 11 cout << "Nro peças: " << total.pecas << endl; 12 cout << "Preço total: " << total.preco << endl; 13 } int main() 16 { 17 Venda v1 = {1, 20}, v2 = {3, 10}; 18 imprimetotal(v1, v2); 19 return 0; 20 } 12 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

16 Estruturas em funções Alternativamente, podemos fazer passagem por referência: 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 // protótipo (com passagem por referência) 7 void imprimetotal(venda &v1, Venda &v2); Ou, ainda, utilizar ponteiros: 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 // protótipo (utilizando ponteiros) 7 void imprimetotal(venda *v1, Venda *v2); 13 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

17 Estruturas em funções Exemplo utilizando passagem por referência: 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 void imprimetotal(venda &v1, Venda &v2) 7 { 8 Venda total = {0, 0.0}; 9 total.pecas = v1.pecas + v2.pecas; 10 total.preco = v1.preco + v2.preco; 11 cout << "Nro peças: " << total.pecas << endl; 12 cout << "Preço total: " << total.preco << endl; 13 } int main() 16 { 17 Venda v1 = {1, 20}, v2 = {3, 10}; 18 imprimetotal(v1, v2); 19 return 0; 20 } 14 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

18 Estruturas em funções Exemplo utilizando ponteiros: 1 struct Venda { 2 int pecas; 3 float preco; 4 }; 5 6 void imprimetotal(venda *v1, Venda *v2) 7 { 8 Venda total = {0, 0.0}; 9 total.pecas = (*v1).pecas + (*v2).pecas; 10 total.preco = (*v1).preco + (*v2).preco; 11 cout << "Nro peças: " << total.pecas << endl; 12 cout << "Preço total: " << total.preco << endl; 13 } int main() 16 { 17 Venda v1 = {1, 20}, v2 = {3, 10}; 18 imprimetotal(&v1, &v2); 19 return 0; 20 } 15 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

19 Estruturas em funções Exemplo utilizando ponteiros (alternativa): / 33 struct Venda { int pecas; float preco; }; void imprimetotal(venda *v1, Venda *v2) { Venda total = {0, 0.0}; total.pecas = v1->pecas + v2->pecas; v1->pecas ou (*v1).pecas total.preco = v1->preco + v2->preco; cout << "Nro peças: " << total.pecas << endl; cout << "Preço total: " << total.preco << endl; } int main() { Venda v1 = {1, 20}, v2 = {3, 10}; imprimetotal(&v1, &v2); return 0; } Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

21 Alocação dinâmica e structs É possível alocar uma estrutura dinamicamente. O processo é igual ao da criação de um int ou double usando alocação dinâmica. De forma análoga, o usuário deve liberar a memória alocada. 1 int main() 2 { 3 Aluno *a = new Aluno; 4 strcpy(a->nome, "Tulio"); 5 strcpy(a->sobrenome, "Toffolo"); 6 a->idade = 21; 7 8 cout << a->nome << " " << a->sobrenome << endl; 9 cout << "Idade = " << a->idade << endl; delete a; 12 return 0; 13 } 17 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

22 Alocação dinâmica e structs Exemplo completo (incluindo a estrutura Aluno): 1 struct Aluno 2 { 3 char nome[50]; 4 char sobrenome[50]; 5 int idade; 6 }; 7 8 int main() 9 { 10 Aluno *a = new Aluno; 11 strcpy(a->nome, "Tulio"); 12 strcpy(a->sobrenome, "Toffolo"); 13 a->idade = 21; cout << a->nome << " " << a->sobrenome << endl; 16 cout << "Idade = " << a->idade << endl; delete a; 19 return 0; 20 } 18 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

23 Vetores de struct A criação/utilização de vetores de estruturas tanto estáticas quanto dinâmicas também é simples, sem nenhuma diferença relevante: 1 int main () 2 { 3 Aluno alunos[500]; 4 int n; 5 cin >> n; // nro de alunos digitado pelo usuário 6 7 for (int i = 0; i < n; i++) { 8 cin >> alunos[i].nome >> alunos[i].sobrenome; 9 cin >> alunos[i].idade; 10 } return 0; 13 } 19 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

24 Vetores de struct A criação/utilização de vetores de estruturas tanto estáticas quanto dinâmicas também é bastante simples: 1 int main () 2 { 3 int n; 4 cin >> n; // nro de alunos digitado pelo usuário 5 Aluno *alunos = new Aluno[n]; 6 7 for (int i = 0; i < n; i++) { 8 cin >> alunos[i].nome >> alunos[i].sobrenome; 9 cin >> alunos[i].idade; 10 } delete[] alunos; 13 return 0; 14 } 20 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

25 Vetores de struct Mas... o que o código a seguir imprimirá? 1 int main () 2 { 3 int n; 4 cin >> n; // nro de alunos digitado pelo usuário 5 6 Aluno alunosest[500]; 7 Aluno *alunosdin = new Aluno[n]; 8 9 cout << "Array estático usa " << sizeof(alunosest) 10 << " bytes!" << endl << endl; cout << "Array dinâmico usa " << sizeof(alunosdin) 13 << " bytes???" << endl; 14 cout << "Não... Usa " << sizeof(aluno) * n + sizeof(alunosdin) 15 << " bytes!" << endl << endl; return 0; 18 } 21 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

