Programação Imperativa e C e C++ PICC - deetc - isel

Programação Imperativa e C e C++ 

PICC 

Linguagem C 

Introdução, tipos 

Centro de Cálculo 

Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 

Pedro Pereira palex@cc.isel.ipl.pt

Objectivos de PICC 

• Assume que os estudantes já consolidaram os conceitos de 

programação em Java 

– Conceitos básicos em PG; Programação orientada por objectos em 

POO. 

• Dá a conhecer os ambientes de programação com acesso directo ao 

hardware em ambiente real de execução. 

– Introdução à linguagem C por comparação com Java. 

CCISEL, 2009 

• Pré-processamento; Compilação; Ligação. 

• Representação de números; Manipulação bit a bit; Tipos; 

• Alojamento estático. Funções; Alojamento automático; Registo de activação. 

• Alojamento dinâmico; Ponteiros e aritmética. 

• Estruturas; Ficheiros de texto e binários; Acesso sequencial e aleatório. 

– Introdução à linguagem C++ por comparação com C e Java. 

• Construtor; Destrutor; Cópia e Operador = (igual) 

• Representação dos objectos em memória; Tabela de métodos virtuais. 

Programação Imperativa em C e C++ 

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Avaliação 

• A realizar em grupo (2-3 pessoas) 

– 2 Trabalhos Práticos [40% da nota, > 9,5] 

CCISEL, 2009 

• Classificação atribuída individualmente, após discussão no final do semestre. 

– 2 Séries de exercícios [15% da nota] 

• Classificação igual para cada membro do grupo, atribuída na correcção. 

• A realizar individualmente: 

– 2 Mini-testes [15% da nota] 

• A resolver, na aula, nas datas de entrega das séries de exercícios. 

– 1 Teste Final [30% da nota, > 9,5 ] (ATENÇÃO: não é exame) 

• Realizado no final do semestre nas duas datas marcadas para exame. 

• Consulta: folha A4 elaborada pelo aluno 

Todos os intervenientes em cópias, detectadas em qualquer 

elemento de avaliação, terão o respectivo elemento anulado. 


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Antes do C 

• Linguagens de programação nos anos 60: 

– COBOL 

• Para tratamento de ficheiros de dados 

• Utilização comercial (Bancos, Seguradoras, …) 

– FORTRAN 

• Para cálculo numérico 

• Utilização científica 

– LISP e Prolog 

• Para dedução lógica 

• Utilização em Inteligência Artificial 

– Assembly 

• Para código de baixo nível e onde o tempo de execução é critico 

• Utilizado no desenvolvimento de sistemas operativos e drivers 

• Laboratórios Bell (AT&T): desenvolvimento de sistemas operativos 

– Ken Thompson: linguagem B (evolução do Assembly) 

– Dennis Ritchie: linguagem C (B com tipos) 

CCISEL, 2009 Programação Imperativa em C e C++ 

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C versus Java 

• C 

– Dennis Ritchie: 196?- 197? 

– Programação de sistemas 

• Desenhado para estar “perto” do hardware 

• Acesso directo à memória (eficiência tempo/espaço) 

– Permite portabilidade entre várias plataformas de hardware 

• Portabilidade ao nível do código fonte 

– Linguagem procedimental 

• Java 

– James Gosling: 199? 

– Sintaxe semelhante a C 

– Suporte de OOP com mais mecanismos automáticos mas menos 

liberdade nos paradigmas suportados 


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Perigos e (des)vantagens face a Java 

• Gestão de memória feita explicitamente 

– Java tem gestão automática com garbage collection 

• Iniciação explícita 

– Java inicia os campos e detecta utilização sem iniciação 

• Detecção de erros explícita 

– Java gera excepção (referência a null, indexação fora dos limites, …) 

• Mais linhas de código para a mesma funcionalidade 

• Fácil cometer erros não detectados pelo compilador 

• Não existe portabilidade de código já compilado 

– As bibliotecas não são portáveis 

• Não existe uma interface gráfica standard e portável 


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Exemplo em C 

#include 

int main() { 

int nextChar; /* char readed */ 

int count = 0; /* words counter */ 

int inWord = 0; /* current state */ 

} 

words.c 

while (( nextChar = getchar() ) != EOF) { 

if (nextChar == '\n' || nextChar == ' ') 

inWord = 0; 

else 

if (! inWord) { 

inWord = 1; 

++count; 

} 

} 

printf("Words=%d\n",count); 

return 0; 


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Compilar, Ligar e Executar (Linux / GNU) 

debug 

• gcc -Wall -g -c words.c 

– Compila o ficheiro fonte words.c e gera o ficheiro 

words.o com o código compilado. 

