Programação Orientada a Objetos - Poli 2016 - C++ - Aula02 Ponteiros

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Escola Politécnica da Universidade de São PauloEscola Politécnica da Universidade de São Paulo
Laboratório de Programação 
Orientada a Objetos para 
Engenharia Elétrica
Aula 2: Ponteiros, Testes e Depuração
PCS3111
Agenda
1. Arquitetura de von Neumann
2. Ponteiros
• Ponteiros e arranjos
• Passagem de parâmetro em C++
3. Testes e depuração
4. Qualidade de código
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Arquitetura de von Neumann
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Computador
 Arquitetura de von Neumann
Unidade Lógica-Aritmética (ULA)
Unidade de Controle (UC) CPU
Entrada: Teclado, mouse...
Saída: Monitor, impressora ...
E/SMemória
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Arquitetura de von Neumann
 A memória é uma sequência de bytes
• 1 byte = 8 bits
• Bytes são numerados sequencialmente
• Dados e instruções (programa) ficam na memória
Memória
0x000000
...
0x000080
0x000084
0x000088
...
0x000200
0x000204
...
CPU
E/S
Dados
Instruções
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Arquitetura de von Neumann
 Exemplo: antes da execução
Memória
0x000000
...
0x000080
0x000084 5 i
0x000088 17 k
...
0x000200 i = i + k
0x000204
...
CPU
E/S
Dados
Instruções
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Arquitetura de von Neumann
 Exemplo: depois da execução
Memória
0x000000
...
0x000080
0x000084 22 i
0x000088 17 k
...
0x000200 i = i + k
0x000204
...
CPU
E/S
Dados
Instruções
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Ponteiros
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Ponteiros
 Variável especial que referencia um endereço
da memória
• Também chamado de apontador
• “p” é um ponteiro que aponta para o valor de “i”
int i = 100; 0x000000
...
i 100 0x000084
0x000088
p 0x000084 0x00008C
...
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Ponteiros
 Declaração
• O ponteiro é específico para um tipo de variável
 Operador &
• Obtêm o endereço de uma variável
<Tipo> *p;
12 int *p1;
13 double *p2;
6 int i = 100;
7 double j = 5.5;
8 
9 cout << &i << endl;
10 cout << &j << endl;
12 int *p1;
13 double *p2;
14 
15 p1 = &i;
16 p2 = &j;
17 
18 cout << p1 << endl;
19 cout << p2 << endl;
Saída
0x6afef4
0x6afee8
0x6afef4
0x6afee8
p1 aponta para i
EX01
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Ponteiros
 Operador * (desreferenciação)
• Permite obter o valor apontado pelo ponteiro
• É possível usá-lo para alterar o valor
6 int i = 5;
7 int *p = &i;
8 
9 cout << i << endl;
10 cout << *p << endl;
12 *p = 10;
13 cout << *p << endl;
14 cout << i << endl;
EX02 Saída
5
5
Saída
10
10
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Usando um ponteiro
 O valor inicial de um ponteiro é indefinido
 NULL
• Representa que o ponteiro aponta para nenhum valor
• NULL está definido em várias bibliotecas
 Em iostream, por exemplo
6 int *p1; // endereço indefinido
7 
8 cout << *p1 << endl; // Ops… Problema!
EX03
10 int *p2; // endereço indefinido
11 p2 = NULL; // nenhum valor
12 
13 if (p2 == NULL) { É possível testar
14 cout << "Null" << endl;
15 }
EX03
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Usando um ponteiro
 Na verdade, o ponteiro também está na memória
• Então qual é o valor de:
0x000000
...
i 5 0x000084
0x000088
p 0x000084 0x00008C
...
