07 - Tipos de Dados

8/11/2009

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Linguagens de ProgramaoConceitos e Tcnicas

Valores e Tipos de DadosProf. Jairo Francisco de Souza

Introduo

Tipo de dados (TDs): conjunto de valores (de dados)e de operaes pr-definidas sobre esses valores;

Importncia dos TDs nas LPs:

Os conceitos do mundo real (universo de discurso ouespao do problema) devem ser representados atravs devalores e operaes da LP (espao representacional);

Quanto mais prxima estiver a LP do espao do problema,melhor (menor o gap conceitual);

Isso determina a aplicabilidade da LP aos diferentesdomnios de aplicao.

Linguagens de Programao 2

Introduo

Evoluo: As primeiras LPs tinham um conjunto muito reduzido de

TDs;

Fortran pr-90s: matrizes (arrays) para implementar listasencadeadas e rvores binrias;

COBOL: tipo estrutura para registros de informaes eespecificao da preciso de tipos decimais.

PL/I: acrescentou muitos TDs (primitivos ou pr-definidos).Especificao para preciso de inteiros e reais.

Algol 68: inovou com um conjunto reduzido de TDs bsicose operaes de definio de estruturas de dados peloprogramador.

ADA 83: tipos de dados abstratos (definidos pelo usurio)


Introduo

TD`s definidos pelo usurio trazem muitasvantagens:

Nomes significativos no espao do problema (diminuiodo gap conceitual);

Aumenta o poder da verificao de tipo;

Facilita a manuteno dos programas

Cardinalidade

Quantidade de valores possveis para o TD

Por exemplo: cardinalidade do tipo boolean 2.


Tipos Primitivos

No so definidos usando outro TD

No podem ser decompostos em valores maissimples

Costumam ser definidos na implementao da LP Sofrem influncia direta do hardware

Podem ser usados para definir TD estruturados

Categorias de TD primitivos: Numricos

Booleanos

Caracter


Tipo Inteiro

Corresponde a um intervalo do conjunto dosnmeros inteiros

Sinalizados e no-sinalizados (p.ex: C++ e C#)

Vrios tipos inteiros numa mesma LP

Normalmente, intervalos so definidos naimplementao do compilador

Em JAVA, o intervalo de cada tipo inteiro estabelecido na definio da prpria LP


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Tipos Inteiros em JAVA


Tipo Tamanho(bits)

Intervalo

Incio Fim

byte 8 -128 127

short 16 -32768 32767

int 32 -2.147.483.648 2.147.483.647

long 64 -9223372036854775808 9223372036854775807

Tipo Inteiro

Representao de inteiros

Sinal-magnitude

1 bit para sinal e os demais para a magnitude (nmero)

Em 8 bits, sobram 7 para a magnitude. Assim, possvel representar de -127 a +127

Duas formas de representar o Zero: 00000000 (+0) e10000000 (-0)

Exemplo: Nmero -5 = 1101


Tipo Inteiro Representao de inteiros

Complemento a um O negativo de um nmero dado pelo seu complemento (sua

negao bit a bit bitwise NOT)

Em 8 bits, sobram 7 para a magnitude. Assim, possvelrepresentar de -127 a +127

Duas formas de representar o Zero: 00000000 (+0) e11111111 (-0)

Exemplo: Nmero -5 = (NOT) 1101 = 0010.

Para somar dois nmeros, necessrio carregar 1:11111110 (-1) complemento a um

+ 00000010 (+2) complemento a um1 00000000 (0) resposta errada

1 (+1) carregando 100000001 (1) resposta correta


Usado no algoritmo de verificao (checksum) do IPv4, ICMP, UDP, TCP.

Tipo Inteiro Representao de inteiros

Complemento a dois (mais comum) O negativo de um nmero dado pelo seu complemento (sua

negao bit a bit bitwise NOT) somado de 1.

Em 8 bits, sobram 7 para a magnitude. Assim, possvel representarde -128 a 127

Zero: nica representao (00000000). No preciso carregar 1

Exemplo: Nmero -5 = (NOT) 1101 + 1= 0010 + 1 = 0011.

