Linguagem C UFMG - Apostilas - Ciência da Computação Parte1, Notas de estudo de Informática

Baixe Linguagem C UFMG - Apostilas - Ciência da Computação Parte1 e outras Notas de estudo em PDF para Informática, somente na Docsity! Curso de Linguagem € UFMG Universidade Federal de 2 Curso de Linguagem C..................................................................................................................................1 UFMG................................................................................................................................................................1 Universidade Federal de Minas Gerais ......................................................................................................1 Esta apostila foi elaborada com o conteúdo do site do Curso de Linguagem C da UFMG ( site - http://www.ead.eee.ufmg.br/cursos/C/). .....................................................................................................4 Aula 1 - INTRODUÇÃO .................................................................................................................................5 AULA 2 - Primeiros Passos ..........................................................................................................................6 O C é "Case Sensitive"..................................................................................................................................6 Introdução às Funções...................................................................................................................................8 Introdução Básica às Entradas e Saídas......................................................................................................11 Introdução a Alguns Comandos de Controle de Fluxo ..............................................................................15 Palavras Reservadas do C ...........................................................................................................................18 AULA 3 - VARIÁVEIS, CONSTANTES, OPERADORES E EXPRESSÕES.....................................19 Nomes de Variáveis ....................................................................................................................................19 Dicas quanto aos nomes de variáveis.........................................................................................................19 Os Tipos do C..............................................................................................................................................19 Declaração e Inicialização de Variáveis .....................................................................................................20 Operadores Aritméticos e de Atribuição ....................................................................................................24 Operadores Relacionais e Lógicos..............................................................................................................26 - Operadores Lógicos Bit a Bit ...................................................................................................................28 Expressões ...................................................................................................................................................29 - Expressões que Podem ser Abreviadas ....................................................................................................29 - Tabela de Precedências do C ....................................................................................................................30 Modeladores (Casts)....................................................................................................................................31 Aula 4 - ESTRUTURAS DE CONTROLE DE FLUXO ...........................................................................32 O Comando if ..............................................................................................................................................32 - O Operador ? .............................................................................................................................................35 O Comando switch ......................................................................................................................................36 O Comando for ............................................................................................................................................38 O Comando while........................................................................................................................................40 O Comando do-while ..................................................................................................................................41 O Comando break........................................................................................................................................42 O Comando goto .........................................................................................................................................44 AULA 5 - MATRIZES E STRINGS ..............................................................................................................46 Vetores ...........................................................................................................................................................46 Strings..........................................................................................................................................................47 Matrizes .......................................................................................................................................................51 AULA 6 PONTEIROS ...............................................................................................................................54 Declarando e Utilizando Ponteiros .............................................................................................................54 Ponteiros e Vetores......................................................................................................................................58 Inicializando Ponteiros................................................................................................................................62 Ponteiros para Ponteiros..............................................................................................................................63 Cuidados a Serem Tomados ao se Usar Ponteiros .....................................................................................64 A Função......................................................................................................................................................65 O Comando return .......................................................................................................................................65 Protótipos de Funções .................................................................................................................................67 O Tipo void..................................................................................................................................................68 Arquivos-Cabeçalhos ..................................................................................................................................69 Escopo de Variáveis ....................................................................................................................................71 Passagem de parâmetros por valor e passagem por referência ..................................................................73 Vetores como Argumentos de Funções ......................................................................................................75 Os Argumentos argc e argv.........................................................................................................................75 Recursividade ..............................................................................................................................................77 Outras Questões...........................................................................................................................................77 AULA 8 - DIRETIVAS DE COMPILAÇÃO ....................................................................................................78 As Diretivas de Compilação .......................................................................................................................78 A Diretiva include .......................................................................................................................................78 As Diretivas define e undef.........................................................................................................................79 5 Aula 1 - INTRODUÇÃO Vamos, neste curso, aprender os conceitos básicos da linguagem de programação C a qual tem se tornado cada dia mais popular, devido à sua versatilidade e ao seu poder. Uma das grandes vantagens do C é que ele possui tanto características de "alto nível" quanto de "baixo nível". Apesar de ser bom, não é pré-requisito do curso um conhecimento anterior de linguagens de programação. É importante uma familiaridade com computadores. O que é importante é que você tenha vontade de aprender, dedicação ao curso e, caso esteja em uma das turmas do curso, acompanhe atentamente as discussões que ocorrem na lista de discussões do curso. O C nasceu na década de 70. Seu inventor, Dennis Ritchie, implementou-o pela primeira vez usando um DEC PDP-11 rodando o sistema operacional UNIX. O C é derivado de uma outra linguagem: o B, criado por Ken Thompson. O B, por sua vez, veio da linguagem BCPL, inventada por Martin Richards. O C é uma linguagem de programação genérica que é utilizada para a criação de programas diversos como processadores de texto, planilhas eletrônicas, sistemas operacionais, programas de comunicação, programas para a automação industrial, gerenciadores de bancos de dados, programas de projeto assistido por computador, programas para a solução de problemas da Engenharia, Física, Química e outras Ciências, etc ... É bem provável que o Navegador que você está usando para ler este texto tenha sido escrito em C ou C++. Estudaremos a estrutura do ANSI C, o C padronizado pela ANSI. Veremos ainda algumas funções comuns em compiladores para alguns sistemas operacionais. Quando não houver equivalentes para as funções em outros sistemas, apresentaremos formas alternativas de uso dos comandos. Sugerimos que o aluno realmente use o máximo possível dos exemplos, problemas e exercícios aqui apresentados, gerando os programas executáveis com o seu compilador. Quando utilizamos o compilador aprendemos a lidar com mensagens de aviso, mensagens de erro, bugs, etc. Apenas ler os exemplos não basta. O conhecimento de uma linguagem de programação transcende o conhecimento de estruturas e funções. O C exige, além do domínio da linguagem em si, uma familiaridade com o compilador e experiência em achar "bugs" nos programas. É importante então que o leitor digite, compile e execute os exemplos apresentados. 6 AULA 2 - Primeiros Passos O C é "Case Sensitive" Vamos começar o nosso curso ressaltando um ponto de suma importância: o C é "Case Sensitive", isto é, maiúsculas e minúsculas fazem diferença. Se declarar uma variável com o nome soma ela será diferente de Soma, SOMA, SoMa ou sOmA. Da mesma maneira, os comandos do C if e for, por exemplo, só podem ser escritos em minúsculas pois senão o compilador não irá interpretá-los como sendo comandos, mas sim como variáveis. Dois Primeiros Programas Vejamos um primeiro programa em C: #include <stdio.h> /* Um Primeiro Programa */ int main () { printf ("Ola! Eu estou vivo!