PR1022804 2020 2 AULA07

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Funções em C e Variáveis Globais e Locais

Um programa em C basicamente é um conjunto de funções. Uma função pode ser vista como um subprograma para o qual podemos repassar dados de entrada através de parâmetros e receber os resultados através do retorno da função. No centro da programação estão as variáveis que podem ser Glocais ou Locais dependendo o local onde elas forem definidas e que vão receber valores diretos ou como parâmetros.


Objetivos

  • Como criar e acessar funções.
  • Como passar parâmetros para funções.
  • Como retornar valores de funções.
  • Nome de variáveis.
  • Abrangência de variáveis locais e globais.
  • Uso da biblioteca matemática (math.h).
  • Uso das funções para gerar números aleatórios (rand() e srand()).

Programa C: Um conjunto de funções

Normalmente, um programa em C possui pelo menos uma função: a função main().
Esta função é chamada no início da execução do programa.
A primeira instrução da função main() é a primeira instrução
executada pelo programa (pelo menos do ponto de vista do programador).
Da mesma forma, a última instrução desta função é a última instrução a ser chamada.

Um programa vai ser composto por um conjunto de funções.

Por exemplo
#include <stdio.h>

func4()
{
    printf("Esta é a função func4()\n");
}

func3()
{
    printf("Esta é a função func3()\n");
    func4();
}

func2()
{
    printf("Esta é a função func2()\n");
}

func1()
{
    printf("Esta é a função func1()\n");
    func2();
    func3();
}

main()
{
    printf("Esta é a primeira instrução da função main()\n");
    func1();
    printf("Esta é a última instrução da função main()\n");
}

A sequência de chamada de funções pode ser ilustrada da forma:

FuncChamadaFuncoes.png

Exercício

Compile e execute o programa acima. Verifique a ordem de impressão das mensagens e compare com as chamadas das funções.

NOTA: Uma função pode ser chamada várias vezes no programa. É O REAPROVEITAMENTO DE CÓDIGO...

Passando parâmetros e recebendo valores de retorno

Uma função normalmente resolve um determinado problema para um determinado conjunto de dados e produz uma saída.
Estes dados podem ser passados como parâmetros e a saída pode ser retornada pela função.

Exemplo
Uma função media_nums() que retorna a média de 3 números reais passados como parâmetros
#include <stdio.h>

float media_nums(float num1, float num2, float num3)
{
  float media_local;

  media_local = (num1 + num2 + num3)/3;
  return media_local;
}

main()
{
  float media, aux1, aux2, aux3;

  printf("\nEntre com numero 1: ");  
  scanf ("%f",&aux1);

  printf("\nEntre com numero 2: ");  
  scanf ("%f",&aux2);

  printf("\nEntre com numero 3: ");  
  scanf ("%f",&aux3);

  media = media_nums(aux1, aux2, aux3);
  printf ("\nmedia dos 3 numeros é %f\n", media);
}

Deve ser observado que:

  • Após o nome da função, entre parênteses, são fornecidos os três parâmetros com os seus respectivos tipos. Os valores (conteúdos das variáveis) aux1, aux2 e aux3 são copiados para as variáveis num1, num2 e num3 da função media_nums().
  • A função media_nums() retorna um valor do tipo float (informado antes do nome da função) que é o valor da variável media_local. Este valor é copiado para a variável media da função main()
  • As variáveis num1, num2 e num3 bem como a variável media_local possuem escopo LOCAL, ou seja, são "vistas" somente pela função media_nums();
  • As variáveis media, aux1, aux2 e aux3 também possuem escopo LOCAL, ou seja são "vistas" somente pela função main();


NOTE: que o formato de declaração de uma função é:

 tipo_retorno nome_funcao( lista_de_parametros )
 {
   declaracao_variaveis_locais

   instruções
 }

Por enquanto, assumiremos que variáveis devem ser somente declaradas no início da função. Existem situações que poderemos relaxar esta afirmação.

Um pouco mais sobre parâmetros

O termo argumento ou parâmetro real (atual) é usado para referenciar os valores que estão sendo passados na CHAMADA da função. Os parâmetros formais referem-se aos parâmetros listados na função. É comum, no entanto, usar os termos argumentos e parâmetros como sinônimos e identificados pelo contexto em que estão sendo usados.

A passagem de parâmetros POR VALOR diz respeito a copiar o valor do argumento na CHAMADA da função para a variável associada ao parâmetro na função. Mais tarde falaremos na passagem de parâmetro POR REFERÊNCIA. Por ora, usaremos a passagem POR VALOR.

Os parâmetros passados na CHAMADA de uma função não são necessariamente variáveis. Eles podem ser uma expressão qualquer (uma expressão SEMPRE resulta em um VALOR).