Mtodo prtico:

Encontre o primeiro 1.

Inverta o bit de todos os nmeros anteriores ao primeiro 1.

Binrio 0101001 1010111 (complemento a 2)

Binrio 0101100 1010100 (complemento a 2)


Tipo Ponto (ou vrgula) Flutuante

Modela os nmeros reais em uma representao finita e utilizando o sistema de numerao binrio;

Consequncia: conseguem representar somente aproximaes Nmero ou e: aproximao devido representao finita

Nmero decima 0,1: aproximao devido utilizao do sistema binrio

Problemas de compatibilidade com aplicaes financeiras.

LPs normalmente incluem dois tipos de ponto flutuante: float e double


Tipo Ponto Flutuante

A representao interna de um PF se divide em parte fracionria e expoente (como na notao cientfica);

Caracterizao: preciso (nmeros de bits na parte fracionria) e faixa de valores representveis (frao e expoente)


expoente frao

expoente frao

Padro IEEE 754 - Preciso Simples

bit de sinal 8 bits 23 bits

bit de sinal 11 bits 52 bitsPadro IEEE 754 - Preciso Dupla

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Tipo Decimal

Armazena um nmero fixo de dgitos decimais COBOL possui Representao BCD (Binary coded decimal)

No usa notao cientfica

Ocupa mais espao de memria Pra armazenar o nmero 18 em BCD, ocupa-se 8 bits. Em binrio, somente 5.

Operaes so realizadas por hw ou emuladas por sw

Faixas restritas de valores (no so usados expoentes)


0010 0011 0011 0000 1000 0110 0111 10010000 0010 1000 0011

2 bytes4 casas decimais

4 bytes7 casas inteiras

1 sinalsinal

Tipo Caractere

Armazenados como cdigos numricos Tabelas

ASCII (American Standard Code for Information Interchange): 8 bits

ISO 8859-1 (ADA 95): 8 bits. Extenso da ASCII. Caracteres acentuadose gregos

UNICODE (Java, JavaScript, C#): 16 bits. Caracteres da maioria daslinguagens naturais, como do Japo, Srvia, Tailndia, Rssia, etc.

PASCAL e MODULA 2 oferecem o tipo char

Em C, o tipo primitivo char classificado como um tipo inteiro

char d;

char *p, *q;

d = 'a' + 3;


Tipo Caractere


Tipo Caractere


Tipo String Valores correspondem a uma seqncia de caracteres

No existe consenso sobre como devem ser tratadas Tipo primitivo em Fortran 95.

Vetor de caracteres em C e C++

Operaes em strings: concatenao, substring, padres

Operao (nativas) de casamento de padres Fornecido por algumas linguagens como SNOBOL, PERL, JavaScript


Exemplo em SNOBOL4:ALPHA = ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXUZREAD INSTR = INPUTINSTR C | (LEN(6) BREAK(ALPHA) (INTEGER |

FUNCTION | SUBROUTINE)) :S(READ)Exemplo em Perl (expresses regulares):$String =~ /\d+\,?d*|\,0\d+/

Tipo String Tamanho dos strings (da menor para a maior flexibilidade e do menor para

o maior overhead de execuo): Fixo: strings de tamanho esttico (Java -classe String)

Varivel at um limite mximo: strings de tamanho dinmico limitado (C, C++);

Varivel sem limite mximo: strings de tamanho dinmico (SNOBOL,JavaScript,Perl);

Em Ada 95: String -fixo; Bounded_String - varivel com limite mximo; Unbounded_String(varivel sem limite mximo)

Avaliao: No justifica LPs atuais no terem um TD primitivo para cadeias de caracteres (ou pelo

menos atravs de uma biblioteca-padro da LP);

O custo de se ter cadeias de caracteres sem limite de tamanho alto; normalmente, estodisponveis apenas em LPs interpretadas

Implementao: Na maioria dos casos: via software;

Strings com tamanho varivel sem limite mximo: lista encadeada (no heap) ou blococontguo de memria.