\n"); return(0); } Compilando e executando este programa você verá que ele coloca a mensagem Ola! Eu estou vivo! na tela. Vamos analisar o programa por partes. A linha #include <stdio.h> diz ao compilador que ele deve incluir o arquivo-cabeçalho stdio.h. Neste arquivo existem declarações de funções úteis para entrada e saída de dados (std = standard, padrão em inglês; io = Input/Output, entrada e saída ==> stdio = Entrada e saída padronizadas). Toda vez que você quiser usar uma destas funções deve-se incluir este comando. O C possui diversos Arquivos-cabeçalho. Quando fazemos um programa, uma boa idéia é usar comentários que ajudem a elucidar o funcionamento do mesmo. No caso acima temos um comentário: /* Um Primeiro Programa */. O compilador C desconsidera qualquer coisa que esteja começando com /* e terminando com */. Um comentário pode, inclusive, ter mais de uma linha. A linha int main() indica que estamos definindo uma função de nome main. Todos os programas em C têm que ter uma função main, pois é esta função que será chamada quando o programa for executado. O conteúdo da função é delimitado por chaves { }. O código que estiver dentro das chaves será executado seqüencialmente quando a função for chamada. A palavra int indica que esta função retorna um inteiro. O que significa este retorno será visto posteriormente, quando estudarmos um pouco mais detalhadamente as funções do C. A última linha do programa, return(0); , indica o número inteiro que está sendo retornado pela função, no caso o número 0. 7 A única coisa que o programa realmente faz é chamar a função printf(), passando a string (uma string é uma seqüência de caracteres, como veremos brevemente) "Ola! Eu estou vivo!\n" como argumento. É por causa do uso da função printf() pelo programa que devemos incluir o arquivo- cabeçalho stdio.h . A função printf() neste caso irá apenas colocar a string na tela do computador. O \n é uma constante chamada de constante barra invertida. No caso, o \n é a constante barra invertida de "new line" e ele é interpretado como um comando de mudança de linha, isto é, após imprimir Ola! Eu estou vivo! o cursor passará para a próxima linha. É importante observar também que os comandos do C terminam com ; . Podemos agora tentar um programa mais complicado: #include <stdio.h> int main () { int Dias; /* Declaracao de Variaveis */ float Anos; printf ("Entre com o número de dias: "); /* Entrada de Dados */ scanf ("%d",&Dias); Anos=Dias/365.25; /* Conversao Dias->Anos */ printf ("\n\n%d dias equivalem a %f anos.\n",Dias,Anos); return(0); } Vamos entender como o programa acima funciona. São declaradas duas variáveis chamadas Dias e Anos. A primeira é um int (inteiro) e a segunda um float (ponto flutuante). As variáveis declaradas como ponto flutuante existem para armazenar números que possuem casas decimais, como 5,1497. É feita então uma chamada à função printf(), que coloca uma mensagem na tela. Queremos agora ler um dado que será fornecido pelo usuário e colocá-lo na variável inteira Dias. Para tanto usamos a função scanf(). A string "%d" diz à função que iremos ler um inteiro. O segundo parâmetro passado à função diz que o dado lido deverá ser armazenado na variável Dias. É importante ressaltar a necessidade de se colocar um & antes do nome da variável a ser lida quando se usa a função scanf(). O motivo disto só ficará claro mais tarde. Observe que, no C, quando temos mais de um parâmetro para uma função, eles serão separados por vírgula. Temos então uma expressão matemática simples que atribui a Anos o valor de Dias dividido por 365.25 (365.25 é uma constante ponto flutuante 365,25). Como Anos é uma variável float o compilador fará uma conversão automática entre os tipos das variáveis (veremos isto com detalhes mais tarde). A segunda chamada à função printf() tem três argumentos. A string "\n\n%d dias equivalem a %f anos.\n" diz à função para pular duas linhas, colocar um inteiro na tela, colocar a mensagem " dias equivalem a ", colocar um valor float na tela, colocar a mensagem " anos." e pular outra linha. Os outros 10 - Retornando valores Muitas vezes é necessário fazer com que uma função retorne um valor. As funções que vimos até aqui estavam retornando o número 0. Podemos especificar um tipo de retorno indicando-o antes do nome da função. Mas para dizer ao C o que vamos retornar precisamos da palavra reservada return. Sabendo disto fica fácil fazer uma função para multiplicar dois inteiros e que retorna o resultado da multiplicação. Veja: #include <stdio.h> int prod (int x,int y) { return (x*y); } int main () { int saida; saida=prod (12,7); printf ("A saida e: %d\n",saida); return(0); } Veja que, como prod retorna o valor de 12 multiplicado por 7, este valor pode ser usado em uma expressão qualquer. No programa fizemos a atribuição deste resultado à variável saida, que posteriormente foi impressa usando o printf. Uma observação adicional: se não especificarmos o tipo de retorno de uma função, o compilador C automaticamente suporá que este tipo é inteiro. Porém, não é uma boa prática não se especificar o valor de retorno e, neste curso, este valor será sempre especificado. Com relação à função main, o retorno sempre será inteiro. Normalmente faremos a função main retornar um zero quando ela é executada sem qualquer tipo de erro. Mais um exemplo de função, que agora recebe dois floats e também retorna um float:: #include <stdio.h> float prod (float x,float y) { return (x*y); } int main () { float saida; saida=prod (45.2,0.0067); printf ("A saida e: %f\n",saida); return(0); } 11 - Forma geral Apresentamos aqui a forma geral de uma função: tipo_de_retorno nome_da_função (lista_de_argumentos) { código_da_função } AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está. Escreva uma função que some dois inteiros e retorne o valor da soma. Introdução Básica às Entradas e Saídas - Caracteres Os caracteres são um tipo de dado: