Modularização de Programas em C

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SI 200 – Algoritmos e Programac¸a˜o
de Computadores II
Prof. Cla´udio Alessandro de Carvalho Silva
cacs@ft.unicamp.br
Aula 02
Modularizac¸a˜o
Conteu´do
U¨bersicht
Modularizac¸a˜o de Programas
 Modularizar: dividir em partes menores que
compo˜em o todo original quando combinadas.
Programas reais sa˜o muito maiores que os programas
desenvolvidos no primeiro curso de programac¸a˜o:
Gerenciamento.
Reutilizac¸a˜o.
Evitar repetic¸a˜o de co´digo.
Modularizac¸a˜o em C:
Func¸o˜es.
Programas multi-arquivos.
Bibliotecas.
Exemplo
// Criando e usando um funcao
#include <stdio.h>
int square( int y ); // prototipo de funcao
int main()
{
int x;
for (x = 1; x <= 10; x++ ){
printf("%d␣", square( x ) ); // chamada de funcao
}
puts( "");
return 0; // execucao correta!
} // fim do programa principal
int square( int y ) //y e’ copia do argumento
{
return y*y; // retorna o quadrado
} // fim da funcao square
Declarac¸a˜o de func¸a˜o
tipo_de_retorno nome_da_funcao( lista_de_parametros )
{
corpo_da_funcao
}
Lista de para^metros
tipo1 nome1, tipo2 nome2, ..., tipoN nomeN
Tipo da func¸a˜o e lista de para^metros
Na˜o e´ obrigato´rio que a func¸a˜o retorne algum valor.
Nesse caso, seu tipo de retorno e´ void.
Na˜o e´ obrigato´rio ter uma lista de para^metros.
Proto´tipos de func¸o˜es
Se a func¸a˜o na˜o for definida antes do main, e´ necessa´rio
passar informac¸o˜es suficientes para o funcionamento do
compilador.
Proto´tipo de func¸a˜o e´ a definic¸a˜o de uma func¸a˜o,
declarando o tipo e o nu´mero de para^metros da mesma.
Deve vir antes do main para o compilador fazer as
verificac¸o˜es de tipo de retorno e tipo e quantidade de
para^metros.
Se o proto´tipo foi declarado, a func¸a˜o pode ser definida
depois do main ou em outro arquivo.
Exemplo
// Criando e usando um funcao
#include <stdio.h>
int square( int y ); // prototipo de funcao
int main()
{
int x;
for (x = 1; x <= 10; x++ ){
printf("%d␣", square( x ) ); // chamada de funcao
}
puts( "");
return 0; // execucao correta!
} // fim do programa principal
int square( int y ) //y e’ copia do argumento
{
return y*y; // retorna o quadrado
} // fim da funcao square
Retorno de uma func¸a˜o
Uma func¸a˜o retorna ao escopa que a chamou de duas
maneiras
1 Retorno sem nenhum valor na chamada (func¸a˜o do tipo
void):
Execuc¸a˜o da u´ltima linha do corpo da func¸a˜o e encontra }.
Comando return sem para^metros: return;
2 Retorno fornecendo valor de seu tipo de dado declarado
na chamada:
Comando return com para^metro: return valor;
Observac¸o˜es
As func¸o˜es void podem retornar valores atrave´s da lista
de para^mentros.
Existem func¸o˜es cujo propo´sito principal e´ retornar
valores: sin(), sqrt().
Existem func¸o˜es cujo propo´sito princial na˜o e´ retornar
valores, e os valores retornados sa˜o acesso´rios
(sucesso/erro, dados adicionais, etc.): printf(), fwrite()
O valor retornado pelo return pode ser desconsiderado
no escopo que chama a func¸a˜o.
Podem haver va´rios comandos return na mesma func¸a˜o,
um para cada ramo de execuc¸a˜o.
Convenc¸a˜o: se o programa retornar zero, significa que
terminou normalmente.