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Tipo Booleano

Tipo mais simples Possui apenas dois valores

C no possui o tipo de dado booleano, masqualquer expresso numrica pode ser usada comocondicional

Valores zero verdadeiroValores = zero falso

Abordagem de C pode provocar errosif (c += 1) x = 10;

JAVA inclui o tipo de dado boolean


Tipo Enumerado

So TDs ordinais com todos os valores possveis elencadoscomo constantes nomeadas, na sua definio;

Exemplo em C++:

enum dias {Seg, Ter,Qua,Qui,Sex,Sab, Dom};dias meuDiaPref = Dom, seuDiaPref= Seg;

As constantes nomeadas (enumeradas) so tipicamenteassociadas implicitamente aos inteiros 0, 1, ... (mas tambmpodem ser associadas a qualquer outro literal inteiro nadefinio);


Tipo Enumerado So TDs ordinais com todos os valores possveis elencados como

constantes nomeadas, na sua definio;

Exemplo em C++:

enum dias {Seg,Ter,Qua,Qui,Sex,Sab,Dom};dias meuDiaPref = Dom, seuDiaPref= Seg;

As constantes nomeadas (enumeradas) so tipicamente associadasimplicitamente aos inteiros 0, 1, ... (mas tambm podem serassociadas a qualquer outro literal inteiro na definio);

Em LPs sem essa categoria de TD, os programadores podem simul-los com valores inteiros. Em Fortran 77:

INTEGER VERMELHO, AZULDATA VERMELHO, AZUL/0, 1/

Problema: nenhuma verificao de tipo especfica realizada (p.ex: ser possvel somar duas cores!)


Tipo Enumerado C e Pascal foram as duas primeiras LPs mais populares a incluir um

TD enumerao; Em C++ (exemplo):

enum cores {vermelho, azul, verde, amarelo, preto};cores minhaCor = azul; suaCor = vermelho;

Usa internamente os valores inteiros 0, 1, ... para representar asconstantes enumeradas (default);

O programador pode atribuir outro valor inteiro a cada constanteenumerada;

Tem coero para o TD int (e portanto, as constantes enumeradas podemser utilizadas em qualquer expresso numrica):minhaCor++ vlido! (se minhaCor tiver valor azul, aps a execuodesta instruo, passar a ter valor verde)

No tem coero de outro TD para um TD enumerado:

minhaCor= 4; no vlido Uma constante enumerada s pode aparecer em uma nica definio de

TD (no mesmo ambiente de referenciamento);


Tipo Enumerado Em Ada:

Literais sobrecarregados (overloaded literals): constantes enumeradasque aparecem em mais de uma declarao de TD no mesmoambiente de referenciamento;

O tipo do literal determinado pelo contexto de sua utilizao:

aCor= verde; (verde considerado do tipo Cor)

oSinal= verde; (verde considerado do tipo Sinal)

No tem coero para o TD int

Em Java 5.0 (2004): Todos os TDs enumerao so implicitamente subclasses da classe

predefinida Enum.

No tem coero para qualquer outro TD;


Tipo Enumerado Em C#:

Como em C++, exceto que constantes ou variveis de TD enumeraonunca sofrem coero para o TD int;

Avaliao: Os TDs enumerao trazem ganhos em legibilidade e confiabilidade;

Legibilidade: nomes valores;

Confiabilidade: Ada, C# e Java 5.0 > C++ > C


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Tipos Subfaixas

uma subseqncia contgua de um TD ordinal; Introduzido pelo Pascal;

Exemplo (Ada):typeDias is(Seg, Ter,Qua,Qui,Sex,Sab, Dom);subtypeDiasSemanaisDias rangeSeg..Sex;subtypeIndexisIntegerrange1..100; (uma das utilizaes

mais comuns: ndices de arrays)...

Dia1: Dias; Dia2:DiasSemana;Dia2 := Dia1; (vlido, a menos que o valor de Dia1 seja Sab ou

Dom)Linguagens de Programao 25

Tipos Subfaixas

Avaliao:

Os TDs subfaixa trazem ganhos em legibilidade e confiabilidade;

Legibilidade: deixam claro que variveis esto restritas a certas faixas de valores;

Confiabilidade: a atribuio de um valor fora da faixa detectada como erro;


Tipos Subfaixas Implementao dos TDs ordinais enumerao e

subfaixa: TDs enumerao so usualmente implementados como

inteiros (sem restries sobre o conjunto de valores e operaes, no h ganho de confiabilidade);

TDs subfaixa so implementados exatamente como seus TDs-pai, exceto que a verificao de valor dentro da faixa deve ser implicitamente includa pelo compilador em cada atribuio de uma varivel ou expresso a uma varivel subfaixa.