o char. O C trata os caracteres ('a', 'b', 'x', etc ...) como sendo variáveis de um byte (8 bits). Um bit é a menor unidade de armazenamento de informações em um computador. Os inteiros (ints) têm um número maior de bytes. Dependendo da implementação do compilador, eles podem ter 2 bytes (16 bits) ou 4 bytes (32 bits). Isto será melhor explicado na aula 3. Na linguagem C, também podemos usar um char para armazenar valores numéricos inteiros, além de usá-lo para armazenar caracteres de texto. Para indicar um caractere de texto usamos apóstrofes. Veja um exemplo de programa que usa caracteres: #include <stdio.h> int main () { char Ch; Ch='D'; printf ("%c",Ch); return(0); } No programa acima, %c indica que printf() deve colocar um caractere na tela. Como vimos anteriormente, um char também é usado para armazenar um número inteiro. Este número é conhecido como o código ASCII correspondente ao caractere. Veja o programa abaixo: #include <stdio.h> int main () { char Ch; Ch='D'; printf ("%d",Ch); /* Imprime o caracter como inteiro */ return(0); } Este programa vai imprimir o número 68 na tela, que é o código ASCII correspondente ao caractere 'D' (d maiúsculo). 12 Muitas vezes queremos ler um caractere fornecido pelo usuário. Para isto as funções mais usadas, quando se está trabalhando em ambiente DOS ou Windows, são getch() e getche(). Ambas retornam o caractere pressionado. getche() imprime o caractere na tela antes de retorná-lo e getch() apenas retorna o caractere pressionado sem imprimí-lo na tela. Ambas as funções podem ser encontradas no arquivo de cabeçalho conio.h. Geralmente estas funções não estão disponíveis em ambiente Unix (compiladores cc e gcc), pois não fazem parte do padrão ANSI. Podem ser substituídas pela função scanf(), porém sem as mesmas funcionalidades. Eis um exemplo que usa a função getch(), e seu correspondente em ambiente Unix: #include <stdio.h> #include <conio.h> /* Este programa usa conio.h . Se você não tiver a conio, ele não funcionará no Unix */ int main () { char Ch; Ch=getch(); printf ("Voce pressionou a tecla %c",Ch); return(0); } Equivalente ANSI-C para o ambiente Unix do programa acima, sem usar getch(): #include <stdio.h> int main () { char Ch; scanf("%c", &Ch); printf ("Voce pressionou a tecla %c",Ch); return(0); } A principal diferença da versão que utiliza getch() para a versão que não utiliza getch() é que no primeiro caso o usuário simplesmente aperta a tecla e o sistema lê diretamente a tecla pressionada. No segundo caso, é necessário apertar também a tecla <ENTER>. Lembre-se que, se você quiser manter a portabilidade de seus programas, não deve utilizar as funções getch e getche, pois estas não fazem parte do padrão ANSI C !!! - Strings No C uma string é um vetor de caracteres terminado com um caractere nulo. O caracter nulo é um caractere com valor inteiro igual a zero (código ASCII igual a 0). O terminador nulo também pode ser escrito usando a convenção de barra invertida do C como sendo '\0'. Embora o assunto vetores seja discutido posteriormente, veremos aqui os fundamentos necessários para que possamos utilizar as strings. Para declarar uma string, podemos usar o seguinte formato geral: char nome_da_string[tamanho]; 15 Vamos ver alguns exemplos de printf() e o que eles exibem: printf ("Teste %% %%") -> "Teste % %" printf ("%f",40.345) -> "40.345" printf ("Um caractere %c e um inteiro %d",'D',120) -> "Um caractere D e um inteiro 120" printf ("%s e um exemplo","Este") -> "Este e um exemplo" printf ("%s%d%%","Juros de ",10) -> "Juros de 10%" Maiores detalhes sobre a função printf() (incluindo outros códigos de controle) serão vistos posteriormente, mas podem ser consultados de antemão pelos interessados. - scanf O formato geral da função scanf() é: scanf (string-de-controle,lista-de-argumentos); Usando a função scanf() podemos pedir dados ao usuário. Um exemplo de uso, pode ser visto acima. Mais uma vez, devemos ficar atentos a fim de colocar o mesmo número de argumentos que o de códigos de controle na string de controle. Outra coisa importante é lembrarmos de colocar o & antes das variáveis da lista de argumentos. É impossível justificar isto agora, mas veremos depois a razão para este procedimento. Maiores detalhes sobre a função scanf() serão vistos posteriormente, mas podem ser consultados de antemão pelos interessados. AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está: a) Escreva um programa que leia um caracter digitado pelo usuário, imprima o caracter digitado e o código ASCII correspondente a este caracter. b) Escreva um programa que leia duas strings e as coloque na tela. Imprima também a segunda letra de cada string. Introdução a Alguns Comandos de Controle de Fluxo Os comandos de controle de fluxo são aqueles que permitem ao programador alterar a sequência de execução do programa. Vamos dar uma breve introdução a dois comandos de controle de fluxo. Outros comandos serão estudados posteriormente. - if O comando if representa uma tomada de decisão do tipo "SE isto ENTÃO aquilo". A sua forma geral é: if (condição) declaração; A condição do comando if é uma expressão que será avaliada. Se o resultado for zero a declaração não será executada. Se o resultado for qualquer 16 coisa diferente de zero a declaração será executada. A declaração pode ser um bloco de código ou apenas um comando. É interessante notar que, no caso da declaração ser um bloco de código, não é necessário (e nem permitido) o uso do ; no final do bloco. Isto é uma regra geral para blocos de código. Abaixo apresentamos um exemplo: #include <stdio.h> int main () { int num; printf ("Digite um numero: "); scanf ("%d",&num); if (num>10) printf ("\n\nO numero e maior que 10"); if (num==10) { printf ("\n\nVoce acertou!