– Neste passo são detectados os erros de compilação 

• pre-processador; sintaxe; semânticos 

• gcc words.o –o words 

– Liga words.o com a biblioteca standard e gera o ficheiro 

executável words 

– Neste passo são detectados erros de ligação 

• Símbolo não encontrado 

• words < abc.txt 

– Executa o programa dando como entrada (input) o 

conteúdo do ficheiro abc.txt 

– Neste passo são detectados os erros de execução 

• O programa não cumpre o objectivo 

insight words 


8

Compilar, Ligar e Executar (Windows / Microsoft) 

debug 

• cl /Wall /Zi /c words.c 

– Compila o ficheiro fonte words.c e gera o ficheiro 

words.obj com o código compilado. 

– Neste passo são detectados os erros de compilação 

• pre-processador; sintaxe; semânticos 

• cl /Zi /Fewords.exe words.obj 

– Liga words.obj com a biblioteca standard e gera o 

ficheiro executável words.exe 

– Neste passo são detectados erros de ligação 

• Símbolo não encontrado 

• words < abc.txt 

– Executa o programa dando como entrada (input) o 

conteúdo do ficheiro abc.txt 

– Neste passo são detectados os erros de execução 

• O programa não cumpre o objectivo 

devenv words.exe 

vsvars32 


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Exemplo em C 

#include 

void printChar( int c ) { 

printf(“Char „%c‟ code=%d hex=%x\n”,c,c,c); 

} 

int main() { 

printChar(„A‟); 

printChar(„H‟); 

return 0; 

} 

%c Carácter cujo código é o valor 

%d Valor inteiro em decimal 

%x %X Valor inteiro em hexadecimal 

%o Valor inteiro em octal 

pc.c 

Char „A‟ code=65 hex=41 

Char „H‟ code=72 hex=48 

\n Mudança de linha 

\t Tabulador 

\b Backspace 

\” Carácter aspas 


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Identificadores, Tipos e Constantes 

• Identificadores 

– As mesmas regras de Java: … 

• Tipos básicos ( char, int, float, double ) 

– Modificadores de dimensão (short, long) aplicáveis a int 

– Modificadores de sinal (signed, unsigned) aplicáveis a int e char 

• Constantes 

– int: 23 023 0x23 23L 23U 

– double ou float: 23.5 23.5F 23. 23.F 12.3e-4 12.3e10F 

– char: „K‟ „\n‟ „\t‟ „\\‟ „\0‟ „\113‟ „\x48‟ 

– string: “abc” “aspas=\”” “linha\n” 


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Variáveis 

• Nome 

• Tipo 

– Zona de memória associada a um nome 

– Significado e dimensão dos valores armazenados 

• Âmbito (scope) 

– Onde é vista a variável 

• Bloco de função, Argumento de função, Global, outros blocos… 

• Tempo de vida 

char c 

– Desde a reserva de memória à libertação 

• Automático (sujeito ao bloco) 

• Estático (sujeito ao programa) 

int count = 0 


12

Tipo char 

Tipo Utilização Dimensão Valores 

signed char 

-128..127 

unsigned char 

char 

Valores muito pequenos 

código de um carácter 

8 bits 

(1 byte) 

0..255 

??? 

void main() { 

char cA='A', ca; 

for(ca=cA+32 ; cA

Tipo int 

CCISEL, 2009 

Tipo Utilização Dimensão 

Típica (32bits) 

Valores 

signed int ou int Valores 32 bits -2 

inteiros (4 bytes) 

31 .. 231-1 unsigned int 0.. 232-1 (232 =4.294.967.296) 

long int ou long Valores 32 ou 64 bits -2 

grandes (4 ou 8 bytes) 

31 .. 231-1 unsigned long 0.. 232-1 (232 =4.294.967.296) 

short int ou short Valores 16 bits -2 

pequenos (2 bytes) 