Isso custoso (gasto de memria e tempo de execuo), mas normalmente considera-se que compensa.


Tipos Compostos

Tipos compostos so aqueles que podem sercriados a partir de tipos mais simples

registros, vetores, listas, arquivos

Entendidos em termos dos conceitos

produto cartesiano, unies, mapeamentos, conjuntospotncia e tipos recursivos

Cardinalidade

nmero de valores distintos que fazem parte do tipo


Produto Cartesiano

Combinao de valores de tipos diferentes em tuplas


x= a b c d e(b,c) (b,d) (b,e)

(a,c) (a,d) (a,e)S T

S x T

Produto Cartesiano So produtos cartesiano os registros de PASCAL, MODULA 2,

ADA e COBOL e as estruturas de C

Registros so agregados possivelmente heterogneos identificados por nomestruct nome {

char primeiro [20];

char meio [10];

char sobrenome [20];

}

struct empregado {

struct nome nfunc;

float salario;

} emp;


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Produto Cartesiano

Uso de seletoresemp.nfunc.meio

Inicializao em Cstruct data { int d, m, a; };

struct data d = { 7, 9, 1999 };

Em LPs orientadas a objetos, produtos cartesianos sodefinidos a partir do conceito de classe JAVA s tem class

Cardinalidade#(S1 x S2 x ... x Sn) = #S1x #S2x ...x #Sn


Produto Cartesiano

Implementao Os campos dos registros so armazenados em

posies adjacentes de memria;

O endereamento dos campos feito a partirdo endereo de incio de registro acrescido deum offset;

A figura ao lado mostra a forma geral dodescritor de um registro em tempo decompilao;


Unies

Consiste na unio de valores de tipos distintos paraformar um novo tipo de dados

Podem ser livres ou disjuntas


Unies

Unies Livres

Pode haver interseo entre o conjunto de valores dostipos que formam a unio


a b c b c d a b c d S T S + T

Unies

Unies Livres

Pode haver interseo entre o conjunto de valores dostipos que formam a unio

Disponveis no FORTRAN, C e C++ (union)

H possibilidade de violao no sistema de tipos

union medida {

int centimetros;

float metros;

};


union medida medicao;float altura;medicao.centimetros=180;altura = medicao.metros;printf("\n altura : %f metros\n", f);

Unies

Unies Livres: implementao

Reserva de espao de memria capaz de armazenar omaior espao necessrio

Cardinalidade dependente das possveis interseesexistentes entre os conjuntos de valores dos componentes


101010010110100 101010010110100centmetros

metros

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Unies

Unies Disjuntas no h interseo entre o conjunto de valores dos tipos que formam a

unio

registros variantes de PASCAL, MODULA 2 e ADA e a union de ALGOL68 , redefines do COBOLTYPE Representacao = (decimal, fracionaria);

Numero = RECORD CASE Tag: Representacao OFdecimal: (val: REAL);fracionaria: (numerador, denominador: INTEGER);

END;

Valores possveis para Numero:(..., decimal(-0,33), ..., decimal(1.5), ... )

U

(..., fracionario(-1,3), ..., fracionario(4,6), ...)


