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c:funcoes [2023/08/31 11:19] – [Protótipos] mazieroc:funcoes [2023/09/05 16:17] (atual) – maziero
Linha 1: Linha 1:
 +====== Funções ======
 +
 +este módulo apresenta o uso de funções na linguagem C. Funções são o principal elemento de modularização de código nesta linguagem, são muito versáteis e extensivamente usadas.
 +
 +===== Declaração =====
 +
 +Em C, uma função é declarada da seguinte forma geral:
 +
 +  <return type> function_name (<type parameter>, ...)
 +  {
 +    <function body>
 +    return <value> ;
 +  }
 +
 +Um exemplo trivial: uma função para somar dois inteiros:
 +
 +<code c soma.c>
 +#include <stdio.h>
 +
 +int soma (int a, int b)
 +{
 +  return (a + b) ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  printf ("soma (2, 5): %d\n", soma (2, 5)) ;
 +  return (0) ;
 +}
 +</code>
 +
 +Um exemplo de função para calcular o fatorial de um número inteiro:
 +
 +<code c fatorial.c>
 +#include <stdio.h>
 +
 +long fatorial (int n)
 +{
 +  int i ;
 +  long fat ;
 +
 +  if (n <= 1) // por definição
 +    fat = 1 ;
 +  else
 +  {
 +    fat = 1 ;
 +    for (i = 2; i <= n; i++)
 +      fat *= i ;
 +  }
 +
 +  return (fat) ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  printf ("fat (10): %ld\n", fatorial (10)) ;
 +  return (0) ;
 +}
 +</code>
 +
 +Obviamente, a função ''fatorial'' também pode ser definida de forma recursiva:
 +
 +<code c fatorial.c>
 +long fatorial (int n)
 +{
 +  long fat ;
 +  
 +  if (n <= 1)
 +    fat = 1 ;
 +  else
 +    fat = n * fatorial (n - 1) ;
 +  
 +  return fat ;
 +}
 +</code>
 +
 +Ou:
 +
 +<code c fatorial.c>
 +long fatorial (int n)
 +{
 +  if (n <= 1)
 +    return 1 ;
 +  else
 +    return (n * fatorial (n - 1)) ;
 +}
 +</code>
 +
 +Ou ainda:
 +
 +<code c fatorial.c>
 +long fatorial (int n)
 +{
 +  return (n <= 1 ? 1 : n * fatorial (n - 1)) ;
 +}
 +</code>
 +
 +<note warning>
 +A linguagem C **não aceita** funções aninhadas (definidas dentro de outras funções). Assim todas as funções são definidas no mesmo nível hierárquico. Observe que **isso não impede de chamar uma função dentro de outra função**.
 +</note>
 +
 +Cabe observar que não é obrigatório usar o valor de retorno de uma função. Por exemplo, o código abaixo é perfeitamente válido (apesar de ser inútil):
 +
 +<code c>
 +fatorial (20) ;
 +</code>
 +
 +O valor de retorno de uma função pode ser de qualquer tipo suportado pela linguagem C (tipos numéricos, ponteiros, //chars//, //structs//, etc), exceto //arrays// (vetores e matrizes) e funções. Todavia, essa limitação pode ser contornada através do uso de ponteiros para dados desses tipos. Funções que não retornam nenhum valor podem ser declaradas com o tipo ''void'':
 +
 +<code c>
 +void hello ()
 +{
 +  printf ("Hello!\n") ;
 +}
 +</code>
 +
 +===== Protótipos =====
 +
 +Em princípio, toda função em C deve ser declarada antes de ser usada. Caso o compilador encontre uma função sendo usada que não tenha sido previamente declarada, ele pressupõe que essa função retorna um ''int'' e emite um aviso no terminal.
 +
 +Em algumas situações não é possível respeitar essa regra. Por exemplo, se duas funções diferentes se chamam mutuamente, teremos:
 +
 +<code c>
 +char patati (int a, int b)
 +{
 +   ...
 +   c = patata (x, y, z) ; // precisa declarar "patata" antes de usar
 +   ...
 +}
 +
 +char patata (int a, int b, int c)
 +{
 +   ...
 +   x = patati (n1, n2) ;
 +   ...
 +}
 +</code>
 +
 +Para evitar problemas, é possível declarar um "protótipo" da função antes de sua definição completa:
 +
 +<code c>
 +// protótipos das funções "patati" e "patata"
 +char patati (int a, int b) ;
 +char patata (int a, int b, int c) ;
 +
 +// implementação da função "patati" (deve respeitar o protótipo)
 +char patati (int a, int b)
 +{
 +   ...
