Fundamentos do C

Autor

Afiliação

Diogo Silva

Academia da Força Aérea

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Tópicos

O primeiro programa
Componentes de um programa
Comentários
Variáveis
I/O Receber Valores
Constantes
Identificadores

O primeiro programa

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

O que está a acontecer?

Este programa simples escreve no terminal a frase “Hello world!”, sem as “.

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

“Importa” código externo ao nosso programa, permitindo chamar a função printf, que não está aqui definida.

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

É a função principal do programa. Os programas em C começam sempre nesta função. Todos os programas têm uma função main.

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

É uma instrução que chama a função printf da biblioteca stdio.h (que faz parte do próprio C), dando-lhe como input o literal de string "Hello world!".

A função “imprime” no terminal o input recebido.

Todas as instruções no C acabam com ;.

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

Especifica o valor de retorno do nosso programa, neste caso 0.

Escrevi o código, e agora?

O processo de converter código em programas funcionais passa, de forma simplificada, por 3 passos:

pré-processamento
compilação
linking

Pré-processamento

obedece a comandos que começam com # (diretivas)
funciona um pouco como um editor de texto, onde se adicionam ou modificam partes do código

Compilação

Transforma o código C numa linguagem que o computador perceba = linguagem máquina

linking

Combina o output gerado pela compilação com outro código necessário à execução do programa (e.g. stdio.h para usar o printf)

Quando damos indicação ao nosso IDE para compilar e executar o código, estes 3 passos tipicamente acontecem de forma automática.

Componentes de um programa

#diretivas

int main(){
    instruções;
}

A diretiva include

#include <stdio.h>

Esta diretiva indica que o conteúdo da biblioteca stdio.h deve ser incluida no programa atual.

Funções

Funções são procedimentos ou subrotinas que executam uma determinado conjunto de instruções.

Cada função é uma determinada receita para um determinado comportamento ou funcionalidade.

Isto permite que o mesmo comportamento seja executado diversas vezes num programa sem o ter que escrever repetidamente.

Instruções

Uma instrução é um comando que é executado quando o programa corre, e.g.

printf("Hello world!");

I/O `printf`

A capacidade de um programa comunicar com o mundo exterior é fundamental para que seja útil.

No nosso primeiro programa, essa comunicação foi feita com a função printf e o output foi apresentado num terminal.

Anteriormente foi referido que a função recebeu um literal de string, uma série sequencial de caracteres entre " " (aspas).

As " " não são incluidas no que aparece no terminal. Se quisermos incluir " no nosso output, é necessário escrever \", e.g.

printf("simbolo de aspas= \"")

O printf não inclui automaticamente o fim de linha.

Para garantir que o printf seguinte não apresenta o seu conteúdo na mesma linha do anterior, é necessário adicionar \n.

printf("Hello world!\n");
printf("Good morning, Vietnam!");

Comentários

O nosso primeiro programa não tem algo importante:

documentação

Os programas devem ter várias informações sobre o programa em si, e.g. autor, propósito, etc.

/* Nome: hello_world.c*/
/* Autor: Diogo Silva*/
/* Proposito: Mostrar "Hello world!" na consola.*/
#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

No C, escrevemos comentários entre /* */. Todo o texto entre estes símbolos é ignorado pelo comentário, i.e. não é interpretado como código.

/*
Nome: hello_world.c
Autor: Diogo Silva
Proposito: Mostrar "Hello world!" na consola.
*/
#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

Um comentário pode compreender várias linhas.

Também podemos escrever comentários de apenas uma linha com o símbolo //.

Tudo o que vem depois deste símbolo é interpretado como um comentário.

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello world!"); // escrever na consola
    return 0;
}

A legibilidade do programa aumenta bastante quando existem comentários que descrevem de forma sumária porções do código.

Variáveis

A maior parte dos programas executa uma série de cálculos.

Para isso, precisam de um mecanismo para guardar dados de forma temporária.

É para isso que servem as variáveis.

As variáveis são locais na memória onde é possível gravar algum dado, temporáriamente, durante a execução do programa.

