Linguagens de Programação Prof. Miguel Elias Mitre Campista http://www.gta.ufrj.br/~miguel Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Introdução à Programação em C++ Parte III Introdução à Programação em C++ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista 2

Relembrando da Última Aula... Classificação das linguagens de alto nível Linguagens podem ser imperativas As imperativas podem ser estruturadas ou não As estruturadas podem ser: Procedurais ou Orientadas a objetos Noções básicas de linguagens de alto nível utilizando a abordagem procedural Lua Perl Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Linguagem de Programação C++ Linguagem Imperativa, estruturada e orientada a objetos Oferece: Reuso Modularidade Rapidez de desenvolvimento Correção de código Facilidade de compreensão e modificação Baixo custo de desenvolvimento Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Linguagem de Programação C++ Estruturada Classes e funções C++ standard library Coleção de classes e funções existentes Abordagem de construção de blocos de programação para criar novos programas Possível com a característica de modularidade e reuso Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Linguagem de Programação C++ Simplificação de projetos Possibilita enfoque estruturado para o desenvolvimento de programas para computadores Programas em C++ processam informações e exibem resultados C++ permite apenas tradução Compilador: g++ (Programas *.cpp ou *.cc) Compila o código g++ <arq-codigo> -o <arq-compilado> -Wall É possível usar o gcc? Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Linguagem de Programação C++ Primeiros programas em C++ Exibição de mensagens Obtenção de informações do usuário Execução de cálculos aritméticos Tomada de decisões Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Linguagem de Programação C++ Primeiros programas em C++ Exibição de mensagens Obtenção de informações do usuário Execução de cálculos aritméticos Tomada de decisões Como ficariam esses programas em C++? Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Primeiro Exemplo em C++ Programa simples: Imprime uma linha do texto Ilustra vários recursos importantes da linguagem C++ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Primeiro Exemplo em C++ Programa: HelloWorld.cpp // Primeiro exemplo em C++ // Autor: Miguel Campista #include <iostream> int main () { std::cout << “Hello, world!”; return 0; } Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Primeiro Exemplo em C++ Programa: HelloWorld.cpp // Primeiro exemplo em C++ // Autor: Miguel Campista #include <iostream> int main () { std::cout << “Hello, world!”; return 0; } Diretiva do pré-processador para incluir o arquivo de cabeçalho de fluxo de entrada e saída Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Primeiro Exemplo em C++ Programa: HelloWorld.cpp // Primeiro exemplo em C++ // Autor: Miguel Campista #include <iostream> int main () { std::cout << “Hello, world!”; return 0; } Operador de inserção de fluxo Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Primeiro Exemplo em C++ Programa: HelloWorld.cpp // Primeiro exemplo em C++ // Autor: Miguel Campista #include <iostream> int main () { std::cout << “Hello, world!”; return 0; } O ”std::” é necessário sempre que se usa uma função definida por uma diretiva de pré-processador. No caso, o “#include<iostream>” Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Primeiro Exemplo em C++ Programa: HelloWorld.cpp Compilação: g++ HelloWorld.cpp –o hello // Primeiro exemplo em C++ // Autor: Miguel Campista #include <iostream> int main () { std::cout << “Hello, world!”; return 0; } shell>$ g++ HelloWorld.cpp –o hello shell>$ ./hello Hello, world! shell>$ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Diretivas de Pré-processador São processadas pelo pré-processador antes da compilação Começam com # Ex.: #include <iostream> Instrui o pré-processador a incluir o arquivo de cabeçalho de fluxo de entrada/saída <iostream> Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Comentários Explicam os programas a outros programadores Melhoram a leitura do programa São ignorados pelo compilador Comentário de uma única linha Inicia-se com // Ex.: //Impressão de texto Comentário de múltiplas linhas Inicia com /* e termina com */ Ex.: /*Impressão de texto*/ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Comentários Comentário /* * Primeiro exemplo em C++ * Autor: Miguel Campista */ #include <iostream> int main () { std::cout << “Hello, world!”; // Imprime na tela return 0; } Comentário Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Espaços em Branco Linhas em branco e caracteres de espaço em branco e de tabulação São usados para tornar os programas mais fáceis de ler São ignorados pelo compilador Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Uso de IDENTAÇÃO e COMENTÁRIOS tornam o código mais legível!!! Espaços em Branco Linhas em branco e caracteres de espaço em branco e de tabulação São usados para tornar os programas mais fáceis de ler São ignorados pelo compilador Uso de IDENTAÇÃO e COMENTÁRIOS tornam o código mais legível!!! Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Recomendações Programas devem começar com comentário Descrição do propósito do programa, do autor, da data e da hora Programas devem incluir todos os arquivos de cabeçalho necessários Ausência do <iostream> em um programa que realiza I/O faz com que o compilador emita mensagem de erro Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Função main É a primeira função a ser executada Mesmo que não seja a primeira encontrada no código Existe em todo programa C++ Todo programa deve possuir precisamente uma função main Deve “retornar” um valor Dependendo do valor retornado, o programa pode conter erro ou não Exemplo int main() Essa função main retorna um número inteiro Corpo delimitado por chaves ({}) Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Namespace std O uso do “std::” Especifica que se deve usar um nome que pertence ao “namespace” std Pode ser removido por meio de instruções using Objeto de fluxo de saída padrão (standard output stream object) do namespace std std::cout Está “conectado” à tela É definido no arquivo de cabeçalho de fluxo de entrada/saída <iostream> Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operador de inserção de fluxo << O valor à direita (operando da direita) é inserido no operando da esquerda. Ex.: std::cout << "Hello"; Insere a string "Hello" na saída-padrão Exibe na tela Caracteres de escape Caractere precedido por "\" Indica uma saída de caractere “especial” Ex.: "\n" O cursor se move para o início da linha seguinte na tela Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Erros de Sintaxe A sintaxe especifica as regras para a criação dos programas Erros ocorrem quando o compilador encontra violações de sintaxe Nesse caso, o compilador emite uma mensagem de erro Ex.: Omissão do “;” no fim de uma sentença em C++ Mas, diretivas de pré-processador não terminam em “;”! Os erros de sintaxe são também chamados de… Erros de compilador, erros em tempo de compilação ou erros de compilação Recebem esses nomes pois são detectados na compilação Enquanto todos os erros de sintaxe não forem corrigidos o programa não pode ser executado Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Intrução return Uma das várias formas de sair de uma função Quando usada no fim da função main O valor 0 indica que o programa terminou com sucesso Ex.: return 0; Caso o código faça tratamento de erro Valores diferentes de 0 podem ser retornados Ex.: se arquivo não abriu return -1; fim do se Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Caracteres Especiais Caractere Significado \n Nova linha. Posiciona o cursor de tela para o início da próxima linha \t Tabulação horizontal. Move o cursor de tela para a próxima parada de tabulação \r Retorno do cursor. Posiciona o cursor da tela no início da linha atual sem avançar para a próxima linha \a Alerta. Aciona o aviso sonoro do sistema \\ Barras invertidas. Utilizadas para imprimir um caractere de barra invertida \’ Aspas simples. Utilizadas para imprimir um único caractere de aspas simples \” Aspas duplas. Utilizadas para imprimir um caractere de aspas duplas Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Segundo Exemplo em C++ Uso de Variáveis Local na memória em que pode ser armazenado um valor Tipos de dados comuns int – números inteiros char – caracteres double – números de ponto flutuante Declare as variáveis com um nome e um tipo de dado antes de usar int integer1; int integer2; int sum; Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Segundo Exemplo em C++ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Declaração de variáveis inteiras Segundo Exemplo em C++ Declaração de variáveis inteiras Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operador de extração de fluxo para obter entrada do teclado Segundo Exemplo em C++ Operador de extração de fluxo para obter entrada do teclado Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Segundo Exemplo em C++ O manipulador de fluxo “std::endl” gera uma nova linha e, em seguida, esvazia o buffer de saída Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Segundo Exemplo em C++ Operações de inserção de fluxo por concatenação, encadeamento ou em cadeia Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Segundo