Programação. MEAer. Bertinho Andrade da Costa. Instituto Superior Técnico. Introdução ao Pré-Processador. 2011/2012 1º Semestre

Transcrição

1 Programação MEAer Bertinho Andrade da Costa 2011/2012 1º Semestre Instituto Superior Técnico Introdução ao Pré-Processador Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 1

2 Sumário Introdução ao pré-processador Directivas #include <ficheiro> #include ficheiro #define macro Utilização de ficheiros de include com protótipos do programador Compilação condicional Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 2

3 O pré-processador é uma aplicação que é utilizada antes do compilador e tem como finalidade analisar um ficheiro fonte em C, de modo a executar um conjunto de acções em função das directivas que se encontram no ficheiro com o código fonte. Existem três tipos de acções que são realizadas pelo préprocessador: Inclusão do conteúdo de ficheiros com definições. Definição de macros. Inclusão ou exclusão de código do programa que vai ser compilado. (Normalmente utilizado para obter programas mais rápidos) Pré-processador Compilador Código fonte Código intermédio Código objecto Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 3

4 Na prática, uma directiva corresponde a uma linha que começa com o carácter cardinal # Inclusão de ficheiros: Exemplos: #include <stdio.h> Indica que a linha deve ser substituida pelo conteúdo do ficheiro stdio.h que se encontra no directório standard de includes do compilador #include def.h Indica que a linha deve ser substituida pelo conteúdo do ficheiro def.h que se encontra no directório de trabalho corrente. Nota: Também pode ser especificado o caminho do ficheiro conjuntamente com o nome do ficheiro. Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 4

5 Definição de macros. Uma macro corresponde a um comando tem uma determinada sintaxe que ao ser processada pelo pré-processador gera instruções da linguagem C que são incluidas no código intermédio do programa que vai ser compilado. Existem dois tipos diferentes de macros, o formato simples e o formato parametrizado. A sintaxe do formato simple assume o aspecto seguinte, #define nome descrição NOTA: nome representa o nome da macro, e a descrição (corpo da macro) contém o texto que é utilizado para gerar a(s) instrução(ões) de código C. Após a definição da macro é pode ser utilizada até que seja apagada com, #undef nome Quando o pré-processador encontra o nome da macro no programa fonte gera as instruções da linguagem C aproriadas. No caso mais simples consiste numa operação de substituição do nome da macro pelo corpo da macro. As directivas são definidas numa única linha. (Se for necessário mais de uma linha é necessário utiliza // para continuar a directiva da linha seguinte. Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 5

6 Definição de macros simples. Exemplos: #define EURO Indica que devem ser realizadas substituições do símbolo EURO por ao longo do ficheiro. A utilização do define permite melhorar a legibilidade do código através da atribuição de nomes sugestivos a constantes. #define FALSO 0 #define FLUSH while (getchar()!= \n ) { #define DIMENSAO_VECTOR1 100 #define MSG_ERRO Ocorreu um erro. Atenção: Os comandos das macros não terminam com o ponto e vírgula. Nos exemplos acima quando o pré-processador encontra o nome da macro no código fonte, realiza a acção de substituição do nome da macro pelo respectivo corpo da macro. Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 6

7 Exemplo: Directivas Ficheiro: main.c #include <stdio.h> #include converte.c #define FLUSH while (getchar()!= \n ) { Ficheiro: converte.c #define EURO (200.48) float converte (float escudos) { int main (void) { float escudos; float euros; return (escudos / EURO); printf( Escudos = ); scanf( %f, &escudos); FLUSH euros = converte(escudos); printf( Euros = %.2f, euros); return (0); Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 7

8 Exemplo: O resultado intermédio #include <stdio.h> float converte (float escudos) { return (escudos / (200.48)); int main (void) { float escudos; float euros; printf( Escudos = ); scanf( %f, &escudos); while (getchar()!= \n ) { euros = converte(escudos); printf( Euros = %.2f, euros); return (0); No entanto este modo de desenvolver os programas através da inclusão de todos os ficheiros no ficheiro do main não é a mais correcta. A forma correcta é compilar cada um dos ficheiros de forma separada e depois realizar a sua ligação com o linker. Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 8

9 Definição de macros com parâmetros: #define nome(par1, par2,...) corpo_da_macro O nome de cada parâmetro tem que ser único na macro. O pré-processador efectua a substituição da invocação da macro pelo corpo da macro em que os parâmetros reais sunstituem os parâmetros formais Exemplo:... #define SOMA(x, y) x+y int main (void) { int a=3, b=2, z, w;... int main (void) { int a=3, b=2, z, w; z = SOMA(a, b); w = SOMA(z, 4);... z = a+b; w = z+4;... Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 9

