A linguagem C (visão histórica)

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1 A linguagem C (visão histórica) A linguagem C é uma linguagem de programação desenvolvida no ínício dos anos 70 por Dennis Ritchie, que trabalhava nos laboratórios Bell e que também inciou em paralelo, conjuntamente com o colega Ken Thompson, o desenvolvimento do sistema operativo Unix. O Unix acabou por ser escrito, salvo pequenas excepções escritas em linguagem assembly (máquina), na linguagem C. A linguagem C sofreu várias evoluções e foi criado um standard internacional em 1989 ANSI C 89 (C89). Essa versão da linguagem é apresentada por Dennis Ritchie e Brian Kernigham no livro de referência da disciplina. Em 1999, uma nova versão da linguagem C foi tornada standard pela organização internacional de standards (ISO) ISO C 99 (ou C99). No nosso estudo utilizaremos em geral o standard C89, mas tirando partido de melhorias incluídas no standard C99, que serão indicadas explicitamente. 30/09/2016 Programação I 1

2 Características de um programa de apresentação da linguagem C Um programa em C é constituído por um ou mais blocos de código designados por funções. Tal como na matemática, as funções na linguagem C têm um nome, uma lista de variáveis de entrada (parâmetros) e um valor de saída (diz-se o valor de retorno da função). A definição do protótipo ou assinatura da função é seguida do conjunto de instruções entre chavetas (bloco) que contém o código da função., pois as funções em C podem não ter parâmetros e inclusive não gerar nenhum valor de saída. A semelhança com as funções matemáticas não é perfeita, pois ao contrário destas, as funções em C podem ter a lista de parâmetros vazia e/ou não ter valor de retorno. Em qualquer programa completo em C terá de existir uma função de nome main, que se constitui o ponto de entrada do programa, e tem a seguinte assinatura ou protótipo: int main() Como se lê da assinatura, a função main não recebe nenhum parâmetro e tem de retornar um valor inteiro 30/09/2016 2

3 Características de um programa de apresentação da linguagem C (continuação) Todos os valores e variáveis definidos num programa pertencem a um tipo. Por exemplo o valor 23 pertence ao tipo int, associado a valores inteiros, que representa um subconjunto finito de Z, cuja dimensão depende do número de bytes usado na representação de um inteiro. Quatro bytes (32 bits) é um valor típico para a dimensão de um inteiro, que permitem representar valores de a , por razões que irão estudar na UC de Lógica e Sistemas Digitais. A linguagem C distingue letras maíusculas de minúsculas, pelo que escrever main é diferente de Main ou MAIN. Terá de ser sempre respeitada a capitalização dos nomes. Um nome (identificador) tem de começar por uma letra ( ou o carater _), seguido de uma sequência de letras e/ou dígitos, eventualmente vazia. Na linguagem C qualquer nome que seja usado tem de ser previamente apresentado (declarado), ou então ser à partida do conhecimento do compilador (os únicos nomes conhecidos à partida são as chamadas palavras-chave da linguagem (keywords) e a função principal (main). A tabela do slide seguinte mostra as keywords da linguagem C. 30/09/2016 3

4 Tabela de keywords na linguagem C Apenas para referência, apresenta-se a seguir a lista (relativamente pequena) de keywords (palavras-chave) na linguagem C. Nenhum nome (identificador) usado num programa pode ser igual a uma keyword. auto double int struct break else long switch case enum register typedef char extern return union const float short unsigned continue for signed void default goto sizeof volatile do if static while 30/09/2016 4

5 Primeiro programa na linguagem C (helloworld) O programa que serve de apresentação do C no livro de Brian Kernigham e Dennis Ricthie é o seguinte: #include <stdio.h> int main () { printf ("Hello, World!\n"); return 0; } Esta linha é necessária porque declara entre outras a função printf, permitindo ao compilador validar a sua utilização no programa. A função main, ponto de entrada de um programa em C. Depois do nome da função é apresentada, entre parentêsis curvo, a sua lista de parâmetros (neste caso vazia). Antes do nome o tipo do valor de retorno (neste caso é inteiro int). A chamada à função printf é usada para mostrar mensagens na consola de texto. A sequência \n força uma mudança de linha. A instrução (palavra-chave) return indica o valor retornado pela função neste caso o inteiro 0 30/09/2016 5

6 Construção do progrema executável a partir do programa fonte (em linguagem C) Um programa escrito numa linguagem de programação tem de ser tipicamente transformado num programa executável pela máquina. O responsável por essa transformação é um programa, denominado compilador. No nosso ambiente de trabalho, o compilador da linguagem C é o programa gcc. helloworld.c Programa fonte Compilador (gcc) helloworld Programa executável Após criar o ficheiro(programa fonte), que se assume chamar-se helloworld.c, o programa executável helloworld é gerado com o seguinte comando: gcc -Wall o helloworld helloworld.c 30/09/2016 6