Unies

Unies Disjuntas Cardinalidade

#(S1 + S2 + ... + Sn) = #S1 + #S2 ... + #Sn


+ + +a b c

& & & d e f

+ + + & & &a b c d e fS T S + T

Unies

Exemplo em Pascal


type forma = (circulo, triangulo, retangulo);cores = (vermelho, verde, azul);figura = record

preenchido : Boolean;cor: cores;case aspecto : forma of

circulo: (diamentro : real);triangulo: (lado_esquerdo : integer; lado_direito : integer; angulo : real);retangulo: (lado1 : integer; lado2 : integer)

end;var minha_figura : figura;...

case minha_figura.aspecto ofcirculo: writeln( um crculo; seu dimetro : , minha_figura.diametro);triangulo: writeln( um tringulo; seus lados so: , minha_figura.lado_esquerdo,

minha_figura.lado_direito);

Obs: repare o uso conjunto de produto cartesiano e unies no cdigo Pascal

Unies

Avaliao Unies so construes potencialmente inseguras em

muitas LPs

Elas constituem um dos motivos pelos quais Fortran,Pascal, C e C++ no so fortemente tipadas, pois nopermitem a verificao de tipo na referncia a unies;

Proporcionam flexibilidade de programao

LPs como Java e C# no tem o TD unio (reflexo dapreocupao crescente com a confiabilidade dalinguagem);


Mapeamentos

Tipos de dados cujo conjunto de valores corresponde a todosos possveis mapeamentos de um tipo de dados S em outro T

Cardinalidade: #(S T) = (#T)#S


u

v

a

b

c

u

v

a

b

cS T S T

Mapeamentos Finitos


O conjunto domnio finito

Vetores e matrizesarray S OF T; (S T)

A: array [1..50] of char; A: ([1,50] char)

O conjunto ndice deve ser finito e discreto (inteiros)

Verificao de ndices em C (falta de confiabilidade) e JAVA(perda de eficincia)

int v[7];

V[13] = 198;

a z d r s f h w o1 2 3 4 5 47 48 49 50

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Categorias de Vetores


Categoria de Vetor

Tamanho Tempo de Definio

Alocao Local de Alocao

Exemplos

Estticos Fixo Compilao Esttica Base FORTRAN 77

Semi-Estticos

Fixo Compilao Dinmica Pilha PASCAL, C, MODULA 2

Semi-Dinmicos

Fixo Execuo Dinmica Pilha ALGOL 68, ADA, C

Dinmicos Varivel Execuo Dinmica Monte APL, PERL


Estticos (C)

Vantagem: eficincia, pois no requerem alocao e desalocao dememria.

Desvantagem: consomem mais memria do que o necessrio, vistoque vetores usados apenas em algumas regies do programa tm deficar alocados durante toda a execuo.

void f () { static int x[10]; }

Semi-Estticos (C)

Vantagem: Mais econmicos pois s alocam memria no bloconecessrio do programa

Desvantagem: Reduo da eficincia, pois preciso alocar e desalocarmemria.

void f () { int x[10]; }




Semidinmicos

Vantagem: aumenta a flexibilidade para o programador

void f (int n) { int x[n]; }

Dinmicos (APL)

Vantagem: flexibilidade para o programador

Desvantagem: reduo da eficincia e possvel reduo daconfiabilidade

A (2 3 4)

A (2 3 4 15)

Vetores Semi-dinmicos

Podem ser implementados em C, C++ e JAVA atravsdo monte

Necessrio alocar nova memria e copiar contedoquando vetor aumenta de tamanho

encargo do programador controlar alocao ecpia. Em C e C++, o programador deve controlardesalocao tambm. Isso torna a programao maiscomplexa e suscetvel a erros


Vetores Semi-dinmicos

Exemplo em C:void f (int a) {

int *p;p = (int *)

malloc (a * sizeof(int));p[0] = 10;free(p)

}


Exemplo em C++:void f (int a) {

int *p;p = new int[a];p[0] = 10;delete[] p;

}

Exemplo em Java:void f (int a) {

int p[];p = new int[a];p[0] = 10;

}

Vetores Multidimensionais

Elementos so acessados atravs da aplicao defrmulas

posio mat [i] [j] =

endereo de mat [0][0] + i tamanho da linha + j tamanhodo elemento =

endereo de mat [0][0] + (i nmero de colunas + j) tamanho do elemento


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Na maioria das LPs, as matrizes so regulares

Mesmo nmero de colunas em todas as linhas

Em JAVA vetores multidimensionais so vetoresunidimensionais cujos elementos so outros vetoresint [] [] a = new int [5] [];

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

a [i] = new int [i + 1];