10 Definição de macros com parâmetros: A utilização de macros com parâmetros só é justificada quando se pretende expandir código de modo a evitar o tempo que é gasto na invocação de funções e se conhece os possíveis efeitos laterais da utilização das macros. Atenção que uma macro não é uma função em C, e podem acorrem situações de erros. Considere-se o exemplo seguinte em que o objectivo consiste em calcular 2*(a+b) utilizando a macro SOMA #define SOMA(x, y) x+y int main (void) { int a=3, b=2, z; z = 2*SOMA(a, b); int main (void) { int a=3, b=2, z; z = 2*a+b;... Resultado diferente do pertendido Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 10

11 Compilação condicional No desenvolvimento de programas complexos é usual ser necessário ajustar partes do código em função de características dos computadores. Pense-se por exemplo no sistema operativo Linux que pode correr em computadores com arquitecturas diferentes. A arquitectura de um PC é diferente da arquitectura de um computador Sun, e estas são diferentes da arquitectura dos computadores da Apple. Para evitar ter duplicação de código, o que se faz, é identificar o código fonte que é especifico para uma das máquinas e no momento da compilação seleccionar o código necessário para a máquina pertendida. O pré-processador permite efectuar a selecção automática do código fonte necessário à compilação de um programa. Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 11

12 Compilação condicional Existem diversas directivas do tipo da instrução if else do C que permite seleccionar partes de código fonte que devem faz parte do programa a compilar. Comando #if #endif #else #elif #ifdef #ifndef Descrição Se expressão verdadeira, incluir o código seguinte Terminador da expressão if Permite seleccionar código alternativo Else-if; Permite incluir código com elseif encadeados Inclui código se o nome de uma macro está defindo Inclui código se o nome de uma macro não está definido Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 12

13 Compilação condicional Com a utilização de protótipos, o compilador verifica se a utilização das funções está de acordo com as definições das funções. Nome da função, Números e tipo de argumentos da função Tipo de retorno da função Os protótipos devem ser colocados antes da utilização e ou definição das funções. Como boa prática de programação, os protótipos são colocados num ficheiro de include. Isto permite garantir que o protótipo que se utiliza no ficheiro de definição de um função é igual ao que se utiliza nos ficheiros onde a função é chamada (invocada para execução). Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 13

14 Exemplo1: Ficheiros com protótipos Ficheiro: conv.h /* Prototipo unico para os ficheiros*/ float converte (float escudos); Ficheiro: main.c #include <stdio.h> #include conv.h Ficheiro: converte.c #include conv.h #define EURO (200.48) int main (void) { float converte (float escudos) { float escudos; float euros; return (escudos / EURO); printf( Escudos = ); scanf( %f, &escudos); euros = converte(escudos); printf( Euros = %.2f, euros); return (0); Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 14

15 Exemplo1: Como princípio, os ficheiros que contém os protótipos (cabeçalhos das funções), não deve conter funções em C. Um ficheiro de include com protótipos deve ter a extensão.h, abreviatura de header Um ficheiro com protótipos só deve ser incluido num ficheiro com código fonte uma única vez. Se este princípio não for seguido então ocorrerão problemas na compliação. Para evitar problemas inclusões recursivas utiliza-se a técnica que usa directivas de préprocessamento /* conv.h Ficheiro de prototipos com o prototipo da função converte */ #ifndef _CONV_H #define _CONV_H float converte (float escudos); #endif Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 15

16 Exemplo 2: Compilação dependendo do valor de macros Considere a situação em que tem que desenvolver um programa que faz a manipulação de um vector de números em vírgula flutuante. Suponha que dependendo do tipo de computador podem suceder as situações seguintes: Tipo do vector Dimensão do vector float 10 float 100 double 10 double 100 É ainda necessário imprimir os números de tipo double com em notação científica com 8 casas decimais de precisão, enquanto que os do tipo float deve ser em notação normal com 3 casas decimais. Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 16

