Slide - Estruturas e Ponteiros em C e C - Introdução à Computação 2 - 2023-2

1.2. Estruturas e Ponteiros em C/C++ ❑ Nesta aula veremos o conceito de tipos de dados definidos pelo usuário: registros ❑ Um registro permite agrupar várias variáveis (campos) em uma única variável ❑ Veremos também como definir um sinônimo para um tipo de dados através do comando typedef ❑ Além disso veremos uma breve introdução ao tipo de dado ponteiro 2 Registros ❑ Um registro agrupa dados não homogêneos (campos) numa única variável, formando um novo tipo de dado ❑ Definição: struct nome_registro { tipo_1 nome_1; tipo_2 nome_2; ... tipo_n nome_n; }; ❑ Declaração de Variáveis: ▪ nome_registro variável1, variável2, ..., variávelN; 3 Exemplo: Definição struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; // estado civil float salario; }; A definição de um novo tipo de dado através do comando “struct” não aloca/ocupa espaço na memória do computador 4 Exemplo: Declaração de Variáveis #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; ... } A declaração de variáveis de um novo tipo de dado (definido através do comando “struct”) aloca/ocupa espaço na memória do computador para as variáveis declaradas 5 Exemplo: Declaração de Variáveis #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; ... } matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario g 6 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 sexo local ecivil salario matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 7 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota sexo local ecivil salario matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 8 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora sexo local ecivil salario matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 9 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 10 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 11 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 12 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas 5200.00 matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 13 Exemplo: Atribuição de Valores #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario f g 14 Atribuição ❑Podemos atribuir duas estruturas que sejam do mesmo tipo ❑Neste caso, o compilador irá copiar uma estrutura, campo por campo, na outra ❑Note que isto é diferente do que acontece em vetores, nos quais, para fazer a cópia dos elementos de um vetor em outro, deve- se copiar elemento por elemento de um vetor para o outro vetor 15 Exemplo: Atribuição de Variáveis #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; // copiar registro f para g g = f; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f g matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 16 Exemplo: Vetor de Estruturas #include <iostream> using namespace std; const int nro_contas = 3; struct conta{ int nro; float saldo_trimestral[4]; float media_saldo; }; int main (){ float m=0.0; conta v[nro_contas]; for (int i = 0; i < nro_contas; i++){ v[i].media_saldo = 0.0; cout << "Cliente " << i + 1 << endl; cout << "Entre com o numero: " << endl; cin >> v[i].nro; cout << "Entre com o saldo: " << endl; for (int j = 0; j < 4; j++){ cout << "Saldo do trimestre " << j + 1 << endl; cin >> v[i].saldo_trimestral[j]; v[i].media_saldo += v[i].saldo_trimestral[j]; } v[i].media_saldo /= 4.0; cout << "Media do saldo: " << v[i].media_saldo<< endl; m += v[i].media_saldo; cout << endl; } m /= nro_contas; ... 17 Ponteiros ❑Ponteiros são variáveis que contêm endereços de memória como valores ❑Normalmente, uma variável contém diretamente um valor específico ❑Um ponteiro, por outro lado, contém um endereço de uma variável que contém um valor específico ▪ uma variável referencia diretamente um valor ▪ um ponteiro referencia indiretamente um valor 18 Ponteiros ❑Referência direta a uma variável ▪ “a” referencia diretamente uma variável cujo valor é 10 ❑Referência indireta a uma variável ▪ “b” referencia indiretamente uma variável cujo valor é 10 10 a b 10 a 19 Ponteiros ❑Ponteiros, como quaisquer outras variáveis devem ser declarados antes do uso ❑A declaração ▪ int *b, a; ❑Declara ▪ a variável a do tipo int ▪ a variável b do tipo int * (isto é, um ponteiro para um inteiro) e é lido como “b é um ponteiro para int” ▪ O * apenas se aplica à declaração de