Variáveis: Tipos

No C, todas as variáveis têm um tipo associado.

O C tem vários tipos de dados, mas para já usaremos apenas 2 tipos numéricos:

int (inteiro)
float (real, floating point)

Uma analogia aos tipos são os domínios na matemática, e.g. int pode ser comparado ao dominio dos números naturais.

Associado a um tipo, existe: - um conjunto de valores válidos (e.g. números inteiros positivos até 65.535) - operações válidas nos valores desse tipo (+ - * /)

Diferentes tipos incluem diferentes conjuntos de valores válidos.

O C tem vários int que incluem diferentes intervalos de valores possíveis e.g. típicamente, int inclui valores inteiros no intervalo [-65536, 65535].

O float inclui valores muito maiores que um int, e contempla valores reais, e.g. 3.14.

Operações aritméticas em float podem ser mais lentas.

Variáveis: declaração

Quando queremos usar uma variável, esta tem de ser declarada.

int altura; // em cm
float massa; // em kg

altura é uma variável do tipo int e massa é uma variável do tipo float.

Também podemos declarar várias variáveis de um determinado tipo numa só linha.

int altura, idade; // cm, meses
float massa, lucro; // kg, €

Variáveis: atribuição

As variáveis recebem valores através da instrução de atribuição =.

int altura; // em cm
float massa; // em kg

altura = 180;
massa = 75.2;

altura tem agora o valor 180 e massa tem o valor 75.2

180 e 75.2 são constantes.

Depois das variáveis terem um valor atribuido, podem ser usadas no cálculo de outros valores.

int altura; // em cm
float massa, imc; // em kg

altura = 180;
massa = 75.2;
imc = massa / (altura / 100.0); //indice massa corporal

As variáveis só podem ser usadas depois de declaradas. Ver linha 3.

int altura; // em cm

massa = 75.2;

float massa, imc; // em kg

altura = 180;

imc = massa / (altura / 100.0); //indice massa corporal

Este código é inválido porque estamos a atribuir um valor à variável massa, que ainda não foi declarada.

Variáveis: printf

Se quisermos mostrar o valor de uma determinada variável, podemos usar novamente a função printf.

int altura; // em cm
float massa, imc; // em kg

altura = 180;
massa = 75.2;
printf("Altura: %d\n", altura);

O que significa o símbolo %d?

%d indica como é que o valor contido na variável altura deve ser interpretado.

Neste caso, %d indica que deve ser interpretado como um valor inteiro int.

O descritor escolhido deve ser coerente com o tipo da variável que se vai mostrar.

altura é do tipo int, logo usamos o descritor %d.

int altura; // em cm
float massa, imc; // em kg

altura = 180;
massa = 75.2;
imc = massa / (altura / 100.0); //indice massa corporal
printf("Indice massa corporal: %f\n", imc);

O descritor %f é usado para valores do tipo float.

int -> %d
float -> %f

Importante

O C não impede um “desalinhamento” entre tipo e descritor - é responsabildiade do programador garantir a coerência.

Variáveis: `printf` de expressões

O cálculo do IMC na variável intermédia imc é desnecessário, uma vez que podemos inserir a expressão completa do cálculo na função printf.

int altura; // em cm
float massa, imc; // em kg

altura = 180;
massa = 75.2;
printf("Indice massa corporal: %f\n", massa / (altura / 100.0));

O que é uma expressão?

Uma expressão é algo que produz um valor concreto.
Uma expressão produz sempre um valor com um valor concreto, mesmo quando variáveis de tipos diferentes são misturadas (conversão automática de tipos será abordada posteriormente.)
Um valor de um determinado tipo pode sempre ser substituido por uma expressão do mesmo tipo.

Variáveis: inicialização

Algumas variáveis são automaticamente inicializadas com o valor de 0 quando são declaradas, mas a maior parte não é.
Uma variável que não tenha um valor por defeito e que não tenha sofrido nenhuma atribuição está não inicializada.