Exemplos de uso do return
#include <stdio.h>
int par(int); // Proto´tipo da func¸~ao
int main()
{
int num;
printf ("Entre␣com␣numero␣inteiro:␣");
scanf ("%d",&num);
if (par(num) == 1)
printf ("\nO␣numero␣e’␣par.");
else
printf ("\nO␣numero␣e’␣impar.");
return 0;
}
int par(int a)
{
if (a%2 == 0) // Verifica se a e´ divisı´vel por dois
return 1; // Um return por ramo de execucao
else
return 0;
}
Escopo
// Escopo das varia´veis
#include <stdio.h>
int z; // variavel global
int square( int y ); // prototipo de funcao
int main()
{
int x; // variavel restrita ao main()
for (x = 1; x <= 10; x++ ){
int a = square( x ); // variavel local ao bloco
printf("%d␣", a );
}
puts( "");
return 0; // execucao correta!
} // fim do programa principal
int square( int y ) // Identificador y e’ valido apenas na funcao
{
z = y*y; // VA´LIDO MAS *MUITO* RUIM!!!!
return z; // retorna o quadrado
} // fim da funcao square
Tipo de Para^metros – Conceitual
Para^metros de Entrada: valores estabelecidos apenas
fora do mo´dulo.
Para^metros de Sa´ıda: valores estabelecidos apenas
dentro do mo´dulo.
Para^metros de Entrada-Sa´ıda: valores estabelecidos fora
mas que podem ser alterados dentro do mo´dulo.
Modos de passar para^metros em C
Por valor: os valores das varia´veis fornecidas como
para^metros sa˜o copiados para o escopo da func¸a˜o.
Por resultado: o valor retornado via return e´ copiado
em varia´vel do escopo externo a` func¸a˜o..
Por refere^ncia: alterac¸o˜es feitas nos para^metros sa˜o
feitas diretamente nas varia´veis reais.
Exemplo: para^metro passado por valor
// Criando e usando um funcao
#include <stdio.h>
int square( int y );
int main()
{
int x;
for (x = 1; x <= 10; x++ ){
printf("%d␣=␣%d^2\n", square( x ), x ); //
}
puts( "");
return 0;
}
int square( int y ) //parametro passado por valor
{
y = y*y; // apenas para mostrar que altera apenas copia
return y;
}
Exemplo: para^metro passado por refere^ncia
#include <stdio.h>
void troca( int*, int* );
int main()
{
int x, y;
x = 20;
y = 30;
printf( "Antes␣da␣troca:␣x␣=␣%d,␣y␣=␣%d", x, y );
troca( &x, &y );
printf("Depois␣da␣troca:␣x␣=␣%d,␣y␣=␣%d", x, y);
return 0;
}
void troca( int* a, int* b ) // parametros do tipo ponteiro passam
// variaveis por referencia
{
int aux;
aux = *a; // armazena o valor de a em aux
*a = *b; // armazena o valor de b em a
*b = aux; // armazena o valor de aux em b
}
Exemplo: vetor passado por refere^ncia
#include <stdio.h>
void StrCpy( char*, char*); //vetor e’ sempre passado por referencia
int main()
{
char str1[100], str2[100], str3[100];
printf ("Entre␣com␣uma␣string:␣");
gets (str1);
StrCpy(str2, str1);
StrCpy(str3,"Voce␣digitou␣a␣string␣");
printf ("\n%s%s", str3, str2);
}
void StrCpy (char* destino, char* origem)
{
while (*origem != ’\0’)
{
*destino=*origem;
origem++;
destino++;
}
*destino=’\0’;
}
U¨bersicht
Modularizac¸a˜o em Arquivos
Conjuntos de func¸o˜es podem ser movidas para arquivos
diferentes do arquivo contendo o main().
Assim sa˜o feitas as bibliotecas:
Os proto´tipos sa˜o colocados em arquivos *.h
(headers).
As implementac¸o˜es em arquivos *.c.