\n"); printf ("O numero e igual a 10."); } if (num<10) printf ("\n\nO numero e menor que 10"); return (0); } No programa acima a expressão num>10 é avaliada e retorna um valor diferente de zero, se verdadeira, e zero, se falsa. No exemplo, se num for maior que 10, será impressa a frase: "O número e maior que 10". Repare que, se o número for igual a 10, estamos executando dois comandos. Para que isto fosse possível, tivemos que agrupa-los em um bloco que se inicia logo após a comparação e termina após o segundo printf. Repare também que quando queremos testar igualdades usamos o operador == e não =. Isto porque o operador = representa apenas uma atribuição. Pode parecer estranho à primeira vista, mas se escrevêssemos if (num=10) ... /* Isto esta errado */ o compilador iria atribuir o valor 10 à variável num e a expressão num=10 iria retornar 10, fazendo com que o nosso valor de num fosse modificado e fazendo com que a declaração fosse executada sempre. Este problema gera erros frequentes entre iniciantes e, portanto, muita atenção deve ser tomada. Os operadores de comparação são: == (igual), != (diferente de), > (maior que), < (menor que), >= (maior ou igual), <= (menor ou igual). - for O loop (laço) for é usado para repetir um comando, ou bloco de comandos, diversas vezes, de maneira que se possa ter um bom controle sobre o loop. Sua forma geral é: for (inicialização;condição;incremento) declaração; A declaração no comando for também pode ser um bloco ({ } ) e neste caso o ; é omitido. O melhor modo de se entender o loop for é ver de que maneira ele funciona "por dentro". O loop for é equivalente a se fazer o seguinte: 17 inicialização; if (condição) { declaração; incremento; "Volte para o comando if" } Podemos ver que o for executa a inicialização incondicionalmente e testa a condição. Se a condição for falsa ele não faz mais nada. Se a condição for verdadeira ele executa a declaração, o incremento e volta a testar a condição. Ele fica repetindo estas operações até que a condição seja falsa. Abaixo vemos um programa que coloca os primeiros 100 números na tela: #include <stdio.h> int main () { int count; for (count=1;count<=100;count=count+1) printf ("%d ",count); return(0); } Outro exemplo interessante é mostrado a seguir: o programa lê uma string e conta quantos dos caracteres desta string são iguais à letra 'c' #include <stdio.h> int main () { char string[100]; /* String, ate' 99 caracteres */ int i, cont; printf("\n\nDigite uma frase: "); gets(string); /* Le a string */ printf("\n\nFrase digitada:\n%s", string); cont = 0; for (i=0; string[i] != '\0'; i=i+1) { if ( string[i] == 'c' ) /* Se for a letra 'c' */ cont = cont +1; /* Incrementa o contador de caracteres */ } printf("\nNumero de caracteres c = %d", cont); return(0); } Note o teste que está sendo feito no for: o caractere armazenado em string[i] é comparado com '\0' (caractere final da string). Caso o caractere seja diferente de '\0', a condição é verdadeira e o bloco do for é executado. Dentro do bloco existe um if que testa se o caractere é igual a 'c'. Caso seja, o contador de caracteres c é incrementado. 20 uma determinada máquina. Assim, numa máquina de 16 bits, int provavelmente terá 16 bits. Numa máquina de 32, int deverá ter 32 bits. Na verdade, cada compilador é livre para escolher tamanhos adequados para o seu próprio hardware, com a única restrição de que shorts ints e ints devem ocupar pelo menos 16 bits, longs ints pelo menos 32 bits, e short int não pode ser maior que int, que não pode ser maior que long int. O modificador unsigned serve para especificar variáveis sem sinal. Um unsigned int será um inteiro que assumirá apenas valores positivos. A seguir estão listados os tipos de dados permitidos e seu valores máximos e mínimos em um compilador típico para um hardware de 16 bits. Também nesta tabela está especificado o formato que deve ser utilizado para ler os tipos de dados com a função scanf(): Intervalo Tipo Num de bits Formato para leitura com scanf Inicio Fim char 8 %c -128 127 unsigned char 8 %c 0 255 signed char 8 %c -128 127 int 16 %i -32.768 32.767 unsigned int 16 %u 0 65.535 signed int 16 %i -32.768 32.767 short int 16 %hi -32.768 32.767 unsigned short int 16 %hu 0 65.535 signed short int 16 %hi -32.768 32.767 long int 32 %li -2.147.483.648 2.147.483.647 signed long int 32 %li -2.147.483.648 2.147.483.647 unsigned long int 32 %lu 0 4.294.967.295 float 32 %f 3,4E-38 3.4E+38 double 64 %lf 1,7E-308 1,7E+308 long double 80 %Lf 3,4E-4932 3,4E+4932 O tipo long double é o tipo de ponto flutuante com maior precisão. É importante observar que os intervalos de ponto flutuante, na tabela acima, estão indicados em faixa de expoente, mas os números podem assumir valores tanto positivos quanto negativos. Declaração e Inicialização de Variáveis As variáveis no C devem ser declaradas antes de serem usadas. A forma geral da declaração de variáveis é: tipo_da_variável lista_de_variáveis; As variáveis da lista de variáveis terão todas o mesmo tipo e deverão ser separadas por vírgula. Como o tipo default do C é o int, quando vamos declarar variáveis int com algum dos modificadores de tipo, basta colocar o nome do modificador de tipo. Assim um long basta para declarar um long int. 21 Por exemplo, as declarações char ch, letra; long count; float pi; declaram duas variáveis do tipo char (ch e letra), uma variavel long int (count) e um float pi. Há três lugares nos quais podemos declarar variáveis. O primeiro é fora de todas as funções do programa. Estas variáveis são chamadas variáveis globais e podem ser usadas a partir de qualquer lugar no programa. Pode-se dizer que, como elas estão fora de todas as funções, todas as funções as vêem. O segundo lugar no qual se pode declarar variáveis é no início de um bloco de código. Estas variáveis são chamadas locais e só têm validade dentro do bloco no qual são declaradas, isto é, só a função à qual ela pertence sabe da existência desta variável, dentro do bloco no qual foram declaradas. O terceiro lugar onde se pode declarar variáveis é na lista de parâmetros de uma função. Mais uma vez, apesar de estas variáveis receberem valores externos, estas variáveis são conhecidas apenas pela função onde são declaradas. Veja o programa abaixo: #include <stdio.h> int contador; int func1(int j) { /* aqui viria o código da funcao ... */ } int main() { char condicao; int i; for (i=0; i<100; i=i+1) { /* Bloco do for */ float f2; /* etc ... ... */ func1(i); } /* etc ... */ return(0); } A variável contador é uma variável global, e é acessível de qualquer parte do programa. As variáveis condição e i, só existem dentro de main(), isto é são variáveis locais de main. A variável float f2 é um exemplo de uma variável de bloco, isto é, ela somente é conhecida dentro do bloco do for, pertencente à função main. A variável inteira j é um exemplo de declaração na lista de parâmetros de uma função (a função func1). 