PCS3111. Laboratório de Programação Orientada a Objetos para Engenharia Elétrica. Aula 1: Visão Geral

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1 PCS3111 Laboratório de Programação Orientada a Objetos para Engenharia Elétrica Aula 1: Visão Geral Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

2 Objetivos Conceitos de Orientação a Objetos (OO) Aspectos Básicos de Programação Estilo de código Programação defensiva e tratamento de erros Manipulação de arquivos Apresentação da Linguagem C++ Problemas de Engenharia Elétrica 2

3 Programa Semana Aula Assunto ago 1 Introdução: visão geral ago 2 Conceitos básicos de OO ago 3 Encapsulamento ago 4 Construtor e destrutor 02 set 5 P set Semana da pátria set 6 Herança set 7 Polimorfismo out 8 Classe abstratas e Herança múltipla out 9 Programação defensiva 14 out 10 P out 11 Ponteiros nov 12 Persistência em Arquivo nov 13 Projeto (parte I) nov 14 Projeto (parte II) 25 nov 15 P3 02 dez 16 PSUB 3

4 Organização Teoria 50min / Prática = 100min Exercícios individuais Entregues no final da aula Avaliação Média = E + Ep + P1 + P2 + 2*P3 6 E: média dos Exercícios (feitos em aula) Ep: média de Exercícios Programa P1, P2 e P3 serão sem computador Sub fechada: 02 de dezembro 4

5 Organização Apresentações e material no Moodle do Stoa Monitores Diego Queiroz Rosalia Caya Luis Emilio Eduardo Franco 5

6 Básica Bibliografia BUDD, T. An Introduction to Object-Oriented Programming. 3 rd Edition. Addison-Wesley LAFORE, R. Object-Oriented Programming in C++. 4 th Edition. SAMS SAVITCH, W. C++ Absoluto. Addison-Wesley Complementar STROUSTRUP, B. The C++ Programming Language. 4 th Edition. Addison-Wesley,

7 Agenda 1. Visão geral da OO 2. Visão geral da linguagem C++ 3. cin e cout 4. string 5. Programa básico em C++ 6. Apresentação do ambiente de programação 7. Ferramentas e processo de compilação 8. Teste e depuração 9. Qualidade de código 7

8 Visão Geral de OO 8

9 Conceito de Objeto Dificuldade: identificação de objetos de um domínio Mr. Potato Head, um brinquedo orientado a objetos. (fonte: Budd, 2002) 9

10 Desenvolvimento de Software Desenvolver software não envolve só uma linguagem de programação Métodos, Arcabouços (frameworks), Bibliotecas, Ferramentas, etc. Um aspecto importante é o paradigma de programação Forma de conceituar o que significa realizar computação e como tarefas executadas no computador devem ser estruturadas e organizadas. (Budd, 2001) A solução de um problema computacional é influenciada pelo paradigma seguido Facilidade / dificuldade de representação 10

11 Paradigma de Programação Alguns paradigmas Imperativo: estado global e comandos de mudanças de estado Linguagens: Pascal, C e Cobol Funcional: funções matemáticas (não afetam o estado) Linguagens: Lisp, Haskel, ML e Scala Lógico: lógica formal (ex.: lógica de 1ª ordem) Linguagens: Prolog e Datalog Orientação a objetos: abstração do mundo em objetos Linguagens: C++, Java, C#, Objective C, Smalltalk, Python Algumas linguagens são multiparadigma 11

12 Histórico da OO Centro de Computação Norueguês Simula: 1ª Linguagem OO (1967) Ideia motivou outras linguagens Alan Kay (Xerox PARC) Linguagem que fosse fácil de entender por usuários Smalltalk (disponibilizada em 1980) Bjarne Stroustrup (Bell Labs) Extensão de C para usar os conceitos de Simula C++ (1983) Popularização na década de

13 C++ Linguagem de propósito geral Ênfase em software básico (software de sistemas) Nível do hardware Controle do programador Permite a geração de códigos eficientes Orientado a Objetos Chamado originalmente de "C com classes" Na realidade é multiparadigma Paradigma Imperativo Paradigma Orientado a Objetos Programação genérica (templates) 13

14 C++ Superconjunto da linguagem C Outros recursos Linguagem C++ Recursos para implementar a OO Linguagem C Foco da disciplina: recursos para OO Veremos alguns dos outros recursos Padrão ISO (a partir de 1998) Versão atual: C

15 Popularidade de C++ C++: 8,6% Fonte: 15

16 Compiladores e Ambientes Alguns compiladores GCC (Linux) Windows: MinGW e Cygwin ( Intel C++ Compiler Alguns ambientes de programação (IDE) Code::Blocks Netbeans (Oracle) Eclipse Visual Studio (Microsoft) 16

17 Primeiro Exemplo 1 #include <iostream> 2 3 using namespace std; 4 5 int main() 6 { 7 cout << "Hello world!" << endl; 8 return 0; 9 } Crie um projeto no CodeBlocks File New Project (ou atalho Create a new project ) 17