}

O mesmo efeito pode ser obtido em C com o uso deponteiros para ponteiros



Cardinalidade

int mat [5][4];

Conjunto de valores{0, , 4} x {0, , 3} int

(#int) # ({0, , 4} x {0, .., 3}) =

(#int)(# {0, , 4} x #{0, .., 3}) =

(#int)5 x 4 =

(#int)20


Vetores Multidimensionais Operaes

Uma operao de array aquela que afeta o array como um todo;

Exemplos em Ada:

Atribuio (de um array a outro array);

Concatenao (de dois vetores; de um escalar com um vetor);

Comparao entre arrays;

So o corao da linguagem APL (a LP mais poderosa paraprocessamento de matrizes). Por exemplo:

A + B (se A e B forem matrizes, calcula a sua soma);

V inverte os elementos de V;

M inverte as linhas de M;

M transpe a matriz M (as linhas se tornam colunas e vice-versa);

Possui operadores especiais (formas funcionais). Por exemplo, o operadorproduto interno (.): A +. B (soma do produto interno de A e B).


Arrays associativos Um array associativo uma coleo desordenada de

elementos de dados que so indexados por um nmero igualde valores denominados chaves;

Cada elemento de um array associativo um par (chave,valor).

Exemplo em Perl:%salarios = (Pedro => 7500, Jose => 2500, Maria => 3400);

So denominados tambm de hashes porque naimplementao seus elementos so armazenados erecuperados com funes hash;


Mapeamentos Atravs de Funes

Uma funo implementa um mapeamento ST atravs de um algoritmo

O conjunto S no necessita ser finito

O conjunto de valores do tipo mapeamento ST so todas as funes que mapeiam o conjunto S no conjunto T

Valores do mapeamento [int boolean] em JAVAboolean positivo (int n) {

return n > 0;

}

Outros valores do mapeamento: impar, par, primo


Mapeamentos Atravs de Funes C utiliza o conceito de ponteiros para manipular endereos de

funes como valoresint impar (int n){ return n%2; }int negativo (int n) { return n < 0; }int multiplo7 (int n) { return !(n%7); }int conta (int x[], int n, int (*p) (int) ) {

int j, s = 0;for (j = 0; j < n; j++)

if ( (*p) (x[j]) ) s++;return s;

}main() {int vet [10];

printf ("%d\n", conta (vet, 10, impar));printf ("%d\n", conta (vet, 10, negativo));printf ("%d\n", conta (vet, 10, multiplo7));

}


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Conjuntos Potncia

Tipos de dados cujo conjunto de valorescorresponde a todos os possveis subconjuntos quepodem ser definidos a partir de um tipo base S

S = {s | s S}


a b cS

{} {a} {b} {c} {a, b} {a, c} {b, c} {a, b, c}

S

Conjuntos Potncia

Cardinalidade#S = 2#S

Operaes bsicasPertinnciaContmEst contidoUnioDiferenaDiferena simtricaInterseo


Conjuntos Potncia

Poucas LPs oferecem. Muitas vezes de forma restrita PASCAL:

TYPECarros = (corsa, palio, gol);ConjuntoCarros = SET OF Carros;

VARCarro: Carros;CarrosPequenos: ConjuntoCarros;

BEGINCarro:= corsa;CarrosPequenos := [palio, gol]; /*atribuicao*/CarrosPequenos:= CarrosPequenos + [corsa]; /*uniao*/CarrosPequenos:= CarrosPequenos * [gol]; /*intersecao*/if Carro in CarrosPequenos THEN /*pertinencia*/if CarrosPequenos >= [gol, corsa] THEN /*contem*/


Conjuntos Potncia

Em Pascal s permitido construir conjuntos de tiposdiscretos primitivos pequenos

Conjuntos so implementados como cadeias de bits

Restries de PASCAL visam permitir implementao eficiente

VAR S: SET OF [ 'a .. 'h' ];

BEGIN

S := ['a', 'c', 'h'] + ['d'];

END;


1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0ORS['a', 'c', 'h' ] [ 'd' ]

=

['a', 'c','d', 'h' ]