22 As regras que regem onde uma variável é válida chamam-se regras de escopo da variável. Há mais dois detalhes que devem ser ressaltados. Duas variáveis globais não podem ter o mesmo nome. O mesmo vale para duas variáveis locais de uma mesma função. Já duas variáveis locais, de funções diferentes, podem ter o mesmo nome sem perigo algum de conflito. Podemos inicializar variáveis no momento de sua declaração. Para fazer isto podemos usar a forma geral tipo_da_variável nome_da_variável = constante; Isto é importante pois quando o C cria uma variável ele não a inicializa. Isto significa que até que um primeiro valor seja atribuído à nova variável ela tem um valor indefinido e que não pode ser utilizado para nada. Nunca presuma que uma variável declarada vale zero ou qualquer outro valor. Exemplos de inicialização são dados abaixo : char ch='D'; int count=0; float pi=3.141; Ressalte-se novamente que, em C, uma variável tem que ser declarada no início de um bloco de código. Assim, o programa a seguir não é válido em C (embora seja válido em C++). int main() { int i; int j; j = 10; int k = 20; /* Esta declaracao de variável não é válida, pois não está sendo feita no início do bloco */ return(0); } AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está: Escreva um programa que declare uma variável inteira global e atribua o valor 10 a ela. Declare outras 5 variáveis inteiras locais ao programa principal e atribua os valores 20, 30, ..., 60 a elas. Declare 6 variáveis caracteres e atribua a elas as letras c, o, e, l, h, a . Finalmente, o programa deverá imprimir, usando todas as variáveis declaradas: As variáveis inteiras contem os números: 10,20,30,40,50,60 O animal contido nas variáveis caracteres e' a coelha 25 Assim seja o seguinte trecho de código: int a = 17, b = 3; int x, y; float z = 17. , z1, z2; x = a / b; y = a % b; z1 = z / b; z2 = a/b; ao final da execução destas linhas, os valores calculados seriam x = 5, y = 2, z1 = 5.666666 e z2 = 5.0 . Note que, na linha correspondente a z2, primeiramente é feita uma divisão inteira (pois os dois operandos são inteiros). Somente após efetuada a divisão é que o resultado é atribuído a uma variável float. Os operadores de incremento e decremento são unários que alteram a variável sobre a qual estão aplicados. O que eles fazem é incrementar ou decrementar, a variável sobre a qual estão aplicados, de 1. Então x++; x--; são equivalentes a x=x+1; x=x-1; Estes operadores podem ser pré-fixados ou pós- fixados. A diferença é que quando são pré-fixados eles incrementam e retornam o valor da variável já incrementada. Quando são pós-fixados eles retornam o valor da variável sem o incremento e depois incrementam a variável. Então, em x=23; y=x++; teremos, no final, y=23 e x=24. Em x=23; y=++x; teremos, no final, y=24 e x=24. Uma curiosidade: a linguagem de programação C++ tem este nome pois ela seria um "incremento" da linguagem C padrão. A linguagem C++ é igual à linguagem C só que com extensões que permitem a programação orientada a objeto, o que é um recurso extra. O operador de atribuição do C é o =. O que ele faz é pegar o valor à direita e atribuir à variável da esquerda. Além disto ele retorna o valor que ele atribuiu. Isto faz com que as seguintes expressões sejam válidas: x=y=z=1.5; /* Expressao 1 */ if (k=w) ... /* Expressão 2 */ A expressão 1 é válida, pois quando fazemos z=1.5 ela retorna 1.5, que é passado adiante, fazendo y = 1.5 e posteriormente x = 1.5. A expressão 2 será verdadeira se w for diferente de zero, pois este será o valor retornado por k=w. Pense bem antes de usar a expressão dois, pois ela pode gerar erros de interpretação. Você não está comparando k e w. Você está atribuindo o valor de w a k e usando este valor para tomar a decisão. 26 AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está: Diga o resultado das variáveis x, y e z depois da seguinte seqüência de operações: int x,y,z; x=y=10; z=++x; x=-x; y++; x=x+y-(z--); Operadores Relacionais e Lógicos Os operadores relacionais do C realizam comparações entre variáveis. São eles: Operador Ação > Maior do que >= Maior ou igual a < Menor do que <= Menor ou igual a == Igual a != Diferente de Os operadores relacionais retornam verdadeiro (1) ou falso (0). Para verificar o funcionamento dos operadores relacionais, execute o programa abaixo: /* Este programa ilustra o funcionamento dos operadores relacionais. */ #include <stdio.h> int main() { int i, j; printf("\nEntre com dois números inteiros: "); scanf("%d%d", &i, &j); printf("\n%d == %d é %d\n", i, j, i==j); printf("\n%d != %d é %d\n", i, j, i!=j); printf("\n%d <= %d é %d\n", i, j, i<=j); printf("\n%d >= %d é %d\n", i, j, i>=j); printf("\n%d < %d é %d\n", i, j, i<j); printf("\n%d > %d é %d\n", i, j, i>j); return(0); } Você pode notar que o resultado dos operadores relacionais é sempre igual a 0 (falso) ou 1 (verdadeiro). 