Linguagem C

Linguagem C
Brian W. Kernighan, Dennis Ritchie (K&R)
Slides adaptados, inspirados, muitos copiados dos slides do professor Pedro Pereira
Centro de Cálculo
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
João Pedro Patriarca ([email protected])
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
CCISEL, 2010
Programação em Sistemas Computacionais
2
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
CCISEL, 2010
Programação em Sistemas Computacionais
3
Exemplo em C
#include <stdio.h>
int main() {
int nextChar;
/* char readed */
int count = 0;
/* words counter */
int inWord = 0;
/* current state */
while (( nextChar = getchar() ) != EOF) {
if (nextChar == '\n'|| nextChar == ' ')
inWord = 0;
else
if (! inWord) {
inWord = 1;
++count;
}
}
printf("Words=%d\n",count);
return 0;
}
CCISEL, 2010
Programação em Sistemas Computacionais
words.c
4
Expressões, Instruções e Blocos
bib: K&R, cap. 2
• Uma expressão produz um valor
1<<5 32
8%3 2
Se a tinha 5
(a+1)*2
12
++a*2 12
depois fica com: 5
6
a=3 3
3
a==5
1
5
• Instrução: expressão terminada por „;‟
a=3;
a=(a+1)*2;
• Bloco: sequência de instruções entre chavetas
– Corpo de funções
– Instruções do if, while, for, …
{ x++; a=x*4; }
#include <stdio.h>
int main() {
int nextChar;
/* char readed */
int count = 0;
/* words counter */
int inWord = 0;
/* current state */
while (( nextChar = getchar() ) != EOF) {
if (nextChar == '\n'|| nextChar == ' ')
inWord = 0;
else
if (! inWord) {
inWord = 1;
++count;
}
}
printf("Words=%d\n",count);
return 0;
}
Programação em Sistemas Computacionais
5
{
x++;
a=x*4;
}
CCISEL, 2010
Instruções de controlo e valores lógicos
bib: K&R, cap. 3
• As instruções de controlo de fluxo do programa têm sintaxe e
semântica equivalentes à linguagem Java
• Na linguagem C não existe o tipo boolean
– Uma expressão de controlo é verdadeira se o resultado for diferente de 0
int x = 10;
while (x) {
putchar(„.‟);
--x;
}
– O resultado da avaliação das operações relacionais é 1 ou 0
b = x==x;
CCISEL, 2010
1
b = 10<5;
Programação em Sistemas Computacionais
0
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Identificadores, Tipos e Constantes
bib: K&R, cap. 2
• 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”
#include <stdio.h>
int main() {
int nextChar;
/* char readed */
int count = 0;
/* words counter */
alerta (bell)
int inWord = 0;
/* current state */
while (( nextChar = getchar() ) != EOF) {
Tabulador
if (nextChar == '\n'|| nextChar == ' ')
inWord = 0;
Backspace
else
if (! inWord) {
Carácter backslash
inWord = 1;
++count;
}
}
printf("Words=%d\n",count);
return 0;
}
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• Sequências de escape:
–
–
–
–
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\a
\t
\b
\\
Variáveis/Declarações
bib: K&R, cap. 2
char c;
int i = 10;
• Nome
– Zona de memória associada a um nome
• Tipo
– 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
– Desde a reserva de memória à libertação #include
<stdio.h>
int main() {
int nextChar;
/* char readed */
int count = 0;
/* words counter */
int inWord = 0;
/* current state */
while (( nextChar = getchar() ) != EOF) {
if (nextChar == '\n'|| nextChar == ' ')
inWord = 0;
else
if (! inWord) {
inWord = 1;
++count;
}
}
printf("Words=%d\n",count);
return 0;
}
Programação em Sistemas Computacionais
8
• Automático (sujeito ao bloco)
• Estático (sujeito ao programa)
• Qualificador const
const double PI=3.1415926535;
CCISEL, 2010
Tipo char
bib: K&R, cap. 2
Tipo
Utilização
Dimensão
signed char
unsigned char
char
Valores
-128..+127
Valores muito pequenos
Código de um carácter
int main(void) {
signed char sc= 0;
unsigned char uc= 0;
char c = 0;
8 bits
(1 byte)
0..255
???
primitiveTypes.c
char cA='A', ca;
for(ca=cA-'A'+'a' ; cA<='Z' ; ++cA, ++ca)
printf("%c-%d %c-%d\n",cA,cA,ca,ca);
--sc; --uc; --c;
printf("%d, %d, %c, %d\n",sc,uc,c,c);
A-65 a-97
B-66 b-98
C-67 c-99
D-68 d-100
...