Exemplo de chamadas para a função media_nums():

#include <stdio.h>

float media_nums(float num1, float num2, float num3)
{
  float media_local;

  media_local = (num1 + num2 + num3)/3;
  return media_local;
}

main()
{
  float media, x,y,z;

  x = 5.7;
  y = 9.8;

  /* exemplo de chamada 1 */  
  media = media_nums(4.8,x,y*3);

  /* exemplo de chamada 2 */ 
  media = media_nums (x+y,y*y+5,(x+y)/2);
}

Deve ser observado que:

  • na chamada 1 do exemplo, os parâmetros são uma CONSTANTE, o valor de x, e o valor de y*3. Note que o compilador deve gerar código para resolver estas expressões antes de INVOCAR a função!.
  • na chamada 2 aparecem expressões ainda mais complexas. Todas elas devem ser resolvidas antes da função ser INVOCADA.

Os argumentos argc e argv

A função main() pode ter parâmetros formais, mas o programador não pode escolhores quais serão eles.
A declaração que se pode ter para a função main() é:

int main (int argc, char *argv[]);
Exemplo

Escreva um programa que faça uso dos parâmentros argv e argc. O programa deverá receber
da linha de comando o dia, mês e ano correntes (dd/mm/aaaa), e imprimir a data em formato apropriado.
Veja o exemplo, supondo que o executável se chame data:

$ data 05 06 2007

O programa deverá imprimir:

$ 05 de junho de 2007
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void main(int argc, char *argv[])
{
 
int mes;
 
  char *nomemes [] = {"janeiro","fevereiro","março","abril","maio","junho","julho","agosto","setembro","outubro","novembro","dezembro"};
 
  if(argc == 4) /* Testa se o numero de parametros fornecidos esta' correto o primeiro parametro e' o nome do programa, o  segundo o dia  o terceiro o mes e o quarto os dois ultimos algarismos do ano */
  {
	mes = atoi(argv[2]); /* argv contem strings. A string referente ao mes deve ser transformada em um numero inteiro. A funcao atoi esta sendo usada para isto: recebe a string e transforma no inteiro equivalente */
 
  	if (mes<1 || mes>12) /* Testa se o mes e' valido */
		printf("Erro!\nUso mes: mm, deve ser de 1 a 12.\n");
  	else
		printf("\n%s de %s de %s\n\n", argv[1], nomemes[mes-1],argv[3]);
  }
  else 
	printf("Erro!\nUso: dd/mm/aaaa, devem ser inteiros, ou estão faltando.\n");
}

Variáveis GLOBAIS e variáveis LOCAIS

Se variáveis são declaradas dentro de uma função, então a visbilidade (ESCOPO) destas variáveis é LOCAL. Nenhuma outra função tem acesso a estas variáveis.

Uma variável pode ser GLOBAL, ou seja, declarada FORA das funções. Neste caso a variável é VISTA por todas as funções. Seja o exemplo anterior modiificado:

#include <stdio.h>

float media; /* Variável GLOBAL */

void media_nums(float num1, float num2, float num3)
{
  media = (num1 + num2 + num3)/3;
  return;
}

main()
{
  float aux1, aux2, aux3; /* Variáveis LOCAIS */

  printf("\nEntre com numero 1: ");  
  scanf ("%f",&aux1);

  printf("\nEntre com numero 2: ");  
  scanf ("%f",&aux2);

  printf("\nEntre com numero 3: ");  
  scanf ("%f",&aux3);

  media_nums(aux1, aux2, aux3);
  printf ("\nmedia dos 3 numeros é %f\n", media);
}

Neste exemplo, a variável media é declarada como GLOBAL. Ela é MODIFICADA diretamente pela função media_nums() e impressa pela função main()

NOTE 1 que como a função media_nums() não retorna valor então declaramos seu tipo de retorno como void que significa aqui NADA ou VAZIO.

NOTE 2 também que MESMO que a função retorne um valor, não é obrigatório colocá-la no lado direito do sinal de atribuição.