27 Para fazer operações com valores lógicos (verdadeiro e falso) temos os operadores lógicos: Operador Ação && AND (E) || OR (OU) ! NOT (NÃO) Usando os operadores relacionais e lógicos podemos realizar uma grande gama de testes. A tabela-verdade destes operadores é dada a seguir: p falso falso verdadeiro verdadeiro q falso verdadeiro falso verdadeiro p AND q falso falso falso verdadeiro p OR q falso verdadeiro verdadeiro verdadeiro O programa a seguir ilustra o funcionamento dos operadores lógicos. Compile-o e faça testes com vários valores para i e j: #include <stdio.h> int main() { int i, j; printf("informe dois números(cada um sendo 0 ou 1): "); scanf("%d%d", &i, &j); printf("%d AND %d é %d\n", i, j, i && j); printf("%d OR %d é %d\n", i, j, i || j); printf("NOT %d é %d\n", i, !i); } Exemplo: No trecho de programa abaixo a operação j++ será executada, pois o resultado da expressão lógica é verdadeiro: int i = 5, j =7; if ( (i > 3) && ( j <= 7) && ( i != j) ) j++; V AND V AND V = V Mais um exemplo. O programa abaixo, imprime na tela somente os números pares entre 1 e 100, apesar da variação de i ocorrer de 1 em 1: /* Imprime os números pares entre 1 e 100. */ #include <stdio.h> int main() { int i; for(i=1; i<=100; i++) if(!(i%2)) printf("%d ",i); /* o operador de resto dará falso (zero) */ } /* quando usada c/ número par. Esse resultado*/ /* é invertido pelo ! */ 30 x=(y=2,y+3); o valor 2 vai ser atribuído a y, se somará 3 a y e o retorno (5) será atribuído à variável x . Pode-se encadear quantos operadores , forem necessários. O exemplo a seguir mostra um outro uso para o operador , dentro de um for: #include<stdio.h> int main() { int x, y; for(x=0 , y=0 ; x+y < 100 ; ++x , y++) /* Duas variáveis de controle: x e y . Foi atribuído o valor zero a cada uma delas na inicialização do for e ambas são incrementadas na parte de incremento do for */ printf("\n%d ", x+y); /* o programa imprimirá os números pares de 2 a 98 */ } - Tabela de Precedências do C Esta é a tabela de precedência dos operadores em C. Alguns (poucos) operadores ainda não foram estudados, e serão apresentados em aulas posteriores. Maior precedência () [] -> ! ~ ++ -- . -(unário) (cast) *(unário) &(unário) sizeof * / % + - << >> <<= >>= == != & ^ | && || ? = += -= *= /= Menor precedência , Uma dica aos iniciantes: Você não precisa saber toda a tabela de precedências de cor. É útil que você conheça as principais relações, mas é aconselhável que ao escrever o seu código, você tente isolar as expressões com parênteses, para tornar o seu programa mais legível. 31 Modeladores (Casts) Um modelador é aplicado a uma expressão. Ele força a mesma a ser de um tipo especificado. Sua forma geral é: (tipo)expressão Um exemplo: #include <stdio.h> int main () { int num; float f; num=10; f=(float)num/7; /* Uso do modelador . Força a transformação de num em um float */ printf ("%f",f); return(0); } Se não tivéssemos usado o modelador no exemplo acima o C faria uma divisão inteira entre 10 e 7. O resultado seria 1 (um) e este seria depois convertido para float mas continuaria a ser 1.0. Com o modelador temos o resultado correto. AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está: Compile o exemplo acima sem usar o modelador, e verifique os resultados. Compile-o novamente usando o modelador e compare a saída com os resultados anteriores. 32 Aula 4 - ESTRUTURAS DE CONTROLE DE FLUXO As estruturas de controle de fluxo são fundamentais para qualquer linguagem de programação. Sem elas só haveria uma maneira do programa ser executado: de cima para baixo comando por comando. Não haveria condições, repetições ou saltos. A linguagem C possui diversos comandos de controle de fluxo. É possível resolver todos os problemas sem utilizar todas elas, mas devemos nos lembrar que a elegância e facilidade de entendimento de um programa dependem do uso correto das estruturas no local certo. O Comando if Já introduzimos o comando if. Sua forma geral é: if (condição) declaração; A expressão, na condição, será avaliada. Se ela for zero, a declaração não será executada. Se a condição for diferente de zero a declaração será executada. Aqui reapresentamos o exemplo de um uso do comando if : #include <stdio.h> int main () { int num; printf ("Digite um numero: "); scanf ("%d",&num); if (num>10) printf ("\n\nO numero e maior que 10"); if (num==10) { printf ("\n\nVoce acertou!\n"); printf ("O numero e igual a 10."); } if (num<10) printf ("\n\nO numero e menor que 10"); return(0); } - O else Podemos pensar no comando else como sendo um complemento do comando if. O comando if completo tem a seguinte forma geral: if (condição) declaração_1; else declaração_2; A expressão da condição será avaliada. Se ela for diferente de zero a declaração 1 será executada. Se for zero a declaração 2 será executada. É importante nunca esquecer que, quando usamos a estrutura if-else, estamos garantindo que uma das duas declarações será executada. Nunca serão executadas as duas ou nenhuma delas. Abaixo está um exemplo do uso do if- else que deve funcionar como o programa da seção anterior. 35 Vejamos um exemplo: #include <stdio.h> int main () { int num; printf ("Digite um numero: "); scanf ("%d",&num); if (num==10) { printf ("\n\nVoce acertou!\n"); printf ("O numero e igual a 10.\n"); } else { if (num>10) { printf ("O numero e maior que 10."); } else { printf ("O numero e menor que 10."); } } return(0); } - O Operador ? Uma expressão como: if (a>0) b=-150; else b=150; pode ser simplificada usando-se o operador ? da seguinte maneira: b=a>0?-150:150; De uma maneira geral expressões do tipo: if (condição) expressão_1; else expressão_2; podem ser substituídas por: condição?expressão_1:expressão_2; O operador ? é limitado (não atende a uma gama muito grande de casos) mas pode ser usado para simplificar expressões complicadas. Uma aplicação interessante é a do contador circular. 