Conjuntos Potncia

LPs que no possuem tipos conjunto necessitam criarabstraes de dados para os implementar. Programao mais trabalhosa e menos eficiente

C: no possui tipos conjuntos, mas fornece operaes bit a bitque facilitam a implementao atravs de vetores

Em LPs orientadas a objetos, comum a existncia de umaclasse Set Java e Smalltalk

Contudo, nem todas as operaes de conjuntos costumam serdisponibilizadas


Tipos Recursivos

Tipos recursivos so tipos de dados cujos valores socompostos por valores do mesmo tipo

R ::= < parte inicial > R < parte final >

Tipo Lista ::= Tipo Lista Vazia | (Tipo Elemento x Tipo Lista)

A cardinalidade de um tipo recursivo infinita Isto verdade mesmo quando o tipo do elemento da lista finito

O conjunto de valores do tipo listas infinitamente grande (nopodendo ser enumerado) embora toda lista individual seja finita


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Tipos Recursivos

Tipos recursivos podem ser definidos a partir deponteiros ou diretamente


Em Cstruct no {

int elem;struct no* prox;

};

Em C++class no {

int elem;no* prox;

};

Em JAVAclass no {

int elem;no prox;

};

Tipos Ponteiros

No se restringe a implementao de tiposrecursivos embora seja seu uso principal

Ponteiro um conceito de baixo nvel relacionadocom a arquitetura dos computadores

O conjunto de valores de um tipo ponteiro so osendereos de memria e o valor nil

Proporcionam flexibilidade ao programador

PL/I: Primeira LP de alto nvel a incluir variveisponteiro


Tipos Ponteiros


#define nil 0typedef struct no* listaint;struct no {

int cabeca;listaint cauda;

};listaint anexa (int cb, listaint cd) {

listaint l;l = (listaint) malloc (sizeof (struct no));l->cabeca = cb;l->cauda = cd;return l;

}void imprime (listaint l) {

printf("\nlista: ");while (l) {

printf("%d ",l->cabeca);l = l->cauda;

}}

Tipos Ponteiros: Operaes Atribuio

int *p, *q, r; // dois ponteiros para int e um int

q = &r; // atribui endereco de r a q

p = q; // atribui endereco armazenado em q a p

Alocaoint* p = (int*) malloc (sizeof(int));

Desalocaofree(p);


Tipos Ponteiros Derreferenciamento implcito (Fortran 90, ALGOL68)

INTEGER, POINTER :: PTR

PTR = 10

PTR = PTR + 10

Derreferenciamento explcito (C++, C, PASCAL)int *p;

*p = 10;

*p = *p + 10;


Exemplo de desreferenciamento explcito (em C++, utilizando o operador *): sendo ptr uma varivel ponteiro,

j = *ptr (pela figura ao lado, podemos concluir que este comando far com que j receba o valor 206).

Tipos Ponteiros Aritmtica (C)

Se p aponta para uma rea de memria de 2 bits, ento p++ desloca 2bits adiante na memria

p++;

++p;

p = p + 1;

p--;

--p;

p = p - 3;

Indexao (C) Atalho para sinttico para a combinao da operao de adio em

ponteiro com a operao de derreferenciamento

x = p[3]; equivale a *(p + 3)


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Ponteiros Genricos

Podem apontar para qualquer tipoint f, g;void* p;f = 10;p = &f;g = *p; // erro: ilegal derreferenciar ponteiro p/ void

Servem para criao de funes genricas para gerenciarmemria

Servem para criao de estruturas de dados heterogneas(aquelas cujos elementos so de tipos distintos)


Problemas Com Ponteiros

O TD Ponteiro tende a reduzir a confiabilidade das LPs que oincluem

Baixa Legibilidadep->cauda = q;

Inspeo simples no permite determinar qual estrutura est sendoatualizada e qual o efeito

Possibilitam violar o sistema de tiposint i, j = 10;

int* p = &j; // p aponta para a varivel inteira j

p++; // p pode no apontar mais para um inteiro

i = *p + 5; // valor imprevisvel atribudo a i


Problemas Com Ponteiros Objetos Pendentes

int* p = (int*) malloc (10*sizeof(int));

int* q = (int*) malloc (5*sizeof(int));

p = q; // rea apontada por p torna-se inacessvel

Provoca vazamento de memria

Referncias Pendentesint* p = (int*) malloc(10*sizeof(int));

int* q = p;

free(p); // q aponta agora para rea de memria desalocada

int* p;