Na realidade, uma função pode ser chamada dentro de qualquer expressão. Por exemplo, para o caso em que a função media_nums() retorna um valor, ela poderia ser usada como:

#include <stdio.h>

float media_nums(float num1, float num2, float num3)
{
  float media_local;

  media_local = (num1 + num2 + num3)/3;
  return media_local;
}

main()
{
  float media, aux1, aux2, aux3;
  printf("\nEntre com numero 1: ");  
  scanf ("%f",&aux1);

  printf("\nEntre com numero 2: ");  
  scanf ("%f",&aux2);

  printf("\nEntre com numero 3: ");  
  scanf ("%f",&aux3);

  media = media_nums(aux1, aux2, aux3);
  printf ("\nmedia dos 3 numeros multiplicada por 10 é %f\n", 10*media_nums(aux1, aux2, aux3));
}

Um parênteses sobre nome de variáveis

Um nome de variável pode conter letras, dígitos e o underscore(sublinhado). Ela DEVE iniciar com um underscore ou uma letra. Letras maúsculas e minúsculas podem ser usadas e são distinguidas (o C é CASE SENSITIVE)

Variáveis LOCAIS e GLOBAIS podem ter o mesmo nome. A variável LOCAL terá preferência no uso.

Exercício
Execute o programa abaixo e verifique as saídas.
#include <stdio.h>

int i=1;          /* GLOBAL  */

func()
{
    int i=100;     /* LOCAL */
    i=i+1;          /* incrementa LOCAL */
    printf( "Valor de i = %d na função func()\n", i );
}
   
main()
{
    i=i+1;          /* incrementa GLOBAL  */
    func();
    printf( "Valor de i = %d \n", i );
}


NOTA não é recomendado o uso de variáveis com o mesmo nome.

Iniciando variáveis na declaração

Tanto as variáveis LOCAIS como as GLOBAIS podem ser inicializadas na declaração.

Exemplo:

int alfa=1;

main()
{
  float beta=1.5;

  printf("Valor de alfa = %d e valor de beta = %f\n", alfa, beta);
}

NOTA 1: variáveis LOCAIS não são iniciadas automaticamente: cabe ao programador iniciá-la corretamente.

NOTA 2: variáveis GLOBAIS são iniciadas automaticamente com zero.

Mas mantenha-se informado sobre o sistema que está trabalhando...
Em sistemas embarcados pode não ser verdade!

Funções da biblioteca matemática

Para usar as funções matemáticas da biblioteca padrão, fazer os seguintes passos:

Tanto valores passados como argumento, quanto o returno de valores são do tipo double.
Veja alguns exemplos de funções disponíveis ao se utilizar math.h.

Função Como chamar
Seno sin(x)
Cosseno cos(x)
Tangente tan(x)
Exponencial exp(x)
Logaritmo log(x), log10(x)
Potência pow(x,y)
Raiz sqrt(x)


Atenção

No arquivo-fonte incluir o header math.h da biblioteca matemática:

 
#include <stdio.h>
#include <math.h>

main()
{
 
  float x,y; /* declaração de duas variáveis reais */

  printf ("Entre com o valor de x ");
  scanf("%f",&x);

  y = sqrt(x); /* usar sqrtf(x) no linux */
  printf ("Raiz de x = %lf", y);
}

NOTA: a maior parte de parâmetros e valores de retorno das funções matemáticas são reais de dupla precisão (double).

Para compilar e linkar o arquivo "math.h" em Linux use
gcc ex1.c -o ex1 -lm



Números Aleatórios

Gerar sequências de números aleatórios é um problema bastante comum em programação. Em linguagem C os números aleatórios, também chamados de números randômicos, podem utilizar-se da função rand e srand pertencentes à biblioteca stdlib.h.


Função rand()

A função rand() é utilizada para gerar um número aleatório em linguagem C e faz parte da biblioteca stdlib.h. Sendo assim a função rand() compre seu papel em gerar números randômicos.

Quando esta função é chamada ela produz um valor aleatório na faixa entre 0 e a constante RAND_MAX. O valor desta constante encontra-se definida no arquivo stdlib.h. Para gerar valores dentro de uma determinada faixa é utilizado % (módulo) do valor.

O programa abaixo gera uma sequência com 10 números aleatórios entre 0 e 100.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
     int i;

     printf("Gerando 10 valores aleatorios:\n\n");

     for (i = 0; i < 10; i++)
     {
           /* gerando valores aleatórios entre zero e 100 */
           printf("%d ", rand() % 100);
     }
     return 0;
}

Veja também sobre o número inicial ou "semente" e a função srand() em:

http://linguagemc.com.br/valores-aleatorios-em-c-com-a-funcao-rand/

Exemplo

Desafio: Gerar 100 números aleatórios de 0 a 10 (%11) e dizer que se essa função possui uma distribuição normal.

Resposta
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
     int i, j, tam=100,vetor[tam];

     printf("Gerando %d valores aleatorios:\n\n",tam);

     for (i = 0; i < tam; i++)
     {
            vetor[i]= rand() % 11;
     }
     for (i = 0; i < 11; i++)
     {
         printf("\n%d:",i);
         for (j=0;j<tam;j++)
         {
             if (vetor[j]==i) printf("*");
         }
     }
      return 0;
}

Portanto não se trata de uma distribuição normal (Gaussiana) e sim de uma distribuição "uniforme".