&i p *p &p *&i
6 int i = 5;
7 int *p = &i;
EX02
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Usando um ponteiro
 Vários ponteiros podem apontar para o mesmo 
valor
6 char c = 'a';
7 
8 char *p1 = &c;
9 char *p2 = &c;
10 char *p3 = p1;
11 
12 cout << *p3 << endl;
13 
14 *p3 = 'b';
15 
16 cout << c << endl;
EX04
Saída
a
b
0x000000
...
c ‘a’ 0x000084
...
p1 0x000084 0x000100
...
p2 0x000084 0x000200
p3 0x000084 0x000300
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Usando um ponteiro
 É possível ter ponteiros de ponteiros
0x000000
...
i 100 0x000084
0x000088
p1 0x000084 0x00008C
...
p2 0x00008C 0x120060
6 int i = 100;
7 int *p1 = &i;
8 
9 int **p2;
10 p2 = &p1;
11 
12 cout << i << endl;
13 cout << *p1 << endl;
14 cout << **p2 << endl;
EX05
Saída
100
100
100
p2 é um ponteiro para
ponteiro de inteiros
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Ponteiros e arranjos
 Um arranjo é um ponteiro
• A variável aponta para a primeira posição do arranjo
• Um ponteiro para o arranjo pode ser usado como um 
arranjo
0x000000
...
1 0x000084
2 0x000088
5 0x00008C
a1
0x000084
6 int a1[] = {1, 2, 5};
Observação: em C++ não é possível retornar arranjos. É 
necessário retornar um ponteiro.
8 int *p = a1;
9 
10 cout << p[0] << endl;
11 cout << p[2] << endl;
Saída
1
5
EX06
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Ponteiros e arranjos
 É possível ter um arranjo de ponteiros
• Ponteiro é um tipo
• Observação: esse arranjo é um ponteiro de ponteiros!
15 int *a2[10];
16 
17 int i = 0;
18 a2[0] = &i;
19 
20 *a2[0] = 10;
EX06
Alternado o valor do inteiro em i para 10
Arranjo para 10 ponteiros de int
Colocando o endereço de i na posição 0
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Passagem de parâmetro
 Como funciona a passagem de parâmetros?
• Qual é a saída em tela?
5 void trocar(int a, int b) {
6 int temp = a;
7 a = b;
8 b = temp;
9 }
...
24 int main() {
25 int a = 1;
26 int b = 2;
27 
28 trocar(a, b);
29 cout << "a: " << a << " b: " << b << endl;
...
EX07
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Passagem de parâmetro
 O C++ passa argumentos por valor
• Ou seja, é feita uma cópia do valor da variável
5 void trocar(int a, int b) {
6 int temp = a;
7 a = b;
8 b = temp;
9 }
...
24 int main() {
25 int a = 1;
26 int b = 2;
27 
28 trocar(a, b);
... EX07
0x000000
...
a 1 0x000084
b 2 0x000088
...
0x120060
0x120064
...
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Passagem de parâmetro
 O C++ passa argumentos por valor
• Ou seja, é feita uma cópia do valor da variável
5 void trocar(int a, int b) {
6 int temp = a;
7 a = b;
8 b = temp;
9 }
...
24 int main() {
25 int a = 1;
26 int b = 2;
27 
28 trocar(a, b);
... EX07
0x000000
...
a 1 0x000084
b 2 0x000088
...
a' 1 0x120060
b' 2 0x120064
...
Cópia
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Passagem por referência
 C++ permite parâmetros por referência
• Nesse caso a referência ao valor é passada como 
parâmetro
• Usar o símbolo & na declaração do parâmetro
11 void trocar1(int& a, int& b) {
12 int temp = a;
13 a = b;
14 b = temp;
15 }
...
24 int main() {
25 int a = 1;
26 int b = 2;
... 
33 trocar1(a, b);
... EX07
Por referência 0x000000
...
a 1 0x000084
b 2 0x000088
...
0x120060
0x120064
...
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Passagem usando ponteiros
 Uma outra forma é usar ponteiros
17 void trocar2(int* a, int* b) {
18 int temp = *a;
19 *a = *b;
20 *b = temp;
21 }
...
24 int main() {
25 int a = 1;
26 int b = 2;
... 
38 trocar2(&a, &b);
...