18 Primeiro Exemplo Escolha a categoria Console Application Acione Go Next 18

19 Primeiro Exemplo Escolha a linguagem C++ Next 19

20 Primeiro Exemplo Escolha o nome e a pasta do projeto Next 20

21 Primeiro Exemplo Escolha GNU GCC Compiler (não altere as configurações default) Finish 21

22 Primeiro Exemplo Projeto Hello World e arquivo main.cpp 22

23 Primeiro Exemplo Compile e execute o programa Compilar (CTRL-F9) Executar (CTRL-F10) Resultado da compilação 23

24 Saída do console Primeiro Exemplo 24

25 Visão Geral do C++ 25

26 Declaração Variáveis Tipo, identificador e valor (opcional) int numerodepessoas; bool confirmado = true; int maior = 100, menor = 0; double x, y = 50.0; Variáveis podem ser declaradas em qualquer parte do bloco Bloco: conjunto de comandos entre "{" e "}" 26

27 Tipos Primitivos Principais tipos (alguns podem ser unsigned) (O tamanho em bytes exato depende do compilador) Tipo Valores Bytes Exemplo bool Booleano 1 true, false, 1, 0 char Caractere 1 'a', ';', 125 short Número 2 0, -1, int Número 4 0, -1, long Número 4 0, -1, 1E10 float Ponto flutuante E-30 double Ponto flutuante 8 1.9E100 27

28 Condição e Laços Condição if (x == 0) { // } else if (x > 0) { // } else { // } Laços While while (x > 0) { // } Do-while do { // } while (x > 0); For for (int i = 0; i < 10 ; i++) { // } 28

29 Operadores Lógicos Principais operadores lógicos Exemplo Operador Descrição && bool encontrado = false; int x = 0, y = 0;... E lógico Ou lógico! Negação if (!encontrado && (x > 0 y > 5)) {... } 29

30 Funções Definição Tipo de retorno Nome da função Parâmetros (separados por vírgula) Corpo da função (bloco) int processaelementos(int elementos[], int tamanho) {... } Chamada de uma função retorno = processaelementos(vetor, 10); Retorno de valores void f() {... return;... } Sem retorno int g() {... return 1;... } Com retorno (inteiro) 30

31 Comentários Dois tipos de comentários // Comenta do // em diante até o fim da linha x++; // O resto da linha é comentado /* e */ Comenta o texto entre os /* e */ Permite comentar várias linhas /* Exercício 1 Autor: Meu nome Data: 01/09/2014 */ /* Comentário */ x++; 31

32 Vetor É um conjunto ordenado de variáveis de um mesmo tipo Exemplo int y[5]; int x[] = {15, -29, 54, -1, 3}; Declara um vetor y (os valores não estão inicializados) Declara um vetor x, inicializando os valores int m[5][5]; Declara uma matriz 5x5 Índice x[0] 15 x[1] -29 x[2] 54 x[3] -1 x[4] 3 Vetor x 32

33 Vetor Acesso aos elementos do vetor numeros[0] = 10; x = numeros[5]; Atribui o valor 10 à posição 0 do vetor (1ª posição) Atribui o valor da posição 5 do vetor à variável x Observação: o tamanho do vetor deve ser uma constante (não pode ser uma variável) (Veremos futuramente como ser uma variável) int tamanho = 5; int numeros[tamanho]; int numeros[5]; 33

34 Programa Básico em C++ 34

35 cin e cout Entrada e saída padrão estão em iostream Necessário o #include e o using namespace #include <iostream> using namespace std; Entrada padrão: cin Texto e variáveis devem ser separados por >> Chamado de "obter de" Funciona com os principais tipos Exemplo int x = 0; cin >> x; O inteiro digitado pelo usuário é colocado na variável x 35

36 Saída padrão: cout cin e cout Texto e variáveis devem ser separados por << Chamado de "colocar em endl é equivalente a "\n" Exemplos Saída int i = 5; cout << "Olá\n"; cout << i; Olá 5 int x = 5, y = 6; cout << "x vale " << x << " e y vale " << y << endl; texto x texto y Pula linha Saída x vale 5 e y vale 6 36

37 Tipo string string..não é só um vetor de caracteres... Necessário o #include e o using namespace Exemplo #include <iostream> #include <string> using namespace std; (Necessário para o cout) Necessário para usar a string int main() { string nome = "Jose";... nome = "Pedro"; char inicial = nome[0]; cout << nome << endl; } Valor inicial Novo valor Existem diversas funções auxiliares (métodos) 37

38 Programa Básico #include <iostream> using namespace std; Inclusões e outras diretivas int multiplicar(int x, int y) { return x * y; } int main() { int x = 5, y =3; cout << multiplicar(x, y) << endl; return 0; } Funções Main: ponto de entrada do programa Sempre coloque um return: 0 indica sucesso Um projeto só pode ter 1 main 38