b 20 Ponteiros ❑Cada variável sendo declarada como um ponteiro deve ser precedida por um asterisco ▪ float *xptr, *yptr; ❖indica que xptr e yptr são ambos ponteiros para valores float ❑Quando * é usado desta maneira na declaração, ele indica que a variável sendo declarada é um ponteiro ❑Ponteiros podem ser declarados para apontar para qualquer tipo de dados (primitivos ou definidos pelo usuário) 21 Ponteiros ❑ Como toda variável, ponteiros devem ser inicializados quando declarados ou através de um comando de atribuição ❑ Um ponteiro pode ser inicializado com 0, NULL ou um endereço ❑ Um ponteiro com 0 ou NULL aponta para nada (algumas vezes, dizemos que o ponteiro está “aterrado”, ou “que aponta para o terra”) ▪ NULL é uma constante simbólica definida no arquivo de cabeçalho (header) <iostream> 22 Ponteiros: Operadores ❑&: operador de endereço = operador unário que retorna o endereço do seu operando ▪ int a=10; ▪ int *b; b 10 a 23 Ponteiros: Operadores ❑&: operador de endereço = operador unário que retorna o endereço do seu operando ▪ int a=10; ▪ int *b; ❑O comando ▪ b = &a; ❑Atribui o endereço da variável a para o ponteiro b ❑Dizemos nesse caso que “b aponta para a” b 10 a 7000 b 10 a 5000 7000 24 Ponteiros: Operadores ❑*: operador de indireção ou derreferenciação = operador unário que retorna um sinônimo, ou apelido do seu operando ▪ int a=10; ▪ int *b; ▪ b = &a; ❑O comando ▪ cout << *b << endl; ▪ escreve o valor da variável apontada por b, ou seja, escreve o valor da variável a da mesma forma que o comando ❖cout << a << endl; b 10 a 7000 b 10 a 5000 7000 25 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } “a” é uma variável inteira. “b” aponta para um inteiro, ou seja, “b” é um ponteiro para um inteiro 26 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } a (300) b (304) 27 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } a (300) 300 b (304) *b 28 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } 10 a (300) 300 b (304) *b 29 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } 10 a (300) 300 b (304) *b &a=300 a=10 &b=304 b=300 *b=10 30 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } 11 a (300) 300 b (304) *b &a=300 a=10 &b=304 b=300 *b=10 31 Exemplo 1 #include <iostream> using namespace std; int main() { int a,*b; b = &a; a = 10; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; *b = 11; cout << "&a=" << &a << " a=" << a << " &b=" << &b << " b=" << b << " *b=" << *b << endl; return 0; } 11 a (300) 300 b (304) *b &a=300 a=10 &b=304 b=300 *b=10 &a=300 a=11 &b=304 b=300 *b=11 32 Alocação Dinâmica de Memória ❑Ponteiros normalmente são utilizados com alocação dinâmica de memória ❑Para tanto, é necessário antes alocar um novo espaço na memória antes de utilizar, liberando-o ao término do uso ❑Em C++ a alocação é efetuada através do operador new e a liberação através de delete ❑Sintaxe (p é um ponteiro do tipo T): ▪ p = new T; ▪ delete p; 33 Exemplo 2 #include <iostream> using namespace std; int main() { int *ptr,b=5,c; // alocar novo inteiro apontado por ptr ptr = new int; *ptr = 20; c = *ptr + b; cout << *ptr << "+" << b << "=" << c << endl; delete ptr; // liberar inteiro alocado return 0; } ptr 5 b c 34 Exemplo 2 #include <iostream> using namespace std; int main() { int *ptr,b=5,c; // alocar novo inteiro apontado por ptr ptr = new int; *ptr = 20; c = *ptr + b; cout << *ptr << "+" << b << "=" << c << endl; delete ptr; // liberar inteiro alocado return 0; } ptr 5 b c 35 Exemplo 2 #include <iostream> using namespace std; int main() { int *ptr,b=5,c; // alocar novo inteiro apontado por ptr ptr = new int; *ptr = 20; c = *ptr + b; cout << *ptr << "+" << b << "=" << c << endl; delete ptr; // liberar inteiro alocado return 0; } ptr 5 b c 20 36 Exemplo 2 #include <iostream> using namespace std; int main() { int *ptr,b=5,c; // alocar novo inteiro apontado por ptr ptr = new int; *ptr = 20; c = *ptr + b; cout << *ptr << "+" << b << "=" << c << endl; delete ptr; // liberar inteiro alocado return 0; } ptr 5 b 25 c 20 37 Exemplo 2 #include <iostream> using namespace std; int main() { int *ptr,b=5,c; // alocar novo inteiro apontado por ptr ptr = new int; *ptr = 20; c = *ptr + b; cout << *ptr << "+" << b << "=" << c << endl; delete ptr; // liberar inteiro alocado return 0; } ptr 5 b 25 c 20 20+5=25 38 Exemplo 2 #include <iostream> using namespace std; int main() { int *ptr,b=5,c; // alocar novo inteiro apontado por ptr ptr = new int; *ptr = 20; c = *ptr + b; cout << *ptr << "+" << b << "=" << c << endl; delete ptr; // liberar inteiro alocado return 0; } ptr 5 b 25 c 20+5=25 39 Exemplo 3 #include <iostream> using namespace std; int main(){ int i, n; float *v, s=0; cout<<"Entre com o tamanho do vetor:"<<endl; cin>>n; v= new float[n]; // aloca vetor com n floats // Recebe o vetor cout<<"Entre com o vetor"<<endl; for (i=0;i<n;i++){ cout<<"Entre com o elemento na posicao "<<i<<":"<<endl; cin>>v[i]; s += v[i]; } // Imprime a soma dos elementos do vetor cout<<"Soma dos elementos do vetor [ "; for (i=0;i<n;i++) cout<<v[i]<<" "; cout<<"]: "<<s<<endl; delete [] v; // libera memória return 0; } 40 Alocação Dinâmica de Memória ❑Podemos alocar dinamicamente estruturas definidas pelo usuário, por exemplo, registros ❑Um campo x de um registro apontados pelo ponteiro p pode ser acessado usando as notações equivalentes: ▪ (*p).x ▪ p->x 41 Exemplo 4 #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,*g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; g = new funcionario; *g = f; cout << "f.salario="<<f.salario << ", (*g).salario=“ << (*g).salario << ", g->salario=“ << g->salario << endl; delete g; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f g 42 Exemplo 4 #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,*g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; g = new funcionario; *g = f; cout << "f.salario="<<f.salario << ", (*g).salario=“ << (*g).salario << ", g->salario=“ << g->salario << endl; delete g; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f matricula nome cargo escolaridade sexo local ecivil salario g *g 43 Exemplo 4 #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,*g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; g = new funcionario; *g = f; cout << "f.salario="<<f.salario << ", (*g).salario=“ << (*g).salario << ", g->salario=“ << g->salario << endl; delete g; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 g *g 44 Exemplo 4 #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,*g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; g = new funcionario; *g = f; cout << "f.salario="<<f.salario << ", (*g).salario=“ << (*g).salario << ", g->salario=“ << g->salario << endl; delete g; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f.salario=5200, (*g).salario=5200, g->salario=5200 g *g 45 Exemplo 4 #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct funcionario { int matricula; string nome; string cargo; int escolaridade; char sexo; string local; char ecivil; float salario; }; int main() { funcionario f,*g; f.matricula = 145; f.nome = ”Maria Mota”; f.cargo = ”Vendedora”; f.escolaridade = 3; f.sexo = ’f’; f.local = ”Vendas”; f.salario = 5200.00; f.ecivil = ’s’; g = new funcionario; *g = f; cout << "f.salario="<<f.salario << ", (*g).salario=“ << (*g).salario << ", g->salario=“ << g->salario << endl; delete g; return 0; } matricula nome cargo escolaridade 145 Maria Mota Vendedora 3 sexo local ecivil salario f Vendas s 5200.00 f f.salario=5200.00, (*g).salario=5200.00, g->salario=5200.00 g 46 Definição de Novos Tipos de Dados ❑O comando typedef fornece um mecanismo para criar sinônimos (ou apelidos) para tipos de dados previamente definidos ❑Criar um novo nome utilizando typedef não cria um novo tipo de dados; typedef apenas cria um novo nome que pode ser utilizado como um sinônimo ❑Definição: ▪ typedef tipo_existente tipo_novo; 47 Exemplos #include <iostream> using namespace std; typedef int inteiro; const inteiro M=50; typedef inteiro vetor[M]; int main() { inteiro i; vetor x,y; for(i=0;i<M;i++) cin >> x[i] >> y[i]; for(i=0;i<M;i++) cout << x[i] << "\t" << y[i] << endl; return 0; } #include <iostream> using namespace std; typedef int *pint; // pint é um ponteiro para int int main() { int i; pint iptr1; int *iptr2; iptr1 = &i; iptr2 = &i; i = 5; cout << "i=" << i << " *iptr1=" << *iptr1 << " *iptr2=" << *iptr2 << endl; return 0; } 48 Copyright© Apresentação 2019 por José Augusto Baranauskas Universidade de São Paulo Professores são convidados a utilizarem esta apresentação da maneira que lhes for conveniente para uso não comercial, desde que esta nota de copyright permaneça intacta. (editado por Renato Tinós em 2023)