15 .. 215-1 unsigned short 0.. 216-1 (216 =65.536) 

Standard só garante: sizeof(char) ≤ sizeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long) 

unsigned int ui= ~0; 

unsigned long ul= ~0; 

unsigned short us= ~0; 

printf("max unsigned\n int=%u\n" 

" long=%lu\n short=%u\n",ui,ul,us); 


max unsigned 

int=4294967295 

long=4294967295 

short=65535 

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Tipo float e double 

Tipo Utilização Dimensão 

(norma IEEE 754) 

float 

double 

CCISEL, 2009 

Valores reais 

pequenos 

Valores reais 

grandes 

float 

v = ± m x 2 e 

32 bits 

(4 bytes) 

64 bits 

(8 bytes) 

Expoente 

(bits) 


Mantissa 

(bits) 

Valores 

8 23 ± ≈1.2×10 -38 .. ≈3.4×10 38 

11 52 ± ≈2.2×10 −308 .. ≈1.8×10 308 

m = 1.M M é a mantissa, valendo cada bit: 

2 -1 + 2 -2 + 2 -3 +…+ 2 -22 

e = E-127 E é o expoente, valendo cada bit: 

2 7 + 2 6 + 2 5 +…+ 2 0 

M=2 -2 =0.25 → m=1.25 E=01111100 2=124 → e=-3 v=+1.25x2 -3 =0.15625 

Existem representações especiais para: zero, infinito e indeterminado. 

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Conversão de tipos 

• Conversão implícita 

– Verificada em tempo de compilação 

– Promoção 

• char int float double 

• short int int long int 

– Em expressões quando os operandos 

são de tipos diferentes 

• Conversão para o tipo mais abrangente 

• Conversão explícita (cast) 

– Para realizar despromoções 

• Podem gerar código 

int small = 10L; 

long large; 

... 

large = small; 

??? any; 

any = large + small; 

small = (int) large; 

short int val = -1; 

small = (int) val; 


16

Operadores 

• Aritméticos: 

– Quatro operadores entre inteiros e 

reais: +, -, * e / 

– Resto de divisão inteira: % 

– Operadores unários: + e – 

– Incremento e decremento (prefixo e 

sufixo): ++ e –- 

• Relacionais: >, >=, . 

! ~ ++ -- + - * 

& (type) sizeof 

 

* / % 

+ - 

> 

< >= 

== != 

& 

^ 

| 

&& 

|| 

?: 

= += -= … 

, 


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Expressões, Instruções e Blocos 

• Cada expressão produz um valor 

1

Instruções de controlo e valores lógicos 

• As instruções if, while, do..while, for e switch têm sintaxe e 

semântica semelhantes à linguagem Java 

– Cada instrução pode ser substituída por um bloco ou ; 

if () [else ] 

while () 

do while (); 

for([];[];[]) 

• Não existe o tipo boolean em C 

– O valor das condições do if, while, do..while, for e os argumentos dos operadores 

lógicos são considerados verdadeiros se forem diferentes de zero. 

– O valor que resulta da avaliação das operações relacionais é 1 ou 0. 

CCISEL, 2009 


switch() { 

{case : {}} 

[default: {}] 

} 

while(x) { putchar(„.‟); --x; } 

a = (x==y); 

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typedef 

• Definir outro nome para um tipo 

– Sintaxe semelhante à declaração de variável, mas prefixada por 

typedef 

– Os dois tipos são iguais. 

typedef unsigned char byte; 

typedef unsigned short int word16; 

typedef unsigned int word32; 

void main() { 

byte b = 0x0F; 

word16 w = 0x3A1C; 

... 

} 


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enum 

• Definir um tipo com um 

conjunto de valores por nome 

• Valores inteiros atribuídos 

automaticamente ou 

explicitamente 

• O primeiro é zero se não 

indicado 

• Os restantes não indicados 

ficam com o valor seguinte ao 

anterior. 

enum semaphore {RED,YELLOW,GREEN}; 

... 

enum semaphore s1= GREEN; 

printf("%d\n",s1); 

if ( s1>RED ) printf("Try pass\n"); 

2 

Try pass 

enum logic {FALSE,TRUE,NO=0,YES}; 

enum bool_t {false, true}; 

typedef enum bool_t boolean; 

... 

boolean flag; 


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