 +   c = patata (x, y, z) ; // ok, patata tem um protótipo definido
 +   ...
 +}
 +
 +// implementação da função "patata" (deve respeitar o protótipo)
 +char patata (int a, int b, int c)
 +{
 +   ...
 +   x = patati (n1, n2) ; // ok, patati tem um protótipo definido
 +   ...
 +}
 +</code>
 +
 +<note tip>
 +Um protótipo de função pode ser visto como a sua "interface", porque define o **nome** da função, o número e tipos dos **parâmetros** de entrada e o tipo do valor de **retorno**. Essas informações são suficientes para a compilação de qualquer código que use essa função. Por isso, protótipos são muito usados em arquivos de cabeçalho (''.h'').
 +</note>
 +===== Parâmetros =====
 +
 +Em C, os parâmetros das funções são transferidos sempre **por valor** (ou por cópia), pois os valores fornecidos na chamada da função são copiados para dentro da pilha (//stack//) e ficam à disposição do código interno da função. Em consequência, alterações nos parâmetros efetuadas dentro das funções não têm impacto fora dela.
 +
 +Por exemplo:
 +
 +<code c paramcopia.c>
 +#include <stdio.h>
 +
 +void inc (int n)
 +{
 +  n++ ;
 +  printf ("n vale %d\n", n) ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  int a = 0 ;
 +  printf ("a vale %d\n", a) ;
 +  inc (a) ;
 +  printf ("a vale %d\n", a) ;
 +  return (0) ;
 +}
 +</code>
 +
 +A execução deste código resulta em:
 +
 +  a vale 0
 +  n vale 1
 +  a vale 0
 +
 +===== Parâmetros por referência =====
 +
 +Para que as ações de uma função sobre seus parâmetros sejam visíveis fora da função, esses parâmetros devem ser informados **por referência**. C não suporta nativamente a passagem de parâmetros por referência, mas se considerarmos que um ponteiro é uma referência a uma variável, basta usar parâmetros de tipo ponteiro para obter esse efeito:
 +
 +<code c paramref.c>
 +#include <stdio.h>
 +
 +void inc (int *n)
 +{
 +  (*n)++ ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  int a = 0 ;
 +  printf ("a vale %d\n", a) ;
 +  inc (&a) ; // informar a referência (endereço) de a
 +  printf ("a vale %d\n", a) ;
 +  return (0) ;
 +}
 +</code>
 +
 +E a execução fica:
 +
 +  a vale 0
 +  a vale 1
 +
 +Deve-se observar que o ponteiro ''*n'' recebe uma **cópia** do endereço de ''a'', ou seja, a transferência de parâmetros propriamente dita continua sendo feita por cópia. 
 +
 +Um exemplo clássico de passagem de parâmetros por referência é a troca de valores entre duas variáveis. O código abaixo implementa essa função:
 +
 +<code c troca.c>
 +#include <stdio.h>
 +
 +// troca os valores de dois inteiros entre si
 +void troca (int *a, int *b)
 +{
 +  int aux ;
 +  
 +  aux = *a ;
 +  *a  = *b ;
 +  *b  = aux ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  int i, j ;
 +
 +  i = 21 ;
 +  j = 76 ;
 +  printf ("i: %d, j: %d\n", i, j) ;
 +
 +  troca (&i, &j) ;
 +  printf ("i: %d, j: %d\n", i, j) ;
 +
 +  return (0) ;
 +}
 +</code>
 +
 +<note important>
 +O que acontece no código acima se chamarmos ''troca (&i, NULL)''? Como resolver isso?
 +</note>
 +
 +===== Parâmetros vetoriais =====
 +
 +A passagem de vetores e matrizes como parâmetros de funções tem algumas particularidades que devem ser observadas:
 +
 +  * Como o nome de um vetor representa o endereço de seu primeiro elemento, na prática vetores são passados à função **por referência**;
 +  * Em consequência, o conteúdo de um vetor **pode ser alterado** em uma chamada de função.
 +
 +Um exemplo simples de chamada de função com parâmetros vetoriais:
 +
 +<code c>
 +#define SIZE 100
 +
 +// "limpa" um vetor de n posições com zeros
 +void clean_vect (int n, int v[])    // ou "int v[SIZE]" ou ainda "int *v"
 +{
 +  int i ;
 +  for (i = 0 ; i < n; i++)
 +    v[i] = 0 ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  int vector[SIZE] ;
 +  int num ;
 +
 +  ...
 +  clean_vect (num, vector) ;
 +  ...