26 Vetores de struct O código anterior imprimirá (se o usuário digitar 20): 1 Array estático usa bytes! 2 3 Array dinâmico usa 8 bytes??? 4 Não... Usa 2088 bytes! O array estático usa 500 sizeof(aluno) bytes O dinâmico usa n sizeof(aluno) bytes + um ponteiro (8 bytes) 22 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

28 O que o código a seguir imprimirá? 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 struct Aluno 5 { 6 char nome[50]; 7 char sobrenome[50]; 8 int idade; 9 }; int main() 12 { 13 Aluno a = { "Puca", "Penna", 20 }; Aluno b = a; 16 strcpy(b.nome, "Tulio"); 17 strcpy(b.sobrenome, "Toffolo"); cout << a.nome << " " << a.sobrenome << " - " << a.idade << endl; 20 cout << b.nome << " " << b.sobrenome << " - " << b.idade << endl; 21 return 0; 22 } 23 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

29 Cópia de estruturas O código imprimirá: 1 Puca Penna Tulio Toffolo - 20 Uma cópia dos dados da estrutura é criada ao fazer Aluno b = a; Note que a estrutura Aluno ocupa 104 bytes Ao fazer a cópia, os 104 bytes são copiados Note que isto só ocorre porque a string foi alocada estaticamente. 24 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

30 E o código a seguir, o que imprimirá? 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 struct Aluno 5 { 6 char nome[50]; 7 char ultnome[50]; 8 int idade; 9 }; int main() 12 { 13 Aluno a = { "Puca", "Penna", 20 }; Aluno *b = &a; 16 strcpy(b->nome, "Tulio"); 17 strcpy(b->ultnome, "Toffolo"); cout << a.nome << " " << a.ultnome << " - " << a.idade << endl; 20 cout << b->nome << " " << b->ultnome << " - " << b->idade << endl; 21 return 0; 22 } 25 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

31 Cópia de estruturas O código imprimirá: 1 Tulio Toffolo Tulio Toffolo - 20 Este resultado é esperado, já que b agora é um ponteiro. Ao alocar um ponteiro, ocupamos apenas o espaço necessário para armazenar um endereço de memória. (4 ou 8 bytes, dependendo de a arquitetura ser de 32 ou 64 bits). 26 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

32 E o código a seguir, o que imprimirá? 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 struct Aluno 5 { 6 char *nome; 7 int idade; 8 }; 9 10 int main() 11 { 12 Aluno a = { new char[50], 20 }; 13 strcpy(a.nome, "Puca"); Aluno b = a; 16 strcpy(b.nome, "Tulio"); 17 b.idade = 25; cout << a.nome << " - " << a.idade << endl; 20 cout << b.nome << " - " << b.idade << endl; delete[] a.nome; 23 return 0; 24 } 27 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

33 Cópia de estruturas O código imprimirá: 1 Tulio Tulio - 25 Ao copiar b em a, copiamos o endereço de memória apontado pelo ponteiro a.nome em b.nome; eles apontam para a mesma memória! Copiamos o valor da variável a.idade Importante: note o delete no exemplo anterior Toda memória alocada dinamicamente (usando new) deve ser desalocada pelo programador (usando delete). 28 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

35 Exercício 1 Crie uma estrutura que representa um ponto (x, y). Em seguida, crie: 1 uma função que recebe dois pontos e retorna a distância entre eles; 2 uma função que recebe dois pontos e retorna o ponto equidistante aos dois mais próximo. Exercício 2 Crie uma estrutura para representar um número complexo a + ib (lembre-se que i = 1). Implemente: 1 uma função que retorna a soma dois números complexos; 2 uma função que retorna o produto de dois números complexo. Exemplo: (2 + 5i) (1 2i) = 2 4i + 5i 10i 2 (lembrando que i 2 = 1) = 2 4i + 5i 10 ( 1) = 2 4i + 5i + 10 = 12 + i 29 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

37 Parâmetros da função main Até aqui, utilizamos a função main sem parâmetros: 1 int main() 2 { return 0; 6 } Mas a função main também pode receber parâmetros: int argc: número de argumentos char *argv[]: valor dos argumentos (ou char **argv) 30 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

38 Parâmetros da função main 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 int main(int argc, char *argv[]) 5 { 6 for (int i = 0; i < argc; i++) 7 cout << "argumento " << i << " = " << argv[i] << endl; 8 9 return 0; 10 } O que o código acima irá imprimir? 31 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

39 Parâmetros da função main O fato é que argv é um vetor de vetores de caracteres! (ou um array de arrays de caracteres) Mas um vetor de caracteres pode ser visto como uma string... Portanto, argv é na prática um vetor de strings :) 32 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

40 Próxima aula Último item da ementa da disciplina: Arquivos Importante Resolvam as listas de exercícios no site! 33 / 33 Túlio Toffolo & Puca Huachi Introdução a Programação Aula 27: Estruturas heterogêneas e alocação dinâmica

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