É importante perceber que o C permite que uma variável seja usada em cálculos, mesmo não tenha sido inicializada.

int altura; // em cm
float massa, imc; // em kg

massa = 75.2;
imc = massa / (altura / 100.0); //indice massa corporal

É responsabilidade do programador saber que o programa pode ter um comportamento inválido, porque a variável que não foi inicializada (não teve nenhuma atribuição) pode conter qualquer valor.

As variáveis podem ser inicializadas no momento da sua declaração.

int altura=180; // em cm
float massa=75.2, imc=0.0; // em kg

Exercício

Conversão de Fahrenheit para Celsius.
C = \frac{5}{9}(F-32)

I/O receber valores

Já sabemos mostrar valores ao utilizador do programa, mas como receber dados?

Usamos a função scanf.

A função scanf funciona como o printf, mas na direção oposta.

scanf("%d", &a);
scanf("%f", &b);

Indicamos o formato dos dados que vamos receber e a variável onde os queremos guardar.

scanf("%d", &a);  // receber altura do utilizador
scanf("%f", &b);  // receber altura do utilizador

Assumindo que já foram declaradas, qual será o tipo das variáveis a e b?

Sabemos que %d funciona com valores int, logo a deverá ser do tipo int.

Na mesma linha, b deverá ser um float.

E o que significa o & antes do nome das variáveis?

scanf("%d", &a);
scanf("%f", &b);

É um operador que devolve o endereço de memória da variável.

Iremos explorar este operador em detalhe no futuro. Até lá, saibam apenas que usamos quase sempre o & antes do nome da variável.

Exercício

Conversão de ºF para ºC.

Alterar o exercício anterior para receber os valores do utilizador.

Constantes

O que faz este programa?

#include <stdio.h>

int main(){
    float r;
    printf("Insira o raio do circulo[cm]:");
    scanf("%f", &r);

    printf("Perimetro do circulo: %f", 2 * 3.1415 * r);
    printf("Area do circulo: %f", 3.1415 * r * r);
    return 0;
}

Neste programa o valor 3.1415, o valor do π repete-se.

Seria útil se pudéssemos fazer referência a este valor com um identificador em todo o programa.

O C tem uma diretiva que nos permite fazer exatamente isso.

#include <stdio.h>
#define PI 3.1415

int main(){
    //...

    printf("Perimetro do circulo: %f", 2 * PI * r);
    printf("Area do circulo: %f", PI * r * r);
    return 0;
}

A diretiva #define permite-nos definir constantes que, durante o pré-processamento, são substituidas pelo valor especificado.

Por convenção, os nomes das constantes são sempre em letras maíusculas e os nomes das variáveis são em minúsculas.

Identificadores

Os nomes que escolhemos para as nossas variáveis, funções, etc. designam-se por identificadores e existem regras que devem ser seguidas.

Exemplos de identificadores válidos

times10 proximo_numero _altura alturaMAX

Exemplos de identificadores inválidos

10times proximo-numero

O caracter - é inválido, mas _ é aceite.

Os identificadores são sensíveis a letras maísculas e minúsculas, e.g. alturaMAX e alturamax seriam 2 identificadores distintos num programa.

Existe um conjunto de palavras-chave que não podem ser usadas. Estas correspondem a elementos intrínsecos ao C, como o nome dos tipos básicos e dos ciclos, e.g. int, while.

Outros exemplos:

int float double char void long short typedef
if else switch default
while do for continue break 
struct enum union

Importante

O uso do nome de funções frequentemente usadas e pertencentes à biblioteca standard do C também é de evitar, e.g. printf, scanf, …

Slides

Tópicos

O primeiro programa

Escrevi o código, e agora?

Pré-processamento

Compilação

linking

Componentes de um programa

A diretiva include

Funções

Instruções

I/O printf

Comentários

documentação

Variáveis

Variáveis: Tipos

Variáveis: declaração

Variáveis: atribuição

Variáveis: printf

Variáveis: printf de expressões

O que é uma expressão?

Variáveis: inicialização

Exercício

I/O receber valores

Exercício

Constantes

Identificadores

I/O `printf`

Variáveis: `printf` de expressões