 +}
 +</code>
 +
 +No caso de matrizes (vetores multidimensionais), deve-se informar ao compilador os tamanhos máximos das várias dimensões, para que ele possa calcular a posição onde cada elemento da matriz foi alocado na memória. Por exemplo:
 +
 +<code c>
 +#define MAXLIN 100
 +#define MAXCOL 50
 +
 +void clean_mat (int l, int c, int m[][MAXCOL])  // ou "int m[MAXLIN][MAXCOL]"
 +{
 +  int i, j ;
 +  for (i = 0 ; i < l; i++)
 +    for (j = 0 ; j < c; j++)
 +      m[i][j] = 0 ;
 +}
 +
 +int main ()
 +{
 +  int mat[MAXLIN][MAXCOL] ;
 +  int lin, col ;
 +  
 +  ...
 +  clean_mat (lin, col, mat) ;
 +  ...
 +}
 +</code>
 +
 +===== Uso do return =====
 +
 +A estrutura "ortodoxa" de código com a chamada a ''return'' somente no final da função pode levar a um código longo e cansativo de ler (e de programar). O exemplo a seguir apresenta uma função que compara dois inteiros e retorna -1 (se ''a<b''), 0 (se ''a=b'') ou +1 (se ''a>b''):
 +
 +<code c>
 +int compara (int a, int b)
 +{
 +  int result ;
 +
 +  if (a < b)
 +    result = -1 ;
 +  else
 +    if (a > b)
 +      result = 1 ;
 +    else
 +      result = 0 ;
 +
 +  return result ;  
 +}
 +</code>
 +
 +Entretanto, é possível sair da função invocando ''return'' a qualquer instante, levando a um código mais conciso e fácil de ler:
 +
 +<code c>
 +int compara (int a, int b)
 +{
 +  if (a < b) return -1 ;
 +  if (a > b) return  1 ;
 +  return 0 ;  
 +}
 +</code>
 +
 +===== Exercícios =====
 +
 +a) Passagem de parâmetros por valor:
 +
 +  - Escrever funções em C para:
 +    - calcular a<sup>b</sup>, com //b// inteiro e //a// e o retorno de tipo //double//. 
 +    - trocar duas variáveis inteiras entre si.
 +    - comparar dois números inteiros //a// e //b//; a função retorna -1 se //a<b//, 0 se //a=b// e +1 se //a>b//.
 +    - retornar o maior valor em um vetor de inteiros.
 +
 +b) Passagem de parâmetros vetoriais:
 +
 +  - Escrever um programa em C para somar dois vetores de inteiros. Crie funções separadas para a) ler um vetor; b) somar dois vetores; c) imprimir um vetor.
 +  - Escreva um programa para ordenação de vetores, com as seguintes funções:
 +    * ''le_vetor (vetor, N)'': ler um número N e um vetor de N inteiros;
 +    * ''ordena_vetor (vetor, N)'': ordenar o vetor lido usando a técnica de **ordenação da bolha**;
 +    * ''escreve_vetor (vetor, N)'': imprimir os elementos de um vetor com N elementos.
 +  - Escreva um programa para transpor matrizes, com as seguintes funções:
 +    * ''le_matriz (matriz, M, N)'': ler uma matriz de MxN inteiros;
 +    * ''transpoe_matriz (matriz, M, N)'': transpor uma matriz;
 +    * ''escreve_matriz (matriz, M, N)'': imprimir uma matriz.
 +
 +c) Passagem de parâmetros por referência:
 +
 +  - Escreva uma função ''int separa (float r, int *pi, float *pf)'' que separa um número real ''r'' em suas partes inteira (''pi'') e fracionária (''pf''). Por exemplo: 37,543 => 37 e 0,543. A função retorna 1 se deu certo ou 0 se ocorreu algum erro.
 +  - Defina uma estrutura ''struct data'' com três campos: //dia//, //mês// e //ano//. Em seguida, escreva as seguintes funções:
 +    * ''int data_set (int d, int m, int a, struct data *d)'': ajusta a data ''d'' com o dia/mês/ano recebidos; retorna 1 se a data é válida e 0 se não for ou se outro erro ocorreu (desconsidere anos bissextos).
 +    * ''void data_print (struct data d)'': imprime a data informada em ''d'', no formato "dd/mm/aaaa".
 +  - Escreva uma função ''int max (int v[], int tam, int *maxval, int *maxpos)'' onde:
 +    * ''v[]'': vetor de inteiros desordenado
 +    * ''tam'': tamanho do vetor (número de elementos)
 +    * ''maxval'': maior valor encontrado no vetor
 +    * ''maxpos'': posição do maior valor no vetor (a 1ª posição, se ''max'' se repetir)
 +    * retorno: 1 em sucesso ou 0 em erro