Função srand()

Para fazer com que os valores gerados não se repitam precisamos usar a função srand a fim de inicializar a função rand com um valor “semente” para que se produza um valor aleatório na faixa determinada. A função srand recebe um argumento do tipo inteiro sem sinal, ou seja unsigned int.

    #include <stdio.h>
    #include <conio.h>
    #include <stdlib.h>// necessário p/ as funções rand() e srand()
    #inclue<stdio.h>
    #include<time.h>//necessário p/ função time()
    int main(void)
    {
      int i;
      
      printf("Gerando 10 valores aleatorios:\n\n");
      
      srand(time(NULL));
      
      for (i=0; i < 10; i++)
      {
        // gerando valores aleatórios na faixa de 0 a 100
        printf("%d ", rand() % 100);
      }
      
      getch();
      return 0;
    }
Nota
srand(time(NULL)) objetiva inicializar o gerador de números aleatórios com o valor da função time(NULL). Este por sua vez, é calculado como sendo o total de segundos passados desde 1 de janeiro de 1970 até a data atual. Desta forma, a cada execução o valor da "semente" será diferente.

Exercícios

1. Faça uma versão "politicamente incorreta" de um programa de adivinhação. Faça um loop infinito com o do while() e use uma instrução goto para sair do loop.

Solução 1
/* rand example: guess the number */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
int main ()
{
      int iSecret, iGuess;
 
      /* initialize random seed: */
      srand ( time(NULL) );
 
      /* generate secret number: */
      iSecret = rand() % 10 + 1;

      do {
          printf ("Guess the number (1 to 10): ");
          scanf ("%d",&iGuess);
          if (iSecret<iGuess) 
              printf ("The secret number is lower\n");
          else {
              if (iSecret>iGuess) 
                 printf ("The secret number is higher\n");
          }
          if (iSecret==iGuess) /* se acertou salta para FIM */
              goto FIM;
      } while(1); 
 
FIM:  printf ("Congratulations!\n");
      return 0;
}

2. Ainda sobre o exercício 1, implemente uma versão usando o comando while().

Solução 2
/* rand example: guess the number */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
int main ()
{
      int iSecret, iGuess;
 
      /* initialize random seed: */
      srand ( time(NULL) );
 
      /* generate secret number: */
      iSecret = rand() % 10 + 1;

      /* coloca um valor em iGuess que nunca será inserido pelo usuário */
      iGuess = -1;

      while (iSecret!=iGuess) {
          printf ("Guess the number (1 to 10): ");
          scanf ("%d",&iGuess);
          if (iSecret<iGuess) 
              printf ("The secret number is lower\n");
          else {
              if (iSecret>iGuess) 
                 printf ("The secret number is higher\n");
          }
      } 
 
      printf ("Congratulations!\n");
      return 0;
}

3. Ainda sobre o exercício 1, implemente uma versão usando loop infinito e o comando break;

Solução 3
/* rand example: guess the number */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
int main ()
{
      int iSecret, iGuess;
 
      /* initialize random seed: */
      srand ( time(NULL) );
 
      /* generate secret number: */
      iSecret = rand() % 10 + 1;

      do {
          printf ("Guess the number (1 to 10): ");
          scanf ("%d",&iGuess);
          if (iSecret<iGuess) 
              printf ("The secret number is lower\n");
          else {
              if (iSecret>iGuess) 
                 printf ("The secret number is higher\n");
          }
          if (iSecret==iGuess) /* se acertou sai do loop */
              break;
      } while(1); 
 
      printf ("Congratulations!\n");
      return 0;
}

4. Uso do while e switch.

Solução 4
#include <stdio.h>
 
main()
{
    float tf,tc; /* declaração de duas variáveis reais */
	int opcao=0;
 	while (opcao!=3){
		printf("\nDigite: (1) para converter de F para °C\n");
		printf("Digite: (2) para converter de C para °F\n");
		printf("Digite: (3) para sair\n");
        scanf ("%d",&opcao);
  		switch(opcao) {
  		case 1:	printf ("\nEntre com o valor da temperatura fahrenheit = ");
  				scanf("%f",&tf);
   				tc = (tf-32)/1.8;
  				printf ("\nTemperatura = %0.1f°C", tc);
          		break;
  		case 2: printf ("\nEntre com o valor da temperatura Celcius = ");
  				scanf("%f",&tc);
   				tf = (tc*1.8)+32;
  				printf ("\nTemperatura = %0.1f°F", tf);
          		break;
        default: 
                printf("\nFim.\n");
                break;
       }
  	}
}




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