7 Variáveis na linguagem C As variáveis servem para guardar e dar nome a valores que se alteram ao longo da execução de um programa. Em C as variáveis, antes de serem usadas, têm de ser previamente declaradas. Uma variável inclui o seu nome, o seu tipo e o seu valor. Por exemplo, o significado da declaração int var1 = 25; é representado no esquema seguinte: int (tipo) var1 (nome) 25 (valor) Para já asumimos que as variáveis podem ter um dos seguintes tipos: int - para armazenar valores inteiros float - para armazenar valores reais double - para armazenar valores reais com maior precisão e alcance que no float Exemplos de declaração de variáveis na linguagem C: int var1; // Variável do tipo int de nome var1. O valor da variável é indefinido. int var2 = 1; // As variáveis podem ser declaradas e iniciadas em simultâneo. double d1, total= 0.0, d2; // variáveis do mesmo tipo podem ser declaradas na mesma lista Só após serem declaradas as variáveis podem ser referidas em instruções. Por exemplo: var2 = var2 + 10; // Assumindo que var2 já foi declarada é somado 10 ao seu valor actual. // Se var2 tem valor 1 então passa a ter 11 como valor. 30/09/2016 7

8 funções de entrada/saída - printf Como já vimos a função printf permite a escrita de mensagens na consola. O caso mais simples corresponde à escrita de uma mensagem literal, ou seja, à escrita de dos caracteres tal qual aparecem na mensagem. Por vezes, pretende-se mostrar na consola o valor de uma ou mais variáveis. Como fazer? A lógica da função printf é de que o primeiro valor que lhe for passado (1º argumento) define o formato da mensagem a apresentar mas não o seu conteúdo. Por exemplo: Considere a variável inteira var1. Como usar a função printf para mostrar o seu valor? Resp: printf( %d\n, var1); Cada percentagem do 1º argumento (chamado de string de formatação) indica um valor a apresentar. A letra a seguir à percentagem indica o tipo (e o formato) do valor a apresentar. No caso %d significa - aqui vai aparecer um valor inteiro em base dez. E donde vem o valor? Por cada % o printf tem de ser chamado com um valor (argumento) adicional, de acordo com a ordem da respectiva %. É possível numa string de formatação misturar texto literal com valores a apresentar. Ex: printf( Para o número %d, o seu dobro é %\n, n, 2*n); Neste caso, se a variável n tiver o valor 10 terísmos o output (os caracteres \n no final indicam que deve ocorrer mudança de linha) Para o número 10, o seu dobro é 20 30/09/2016 8

9 funções de entrada/saída - printf A função printf pode usar entre outras as seguintes opções de formatação de valores a apresentar: %d valor inteiro (em base 10) %6d valor inteiro, ocupando pelo menos 6 caracteres ( espaços à esquerda se necessário) %06d valor inteiro, ocupando pelo menos 6 caracteres ( zeros à esquerda se necessário) %lf valor do tipo double %6f valor do tipo float, ocupando pelo menos 6 caracteres %.2f valor do tipo float, 2 dígitos a seguir ao ponto decimal %6.2lf valor do tipo double, ocupando no mínimo 6 caracteres incluindo 2 digitos decimais 30/09/2016 9

10 Comentários na linguagem C Por vezes é util acrescentarmos informação a um programa que não é para ser usada pelo compilador, mas apenas pelos leitores humanos com os seguintes objectivos: aumentar a legibilidade ou a compreensão de certos passos do algoritmo desenvolvido. Identificar o autor do algoritmo. Existem dois tipos de comentários na linguagem C: Comentários de linha (começam com // e acabam no fim da linha corrente) Ex: int main() // função principal (de entrada) Nota: o comentário de linha foi incluído na versão C99 da linguagem C Comentários de texto (Qualquer conjunto de caracters, inclusivé mudanças de linha entre os caracteres /* e */ Ex: /* A função seguinte é a função de entrada de um programa em C. */ int main() 30/09/

11 funções de entrada/saída - scanf Como já vimos a função printf permite a escrita de mensagens na consola. Muitas vezes é necessário o inverso, isto é, ler valores da console para o programa A lógica da função scanf é identica ao da função printf, isto é, o primeiro argumento corresponde à string de formatação, só que agora define o formato do input. Considerem-se as variáveis inteiras dia, mes, ano. Como usar a função scanf para colocar como valores de variáveis três inteiros lidos da consola? Resp: scanf( %d%d%d, &dia, &mes, &ano); Cada percentagem do 1º argumento (chamado de string de formatação) indica um valor a ler. A letra a seguir à percentagem indica o tipo (e o formato) do valor a ler com o mesmo significado usado no printf ( só que neste caso não faz sentido a especificação de dimensões). Por cada % terá de existir na lista de argumentos o nome da variável para onde o valor vai ser lido (prefixado por &, por razões explicadas mais tarde). É possível numa string de formatação misturar texto literal com valores a ler. Ex: scanf( %d-%d-%d, &dia, &mes, &ano); Neste caso o utilizador tem de introduzir os valores inteiros obrigatoriamente separados pelo caracter - 30/09/

12 Exemplo de programa que inclui entrada/saída de dados (cálculo da área de um círculo) #include <stdio.h> /* * cálculo da área de um circulo * autor: Jorge Martins * data: setembro 2015 * */ int main () { // declarações double raio, area; const float pi = ; printf("indique o raio do círculo: "); scanf("%lf", &raio); } area = raio * raio * pi; printf ("A área do circulo de raio %f é %f\n", raio, area); return 0; 30/09/