Praticamente todos os programas em C usam bibliotecas
externas.
As func¸o˜es padra˜o do C esta˜o na C Standard Library,
biblioteca inclu´ıda como padra˜o pelo compilador se
alguma func¸a˜o e´ chamada. Vide Deitel, cap. 5.
Exemplo: compilac¸a˜o multi-arquivo
$ gcc -c main.c
$ gcc -c file1.c
$ gcc -o prog main.o file1.o
Conteu´do de Makefile simples
prog: main.o file1.o
gcc $(CFLAGS) -o prog main.o file1.o
main.o: main.c file1.h
gcc $(CFLAGS) -c main.c
file1.o: file1.c file1.h
gcc $(CFLAGS) -c file1.c
clean:
rm -f *.o prog
Usando o Makefile
$ make
$ make clean
$ make CFLAGS=-O2
$ make CFLAGS=-g
Bibliotecas
Conjuntos de arquivos *.c contendo func¸o˜es, ja´
compilados e “agrupados”, juntamente com os
respectivos *.h em direto´rio dispon´ıvel compo˜em uma
biblioteca.
As bibliotecas podem ser criadas para ligac¸a˜o:
Esta´tica
Dina^mica
Bibliotecas esta´ticas
Equivalente a um .LIB do Windows.
Colec¸a˜o de arquivos *.o armazenados como um u´nico
arquivo.
Criadas a partir do comando ar:
$ ar cr libtest.a teste1.o teste2.o
$ gcc -o app app.o -L. -ltest
Bibliotecas dina^micas
Equivalente a um .DLL do Windows. Compartilhadas.
Na˜o e´ apenas uma colec¸a˜ode arquivos *.o armazenados
como um u´nico arquivo.
A compilac¸a˜o de cada arquivo deve ser diferente e a
biblioteca e´ criada com o GCC:
$ gcc -c -fPIC test1.c
$ gcc -c -fPIC test2.c
$ gcc -shared -fPIC -o libtest.so test1.o test2.o
$ gcc -o app app.o -L. -ltest
Usando LD LIBRARY PATH
O executa´vel na˜o conte´m o caminho completo de uma
biblioteca dina^mica.
O default do sistema e´ procurar apenas em /lib e
/usr/lib.
Deve-se ajustar a varia´vel de ambiente
LD LIBRARY PATH do arquivo /.bashrc:
LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:/novo/dir
export LD_LIBRARY_PATH
U¨bersicht
U¨bersicht
Exerc´ıcio: separac¸a˜o de d´ıgitos
Escreva mo´dulos que fac¸am o seguinte:
1 Calcule a parte inteira do quociente quando o inteiro a e´
dividido pelo inteiro b.
2 Calcule o resto inteiro quando o inteiro a e´ dividido pelo
inteiro b.
Use os mo´dulos desenvolvidos em 1) e 2) para escrever uma
func¸a˜o que receba um nu´mero inteiro no intervalo [1, 32767] e
o imprima como uma se´rie de d´ıgitos, com dois espac¸os entre
cada d´ıgito. Por exemplo, o nu´mero 4562 seria impresso como
4 5 6 2
Exerc´ıcio: lanc¸amento de moeda
Escreva um programa que simule o lanc¸amento de uma
moeda. Paras cada lanc¸amento, o programa deve imprimir
Cara ou Coroa.
Fac¸a o programa lanc¸ar a moeda 100 vezes e conte o nu´mero
de cada ocorre^ncia. Imprima o resultado. O programa deve
conte ruma func¸a˜o lance que na˜o recebe nenum argumento e
retorna 0 para coroa e 1 para cara.
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Refere^ncias
DEITEL, H. M., DEITEL, P. J., Como Programar em C. Rio de
Janeiro: LTC, 1999. Cap. 5, 6.
BAIOCO, G. B, Modularizac¸a˜o de Programas, Subprogramas em
C, Parte 2 – Para^metros, Unicamp, 2014.