17 Exemplo 2: Uma solução possível fazendo uso do pré-processador #include <stdio.h> #define PRECISAO 0 #define MEMORIA 0 #if (PRECISAO) #define REAL double #else #define REAL float #endif #if (MEMORIA) #define MAX 30 #define NUM_POR_LINHA ((MAX)/10) #else #define MAX 10 #define NUM_POR_LINHA ((MAX)/3) #endif /* */ int main (void) { REAL dados[max]; printf("precisao = %d, MEMORIA =%d\n", PRECISAO, MEMORIA); printf("max = %d, NUM_POR_LINHA =%d, SIZEOF(REAL) = %d\n", MAX, NUM_POR_LINHA, sizeof(real)); init_dados(dados, MAX); mostra_dados(dados, MAX, NUM_POR_LINHA); troca_dados(dados, MAX); printf("\n"); mostra_dados(dados, MAX, NUM_POR_LINHA); return (0); void init_dados(real d[], int dim); REAL troca_dados(real d[], int dim); void mostra_dados(real d[], int dim, int num_por_linha); Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 17

18 Exemplo 2: Funções (cont.) /* */ void init_dados(real d[], int dim) { int i; d[0] = 0; for (i=1; i<dim; i++) d[i] =i + d[i-1]/10.0; /* */ REAL troca_dados(real d[], int dim) { int i; /* */ void mostra_dados(real d[], int dim, int num_por_linha) { int i, conta=0; for (i=0; i<dim; i++) { #if PRECISAO printf("d[%2d]=%.8e ", i, d[i]); #else printf("d[%2d]=%6.2f ", i, d[i]); #endif for (i=0; i < dim/2; i++) d[i] = d[dim-1-i]; conta++; if (conta >= num_por_linha) { printf("\n"); conta = 0; Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 18

19 Exemplo 2: (cont.) Output para diversas combinações PRECISAO = 0, MEMORIA =0 MAX = 10, NUM_POR_LINHA =3, SIZEOF(REAL) = 4 d[ 0]= 0.00 d[ 1]= 1.00 d[ 2]= 2.10 d[ 3]= 3.21 d[ 4]= 4.32 d[ 5]= 5.43 d[ 6]= 6.54 d[ 7]= 7.65 d[ 8]= 8.77 d[ 9]= 9.88 d[ 0]= 9.88 d[ 1]= 8.77 d[ 2]= 7.65 d[ 3]= 6.54 d[ 4]= 5.43 d[ 5]= 5.43 d[ 6]= 6.54 d[ 7]= 7.65 d[ 8]= 8.77 d[ 9]= 9.88 PRECISAO = 1, MEMORIA =0 MAX = 10, NUM_POR_LINHA =3, SIZEOF(REAL) = 8 d[ 0]= E+00 d[ 1]= E+00 d[ 2]= E+00 d[ 3]= E+00 d[ 4]= E+00 d[ 5]= E+00 d[ 6]= E+00 d[ 7]= E+00 d[ 8]= E+00 d[ 9]= E+00 d[ 0]= E+00 d[ 1]= E+00 d[ 2]= E+00 d[ 3]= E+00 d[ 4]= E+00 d[ 5]= E+00 d[ 6]= E+00 d[ 7]= E+00 d[ 8]= E+00 d[ 9]= E+00 Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 19

20 Exemplo 2: (cont.) Output para PRECISAO 1 e MEMORIA 1 PRECISAO = 1, MEMORIA =1 MAX = 30, NUM_POR_LINHA =3, SIZEOF(REAL) = 8 d[ 0]= E+00 d[ 1]= E+00 d[ 2]= E+00 d[ 3]= E+00 d[ 4]= E+00 d[ 5]= E+00 d[ 6]= E+00 d[ 7]= E+00 d[ 8]= E+00 d[ 9]= E+00 d[10]= e+01 d[11]= e+01 d[12]= e+01 d[13]= e+01 d[14]= e+01 d[15]= e+01 d[16]= e+01 d[17]= e+01 d[18]= e+01 d[19]= e+01 d[20]= e+01 d[21]= e+01 d[22]= e+01 d[23]= e+01 d[24]= e+01 d[25]= e+01 d[26]= e+01 d[27]= e+01 d[28]= e+01 d[29]= e+01 d[ 0]= E+01 d[ 1]= E+01 d[ 2]= E+01 d[ 3]= E+01 d[ 4]= E+01 d[ 5]= E+01 d[ 6]= E+01 d[ 7]= E+01 d[ 8]= E+01 d[ 9]= E+01 d[10]= e+01 d[11]= e+01 d[12]= e+01 d[13]= e+01 d[14]= e+01 d[15]= e+01 d[16]= e+01 d[17]= e+01 d[18]= e+01 d[19]= e+01 d[20]= e+01 d[21]= e+01 d[22]= e+01 d[23]= e+01 d[24]= e+01 d[25]= e+01 d[26]= e+01 d[27]= e+01 d[28]= e+01 d[29]= e+01 Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 20

21 Programação 2011/2012 DEEC-IST Introdução ao Pré-Processador 21