39 Programa Básico Se a função for usada antes de ser definida, é necessário criar um protótipo Apenas assinatura da função #include <iostream> using namespace std; int multiplicar(int x, int y); int main() { int x = 5, y =3; cout << multiplicar(x, y) << endl; return 0; } Protótipo (declaração) Uso int multiplicar(int x, int y) { return x * y; } Definição da função 39

40 Teste e Depuração 40

41 Exemplo 41

42 Exemplo Teste e depuração marcar breakpoint Inserir breakpoint na linha 9 usando botão direito ou 1 clique direto na linha 9 42

43 Exemplo Teste e depuração testar e depurar Iniciar/continuar depuração a partir do breakpoint Próxima linha a partir do breakpoint Janela de depuração watches 43

44 Exemplo Teste e depuração inicio Programa no breakpoint Console no breakpoint Janela de depuração watches 44

45 Exemplo Teste e depuração fim Programa no comando return Console no comando return Janela de depuração watches 45

46 Qualidade de Código 46

47 Qualidade do Código O que é um bom código? Correto Faz o que se espera Eficiente Não desperdiça recursos (memória e processador) Elegante Simples, limpo, bonito e sem enfeites 47

48 Qualidade do Código O que esse código faz? #include <iostream> using namespace std; int main() { int i,j,k; int l[10]; cout << "Digite 10 numeros" << endl; for (i=0;i<10; i++) cin >>l[i]; k= 0; for(j =0;J < 10;J++) { if (l[j]> 0) k +=l[j];} Alguns problemas: Nome das variáveis Indentação Espaçamento Blocos não claros } cout << "Valor: " << k; return 0; 48

49 Qualidade do Código Uma outra versão do mesmo código #include <iostream> using namespace std; int main() { int entrada[10]; cout << "Digite 10 numeros" << endl; for (int i = 0; i < 10; i++) cin >> entrada[i]; int soma = 0; for (int i = 0; i < 10; i++) { if (entrada[i] > 0) soma += entrada[i]; } cout << "Valor: " << soma; return 0; } 49

50 Nome de Variáveis Use nomes representativos Cuidado com abreviações ou nomes longos Dica: use "Ctrl + espaço" para autocompletar Convenção: CamelCase Variáveis e funções Primeira palavra com letra minúscula e as demais com só a 1ª letra em maiúscula Exemplo: i, peso, maiornumero e pedidosatrasados Nomes de arquivos Cada palavra com a 1ª letra maiúscula e as demais minúsculas Exemplo: HelloWorld.cpp, Exemplo1.cpp, ListaLigada.cpp 50

51 Organização Geral Declaração de variável no início do bloco Bloco real (if, for, etc.) ou lógico (organização do código) Declare somente a variável controladora do for no for Exemplo: for (int i = 0, z; i < 10; i++) int z; for (int i = 0; i < 10; i++) 51

52 Espaçamento Use um espaço para separar uma palavra da seguinte =, <=, while, if, for etc. são palavras Deixe um espaço depois, mas não antes, de cada sinal de pontuação Exemplo: int i, j; Parênteses Deixe um espaço antes, mas não depois, de abrir um parêntese Deixe um espaço depois, mas não antes, de fechar um parêntese Exemplo: for (int i = 0; i < 5; i++) j++; 52

53 Exceções Espaçamento x[i] e não x [i] x++ e não x ++ Para funções e métodos fatorial(x) e não fatorial (x) "." não é sinal de pontuação em C++! 53

54 Chaves (bloco) O { deve ficar na mesma linha do comando que define o bloco, com um espaço antes Exemplo if (x > 5) { O } deve ficar em uma linha separada, mas alinhado com o comando que definiu o bloco Exemplo if (x > 5){ if (x > 5) { if (x > 5) { if (x > 5) {... } 54

55 Blocos O conteúdo de um bloco deve ficar tabulado (um tab, normalmente) Deve ser possível diferenciar o que está dentro ou fora do bloco! Exemplo for (int i = 0; i < 5; i++) { if (entrada[i] > 5) { cout << entrada[i] << endl; } } for (int i = 0; i < 5; i++) { if (entrada[i] > 5) { cout << entrada[i] << endl; }} 55

56 Recomendações if, else e else if devem ficar alinhados if (x > 5) { //... } else if (x < 0) { //... } else { //... } As chaves podem ser omitidas se o bloco tiver apenas uma linha Indente ou deixe na mesma linha o comando if (x > 5) i++; if (x > 5) i++; 56

57 Outras Recomendações Evite processamento desnecessário Evite excesso de otimização Código ilegível, mas eficiente! Dificuldade de manutenção (a menos que otimização seja fundamental) (The International Obfuscated C Code Contest) O fundamental é ser consistente 57

58 Bibliografia BUDD, T. An Introduction to Object-Oriented Programming. 3 rd Edition. Addison-Wesley Cap. 1. LAFORE, R. Object-Oriented Programming in C++. 4 th Edition. SAMS Cap. 2, 3, 4 e 5. Indentação FEOFILOFF, P. Algoritmos em linguagem C. Editora Campus, Apêndice A. 58