EX07
Ponteiro
Endereço de a e de b
0x000000
...
a 1 0x000084
b 20x000088
...
0x120060
0x120064
...
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Passagem usando ponteiros
 Uma outra forma é usar ponteiros
17 void trocar2(int* a, int* b) {
18 int temp = *a;
19 *a = *b;
20 *b = temp;
21 }
...
24 int main() {
25 int a = 1;
26 int b = 2;
... 
38 trocar2(&a, &b);
...
EX07
Ponteiro
Endereço de a e de b
0x000000
...
a 1 0x000084
b 2 0x000088
...
a' 0x000084 0x120060
b' 0x000088 0x120064
...
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Testes e Depuração
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Testes e depuração
 Definições
• Teste: processo de executar um programa com o 
objetivo de encontrar erros
• Depuração: processo de localizar um suposto erro e 
corrigi-lo
 Saídas corretas em um teste não garantem que 
o software não tem erros
• O teste pode não ter sido bom o suficiente!
 Existem abordagens de teste e de depuração
• Engenharia de Software
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Exemplo: total de uma compra
 Se a soma dos preços dos produtos for maior 
que "limite" reais, o frete não deve ser cobrado
• Como fazer testes?
11 double totalDaCompra (double produtos[], int quantidade,
12 double frete, double limite) {
13 double total = 0;
14 for (int i = 0; i < quantidade; i++)
15 total = total + produtos[i];
16 if (total > limite)
17 total = total + frete;
18 return total;
19 } EX08
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Exemplo: total de uma compra
 Se a soma dos preços dos produtos for maior 
que "limite" reais, o frete não deve ser cobrado
Saída
Erro: 35.5
11 double totalDaCompra (double produtos[], int quantidade,
12 double frete, double limite) {
13 double total = 0;
14 for (int i = 0; i < quantidade; i++)
15 total = total + produtos[i];
16 if (total > limite)
17 total = total + frete;
18 return total;
19 } EX08
21 int main() {
22 double produtos[] = {5, 10, 5, 10};
23 double total = totalDaCompra (produtos, 4, 5.5, 25);
24 
25 if (total != 30) cout << "Erro: " << total << endl;
...
Teste
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Depuração
 Breakpoint
• Ponto de parada no programa para depuração
Inserir breakpoint na linha 
23 usando botão direito
ou 1 clique na linha 23
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Depuração
 Controle da depuração
Executar até o
próximo breakpoint
Ir para a
próxima linha
Entrar na função
existente
na linha atual
Janelas de depuração
(a mais importante é a watches,
que mostra os valores
das variáveis)
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Observação
 Nunca compare double com == ou !=
• Pontos flutuantes tem problemas de precisão
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1 #include <iostream>
2 #include <cmath>
3 
4 using namespace std;
..
21 
22 int main() {
23 double produtos[] = {5, 10, 5, 10};
24 double total = totalDaCompra (produtos, 4, 5.5, 25);
25 
26 if (abs(total - 30) > 0.01) cout << "Erro: " << total << endl;
27 return 0;
28 }
Inclua cmath para usar o abs
e faça using namespace std
Se a diferença entre o valor esperado e o 
obtido for maior que um épsilon, há um erro
EX08b
Qualidade de Código
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Qualidade do código
 O que é um bom código?
• Correto
 Faz o que se espera
• Eficiente
 Não desperdiça recursos (memória e processador)
• Elegante
 Simples, limpo, bonito e sem enfeites
• Testável
 Fácil de procurar erros
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Qualidade do código
 O que esse código faz?