*p = 0; p no foi alocado, ento aponta para uma rea desconhecida


Problemas Com Ponteiros

Referncias Pendentesmain() {

int *p, x;x = 10;

if (x) {int i;p = &i;

}// p continua apontando para i, que no existe mais

}


Ponteiros - ADA

Aliviou o problema de ponteiros pendurados: A varivel apontada implicitamente desalocada na

sada do escopo do seu ponteiro;

Com isso os programadores so induzidos a no fazerdesalocao explcita;

No resolve completamente, pois os programadoresainda podem fazer desalocao explicita utilizandoUnchecked_Deallocation;

No resolve o problema de variveis perdidas;


Ponteiros C e C++

Manipulao de ponteiros muito flexvel (p. ex:aritmtica de ponteiros) e perigosa!

Um ponteiro em C e C++ pode apontar paraqualquer posio de memria, e no apenas paravariveis do heap (como o caso de Ada);

Ponteiros podem apontar para funes, o que utilizado para passar funes como parmetrospara outras funes;

No oferece qualquer soluo para os problemasde ponteiros e objetos pendentes;


8/11/2009

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Ponteiros Avaliao

O efeito do uso livre de ponteiros nas LPs j foicomparado ao uso de gotos: O goto aumenta o conjunto das instrues que podem

ser executadas aps ele;

O ponteiro aumenta o conjunto de clulas de memriaque podem ser referenciadas por uma varivel;

Hoare (1973), sobre ponteiros: Sua introduoem LPs de alto-nvel tem sido um passo para trs,do qual talvez jamais possamos nos recuperar;


Tipo Referncia em C++

um ponteiro constante, sempre implicitamentederreferenciado

inicializado com o endereo de alguma varivel nasua declarao

O derreferenciamento implcito impede a atribuioao endereo da varivel referncia;

int res = 0;

int& ref = res; // ref passa a referenciar res

ref = 100; // res passa a valer 100


Tipo Referncia em Java Estende o conceito de varivel-referncia do C++,

possibilitando assim a substituio completa de ponteiros;

Objetivo: aumentar a confiabilidade da linguagem;

Diferena fundamental: enquanto que C++ referenciaendereos de memria, Java referencia instncias de classes(objetos);

Caractersticas: No faz sentido a aritmtica de variveis-referncia;

possvel atribuir um novo valor (endereo de uma nova instncia daclasse) a uma varivel-referncia;

Todas as instncias de classes em Java so referenciadas atravs devariveis-referncia (alis, isso a nica forma de uso desse tipo devarivel);


Tipo Referncia em Java

Exemplo:

String str1; (str1 uma varivel-referncia, j que String uma classe Java; inicializada com null)...

str1 = Este um string Java; (str1 aponta p/ oobjeto da classe String)

Todas as variveis de tipos no primitivos em Javaso variveis-referncia.


Tipo Referncia em Java e C# Java resolveu o problema de referncias denpentes, j que

toda desalocao implcita;

O problema de variveis perdidas (lixo) resolvido, em parte,pelo coletor de lixo;

Em C#: Inclui ambas as formas de variveis-referncia: de C++ e de Java;

Desencoraja vigorosamente o uso de variveis-referncia a la C++(todo mtodo que as utiliza deve ser declarado com o modificadorunsafe);

Essas variveis-referncia foram includas em C# para permitir queprogramas feitos na linguagem possam interoperar com cdigo C eC++;


Hierarquia de Tipos


Tipos

Primitivos Compostos

Booleanos

Inteiros

Caracteres

Decimais

Ponto Flutuantes

Enumerados

Intervalos

Unies

StringsRecursivos

Mapeamentos

Conjuntos Potncia

Produtos Cartesianos

Ponteiros

Livres Disjuntas

Finitos Funes

Documents

07 - Tipos de Dados