Exemplo em C++ shell>$ g++ ex2.cpp –o ex2 shell>$ ./ex2 Entre com o primeiro inteiro: 1 Entre com o primeiro inteiro: 2 A soma eh: 3 shell>$ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Variáveis Diversas variáveis do mesmo tipo podem ser declaradas em uma mesma sentença Lista separada por vírgula int integer1, integer2, sum; Nome de variáveis Deve ser composto por identificadores válidos Série de caracteres Letras, dígitos, sublinhados Não pode iniciar com dígito Faz distinção entre letras maiúsculas e minúsculas Case sensitive Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Variáveis Recomendações Inserção de espaço após as vírgulas torna os programas mais legíveis Declaração de uma variável por linha permite inserção de comentários descritivos Algumas implementações do C++ impõem restrições ao comprimento máximo dos identificadores Utilize identificadores até 31 caracteres para facilitar portabilidade de código Abreviações dos identificadores podem diminuir a legibilidade do programa Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Variáveis Recomendações Identificadores que iniciem com sublinhados e sublinhados duplos devem ser evitados Compiladores C++ podem utilizar nomes semelhantes para propósitos internos Palavras “intencionadas” como “object” devem ser evitadas Ainda que “object” não seja uma palavra-chave em C++, pode vir a se tornar Emprego de linhas em branco entre uma declaração e sentenças adjacentes devem ser usadas Aumenta o destaque das declarações e torna o programa mais legível Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Objeto de Fluxo de Entrada std::cin do namespace std Em geral está conectado ao teclado Operador de extração de fluxo “>>” Espera o usuário inserir um valor e pressionar a tecla Enter (Return) Armazena o valor na variável à direita do operador Converte o valor no tipo de dado da variável Ex.: std::cin >> numero1; Lê um inteiro digitado no teclado Armazena o inteiro na variável numero1 Programas devem validar a correção dos valores de entrada Informações errôneas não devem afetar os cálculos de um programa Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operador de Atribuição = Atribui o valor da variável da direita à variável da esquerda Operador binário (dois operandos) Ex.: soma = numero1 + numero2; Acrescenta os valores numero1 e numero2 Armazena o resultado em soma O uso de espaços em ambos os lados de um operador binário destaca o operador Isso torna o programa mais legível Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Manipulador de Fluxo “std::endl” Gera um nova linha Esvazia o buffer de saída Alguns sistemas armazenam dados de saída até que um determinado limiar seja atingido O std::endl força os dados de saída armazenados a serem exibidos no momento de sua chamada Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operações de Inserção de Fluxo Concatenadas Múltiplas operações de inserção de fluxo em uma única sentença A operação de inserção de fluxo sabe como gerar cada tipo de dado. Ex.: std::cout << “A soma eh: " << numero1 + numero2 << std::endl; Gera “A Soma eh: " Em seguida, gera a soma de numero1 e numero2 Posteriormente, gera uma nova linha e esvazia o buffer de saída Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Organização das Variáveis na Memória Nomes das variáveis Correspondem ao local real na memória do computador Cada variável tem um nome, tipo, tamanho e valor Quando um novo valor é inserido na variável, esse valor sobrescreve o anterior Gravar na memória é destrutível Ler variáveis da memória não é destrutível Ex.: soma = numero1 + numero2; O valor de soma é sobrescrito Os valores de numero1 e numero2 permanecem intactos Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Organização das Variáveis na Memória Pilha de execução Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Organização das Variáveis na Memória Declaração das variáveis soma numero2 numero1 Pilha de execução Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Organização das Variáveis na Memória Realização da operação soma 32 numero2 12 numero1 20 Pilha de execução Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operadores Aritméticos +,-, *, /, % Divisão (/) A divisão de um inteiro trunca o restante 7 / 5 retorna o valor 1 Módulo da divisão (%) O operador módulo retorna o resto da divisão 7 % 5 retorna o valor 2 O operador módulo só pode ser usado com operandos inteiros Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operadores Aritméticos Operação em C++ Operador Aritmético em C++ Expressão Algébrica Expressão em C++ Adição + a+b a + b Subtração - a-b a – b Multiplicação * ab ou a.b a * b Divisão / a/b ou a÷b a / b Módulo % a mod b a % b Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Precedência de Operadores Aritméticos Algumas linguagens de programação utilizam os operadores “**” ou “^” para representar a exponenciação C++ não suporta esses operadores de exponenciação Ao invés disso, ele utiliza funções matemáticas Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Precedência de Operadores Aritméticos Operação(ções) Ordem de avaliação Expressão em C++ ( ) Parênteses Avaliados primeiro. Se os parênteses estão aninhados, a expressão no par mais interno é avaliada primeiro. Se houver vários pares de parênteses no mesmo nível, eles são avaliados da esquerda para direita * / % Multiplicação, Divisão e Módulo Avaliados em segundo lugar. Se houver vários, eles são avaliados da esquerda para direita + - Adição e Subtração Avaliados por último. Se houver vários, eles são avaliados da esquerda para direita Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Estruturas de Controle em C++ Condição A expressão pode ser tanto true quanto false Pode ser formada usando operadores de igualdade ou relacionais Estrutura: if Se a condição for true, o corpo do bloco if será executado Caso contrário, não if (condição) { corpo; } Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Estruturas de Controle em C++ Chaveamento Uma variável é comparada com diferentes casos Substitui estruturas do tipo if aninhados Estrutura: switch-case Se a variável corresponder a um dos casos, o corpo do caso será executado, inserção do break Caso contrário, o caso default é executado switch (variável) { case 1: corpo; break; case 2: default: } Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Estruturas de Controle em C++ Laço Enquanto a expressão for verdadeira o bloco é executado Estrutura: while, for, do-while Se a condição for true, o corpo do bloco while, for, do-while será executado Caso contrário, sai do bloco do { corpo; } while (condição); while (condição) { corpo; } for (condição-inicial; condição-contorno; incremento) { corpo; } Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operadores de Igualdade ou Relacionais Operador algébrico de igualdade ou relacional Operadores relacionais > < ≥ >= ≤ <= Operadores de igualdade = ==  != Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Operadores de Igualdade ou Relacionais Erros comuns Operadores como ==, !=, <=, >= não podem ter espaços em branco entre eles Inversão do par de símbolos =!, =<, => representa erro de sintaxe Alternância entre o símbolo de igualdade (==) com o símbolo de atribuição (=) causa problemas no código Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Terceiro Exemplo em C++ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Terceiro Exemplo em C++ Uso do namespace std dispensa o prefixo std Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Terceiro Exemplo em C++ Entrada de dois inteiros em apenas uma sentença Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Terceiro Exemplo em C++ Uso da estrutura do-while Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Terceiro Exemplo em C++ shell>$ g++ ex3.cpp –o ex3 shell>$ ./ex3 Entre com os dois numeros inteiros positivos: 1 2 1 != 2 Soma eh: 3 shell>$ Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Funções em C++ Declaração de funções Exige tipo da variável de retorno e dos parâmetros de entrada Deve ser sempre incluída antes da função main Declaradas antes ou apenas os seus protótipos Inseridas em arquivos de protótipos ou bibliotecas tipo nome-da-funcao (tipo arg1, tipo arg2, ..., tipo argn) Corpo da função end Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista 59

Exemplo 1: Fatorial Escreva um programa em C++ para calcular o número fatorial de um inteiro passado pelo usuário ? Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Exemplo 1: Fatorial Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Exemplo 1: Fatorial com fatorial.h Arquivo principal Arquivo: fatorial.h Arquivo: fatorial.cpp Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Exemplo 2: Inserção em Lista Encadeada Escreva um programa em C++ para inserir elementos no início de uma lista encadeada ? Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Exemplo 2: Inserção em Lista Encadeada Arquivo principal Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Exemplo 2: Inserção em Lista Encadeada Arquivo: lista-encad.h Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Arquivo: lista-encad.cpp Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

Leitura Recomendada Capítulo 2 do livro Deitel, “C++ How to Program”, 5th edition, Editora Prentice Hall, 2005 Linguagens de Programação – DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista 67