X-88 x-120
Y-89 y-121
Z-90 z-122
-1, 255, , -1
return 0;
}
CCISEL, 2010
Programação em Sistemas Computacionais
9
Tipo int
bib: K&R, cap. 2
Tipo
signed int ou int
unsigned int
long int ou long
unsigned long
short int ou short
unsigned short
Utilização
Dimensão
típica (32 bits)
Valores
inteiros
32 bits
(4 bytes)
Valores
grandes
Valores
pequenos
Valores
-231..+231-1
0..232-1 (232=4.294.967.296)
31
31
32 ou 64 bits -2 ..+2 -1
(4 ou 8 bytes) 0..232-1
16 bits
(2 bytes)
-215..+215-1
0..216-1 (216=65.536)
Standard só garante: sizeof(char) ≤ sizeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long)
unsigned int ui=~0u;
primitiveTypes.c
unsigned long ul=~0u;
unsigned short us=~0u;
printf(“max unsigned\n\tint=%u\n”
“\tlong=%u\n\tshort=%u\n”
“signed int=~0=%d”,ui,ul,us,ui);
CCISEL, 2010
Programação em Sistemas Computacionais
max unsigned
int=4294967295
long=4294967295
short=65535
signed int=~0=-1
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Tipo float e double
bib: K&R, cap. 2
Tipo
Utilização
Dimensão
Expoente Mantissa
(norma IEEE 754) (bits)
(bits)
Valores reais
pequenos
32 bits
(4 bytes)
Valores reais
double
grandes
64 bits
(8 bytes)
float
8
11
Valores
23
±1.40×10-45..
±3.40×10+38
52
±4.94×10-324..
±1.76×10+308
•
•
•
•
v = ±m × 2e
m = 1.M, e = E-127
M é a mantissa, valendo cada bit: 2-1 + 2-2 + 2-3 +…+ 2-22 + 2-23
E é o expoente, valendo cada bit: 27 + 26 + 25 +…+ 20
•
•
M=2-2=0.25m=1.25 E=011111002=124e=-3 v=+1.25×2-3=0.15625
Existem representações especiais para: zero, infinito e indeterminado
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Programação em Sistemas Computacionais
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Conversão de tipos
bib: K&R, cap. 2
• 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
CCISEL, 2010
int small = 10L;
long large = small;
??? any;
any = large + small;
small = (int) large;
short int val = -1;
small = (int) val;
Programação em Sistemas Computacionais
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Operadores
bib: K&R, cap. 2
• Aritméticos:
• Precedência e Associatividade
– Quatro operadores entre inteiros
e reais: +, -, * e /
– Resto de divisão inteira: %
– Operadores unários: + e –
– Incremento e decremento (prefixo
e sufixo): ++ e ––
•
•
•
•
Relacionais: >, >=, <, <=, == e !=
Lógicos: &&, || e o unário !
Bit a bit: &, |, ^, <<, >> e o unário ~
Afectação: =
– Compostos: +=, -=, *=, /=, %=, &=,
|=, ^=, <<= e >>=
CCISEL, 2010
()
!
&
*
+
<<
<
==
&
^
|
&&
||
?:
=
,
Programação em Sistemas Computacionais
[]
-> .
~ ++ -- + - *
(type)
sizeof
/ %
>>
<= > >=
!=
+=
-=
…
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














Função printf()
bib: K&R, cap. 7 {.2}
pc.c
#include <stdio.h>
void printChar(int c) {
printf(“Char „%c‟ code=%d hex=0x%x\n”,c,c,c);
}
int main(void) {
printChar(‟A‟);
printChar(‟H‟);
return 0;
Char „A‟ code=65 hex=0x41
}
Char „H‟ code=72 hex=0x48
%c
%d
%x %X
%o
%u
%f
Carácter cujo código é o valor
Valor inteiro em decimal
Valor inteiro em hexadecimal
Valor inteiro em octal
Valor inteiro sem sinal
Valor real
CCISEL, 2010
\%
Programação em Sistemas Computacionais
sequência de escape
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Compilar, Ligar e executar (Linux/GNU)
$ 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
Debug
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$ insight words
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