36 Veja o exemplo: #include <stdio.h> int main() { int index = 0, contador; char letras[5] = "Joao"; for (contador=0; contador < 1000; contador++) { printf("\n%c",letras[index]); (index==3) ? index=0: ++index; } } O nome Joao é escrito na tela verticalmente até a variável contador determinar o término do programa. Enquanto isto a variável index assume os valores 0, 1, 2, 3, , 0, 1, ... progressivamente. AUTO-AVALIAÇÃO Veja como você está: Altere o último exemplo para que ele escreva cada letra 5 vezes seguidas. Para isto, use um 'if' para testar se o contador é divisível por cinco (utilize o operador %) e só então realizar a atualização em index. O Comando switch O comando if-else e o comando switch são os dois comandos de tomada de decisão. Sem dúvida alguma o mais importante dos dois é o if, mas o comando switch tem aplicações valiosas. Mais uma vez vale lembrar que devemos usar o comando certo no local certo. Isto assegura um código limpo e de fácil entendimento. O comando switch é próprio para se testar uma variável em relação a diversos valores pré-estabelecidos. Sua forma geral é: switch (variável) { case constante_1: declaração_1; break; case constante_2: declaração_2; break; . . . case constante_n: declaração_n; break; default declaração_default; } 37 Podemos fazer uma analogia entre o switch e a estrutura if-else-if apresentada anteriormente. A diferença fundamental é que a estrutura switch não aceita expressões. Aceita apenas constantes. O switch testa a variável e executa a declaração cujo case corresponda ao valor atual da variável. A declaração default é opcional e será executada apenas se a variável, que está sendo testada, não for igual a nenhuma das constantes. O comando break, faz com que o switch seja interrompido assim que uma das declarações seja executada. Mas ele não é essencial ao comando switch. Se após a execução da declaração não houver um break, o programa continuará executando. Isto pode ser útil em algumas situações, mas eu recomendo cuidado. Veremos agora um exemplo do comando switch: #include <stdio.h> int main () { int num; printf ("Digite um numero: "); scanf ("%d",&num); switch (num) { case 9: printf ("\n\nO numero e igual a 9.\n"); break; case 10: printf ("\n\nO numero e igual a 10.\n"); break; case 11: printf ("\n\nO numero e igual a 11.\n"); break; default: printf ("\n\nO numero nao e nem 9 nem 10 nem 11.\n"); } return(0); } AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está. Escreva um programa que pede para o usuário entrar um número correspondente a um dia da semana e que então apresente na tela o nome do dia. utilizando o comando switch. 40 Uma das aplicações desta estrutura é gerar tempos de espera. O programa #include <stdio.h> int main () { long int i; printf("\a"); /* Imprime o caracter de alerta (um beep) */ for (i=0; i<10000000; i++); /* Espera 10.000.000 de iteracoes */ printf("\a"); /* Imprime outro caracter de alerta */ return(0); } faz isto. AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está. Faça um programa que inverta uma string: leia a string com gets e armazene-a invertida em outra string. Use o comando for para varrer a string até o seu final. O Comando while O comando while tem a seguinte forma geral: while (condição) declaração; Assim como fizemos para o comando for, vamos tentar mostrar como o while funciona fazendo uma analogia. Então o while seria equivalente a: if (condição) { declaração; "Volte para o comando if" } Podemos ver que a estrutura while testa uma condição. Se esta for verdadeira a declaração é executada e faz-se o teste novamente, e assim por diante. Assim como no caso do for, podemos fazer um loop infinito. Para tanto basta colocar uma expressão eternamente verdadeira na condição. Pode-se também omitir a declaração e fazer um loop sem conteúdo. Vamos ver um exemplo do uso do while. O programa abaixo é executado enquanto i for menor que 100. Veja que ele seria implementado mais naturalmente com um for ... 41 #include <stdio.h> int main () { int i = 0; while ( i < 100) { printf(" %d", i); i++; } return(0); } O programa abaixo espera o usuário digitar a tecla 'q' e só depois finaliza: #include <stdio.h> int main () { char Ch; Ch='\0'; while (Ch!='q') { scanf("%c", &Ch); } return(0); } AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está: Refaça o programa da página anterior. Use o comando while para fechar o loop. O Comando do-while A terceira estrutura de repetição que veremos é o do-while de forma geral: do { declaração; } while (condição); Mesmo que a declaração seja apenas um comando é uma boa prática deixar as chaves. O ponto-e- vírgula final é obrigatório. Vamos, como anteriormente, ver o funcionamento da estrutura do-while "por dentro": declaração; if (condição) "Volta para a declaração" Vemos pela análise do bloco acima que a estrutura do-while executa a declaração, testa a condição e, se esta for verdadeira, volta para a declaração. A grande novidade no comando do-while é que ele, ao contrário do for e do while, garante que a declaração será executada pelo menos uma vez. 42 Um dos usos da extrutura do-while é em menus, nos quais você quer garantir que o valor digitado pelo usuário seja válido, conforme apresentado abaixo: #include <stdio.h> int main () { int i; do { printf ("\n\nEscolha a fruta pelo numero:\n\n"); printf ("\t(1)...Mamao\n"); printf ("\t(2)...Abacaxi\n"); printf ("\t(3)...Laranja\n\n"); scanf("%d", &i); } while ((i<1)||(i>3)); switch (i) { case 1: printf ("\t\tVoce escolheu Mamao.\n"); break; case 2: printf ("\t\tVoce escolheu Abacaxi.\n"); break; case 3: printf ("\t\tVoce escolheu Laranja.\n"); break; } return(0); } AUTO AVALIAÇÃO Veja como você está. Refaça o exercício da página c410.html utilizando o laço do-while para controlar o fluxo. O Comando break Nós já vimos dois usos para o comando break: interrompendo os comandos switch e for. Na verdade, estes são os dois usos do comando break: ele pode quebrar a execução de um comando (como no caso do switch) ou interromper a execução de qualquer loop (como no caso do for, do while ou do do while). O break faz com que a execução do programa continue na primeira linha seguinte ao loop ou bloco que está sendo interrompido.