1 #include <iostream>
2 using namespace std;
3 
4 int main() {
5 int i,J,k;
6 int l[10];
7 cout << "Digite 10 numeros" << endl;
8 for (i=0;i<10; i++)
9 cin >>l[i]; k= 0;
10 for(J =0;J < 10;J++) {
11 if (l[J]> 0) k +=l[J];}
12 
13 cout << "Valor: " << k;
14 return 0;
15 }
Alguns problemas:
• Nome das variáveis
• Indentação
• Espaçamento
• Blocos não claros
EX09
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Qualidade do código
 Uma outra versão do mesmo código
1 #include <iostream>
2 using namespace std;
3 
4 int main() {
5 int entrada[10];
6 cout << "Digite 10 numeros" << endl;
7 
8 for (int i = 0; i < 10; i++)
9 cin >> entrada[i];
10 
11 int soma = 0;
12 
13 for (int i = 0; i < 10; i++) {
14 if (entrada[i] > 0)
15 soma += entrada[i];
16 }
17 
18 cout << "Valor: " << soma;
19 return 0;
20 }
EX10
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Nome de variáveis
 Use nomes representativos
• Cuidado com abreviações ou nomes longos
• Dica: use “CTRL + ESPAÇO" para autocompletar
 Convenção: CamelCase
• Variáveis e funções
 Primeira palavra com letra minúscula e as demais com só a 
1ª letra em maiúscula
 Exemplo: i, peso, maiorNumero e pedidosAtrasados
• Nomes de arquivos
 Cada palavra com a 1ª letra maiúscula e as demais 
minúsculas
 Exemplo: HelloWorld.cpp, Exemplo1.cpp, ListaLigada.cpp
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Organização geral
 Declaração de variável no início do bloco
• Bloco real (if, for, etc.) ou lógico (organização do 
código)
 Declare somente a variável controladora do for
no for
• Exemplo:
for (int i = 0, z; i < 10; i++) {
int z;
for (int i = 0; i < 10; i++) { ✓
✕
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Espaçamento
 Use um espaço para separar uma palavra da 
seguinte
• =, <=, while, if, for etc. são palavras
 Deixe um espaço depois, mas não antes, de 
cada sinal de pontuação
• Exemplo: int i, j;
 Parênteses
• Deixe um espaço antes, mas não depois, de abrir um 
parêntese
• Deixe um espaço depois, mas não antes, de fechar 
um parêntese
• Exemplo: for (int i = 0; i < 5; i++) j++;
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Espaçamento
 Exceções
• x[i] e não x [i]
• x++ e não x ++
• "." não é sinal de pontuação em C++!
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Chaves (bloco)
 O { deve ficar na mesma linha do comando que 
define o bloco, com um espaço antes
• Exemplo
 O } deve ficar em uma linha separada, mas 
alinhado com o comando que definiu o bloco
• Exemplo
if (x > 5) {
if (x > 5){ if (x > 5)
{
if (x > 5)
{
if (x > 5) {
// ...
}
✓
✕ ✕ ✕
✓
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Blocos
 O conteúdo de um bloco deve ficar tabulado 
(um “tab”, normalmente)
• Deve ser possível diferenciar o que está dentro ou 
fora do bloco!
• Exemplo
for (int i = 0; i < 5; i++) {
if (entrada[i] > 5) {
cout << entrada[i] << endl;
}
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
if (entrada[i] > 5) {
cout << entrada[i] << endl;
}}
✓
✕
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Recomendações
 if, else e else if devem ficar alinhados
 As chaves podem ser omitidas se o bloco tiver 
apenas uma linha
• Indente ou deixe na mesma linha o comando
if (x == 0) {
//...
} else if (x > 0) {
//...
} else {
//...
}
if (x > 5) i++;if (x > 5)
i++;
✓
✓ ✓
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Outras recomendações
 Evite processamento desnecessário
 Evite excesso de otimização
• Código ilegível, mas eficiente!
 Dificuldade de manutenção
• (a menos que otimização seja fundamental)
 O fundamental é ser consistente
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Bibliografia
 FEOFILOFF, P. Algoritmos em linguagem C. 
Editora Campus, 2009. Apêndices A e D.
MYERS, G. J. The Art of Software Testing. 
John Wiley & Sons, 2ª edição, 2004.
 SAVITCH, W. C++ Absoluto. Pearson, 1st ed. 
2003. Seção 10.1.
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