Programar em C/Controle de fluxo

Controle de fluxo

Dificilmente um programa em C irá executar sempre as mesmas instruções, na mesma ordem, independentemente do que tenha acontecido anteriormente ou do valor que foi fornecido. É muito comum que alguém queira que um pedaço de código só seja executado se uma certa condição for verdadeira; também é comum querer que um pedaço de código seja repetido várias vezes, de tal maneira que simplesmente copiar o código não resolveria o problema ou seria trabalhoso demais. Para casos como esses, existem as estruturas de controle de fluxo.

Em C, existem várias instruções relacionadas ao controle de fluxo:

• if, que executa um bloco apenas se uma condição for verdadeira;
• switch, que executa um bloco de acordo com o valor de uma expressão ou variável;
• for, que executa um bloco repetidas vezes enquanto uma condição for verdadeira, executando uma instrução (geralmente de incremento ou decremento de uma variável) após cada execução;
• while, que executa um bloco enquanto uma condição for verdadeira;
• do, semelhante ao while, mas a condição é avaliada após a execução (e não antes);
• goto, que simplesmente pula para um lugar pré-definido.

Porém, antes de entrar no estudo dessas estruturas, você deve saber como escrever uma condição. É o que explicamos a seguir.

Expressões de condição

Uma expressão de condição é uma expressão normal em C que, quando avaliada, será interpretada como verdadeira ou falsa. Em C, na verdade, esse valor é um valor inteiro que sendo 0 (zero) significa falso, sendo qualquer outro número significa verdadeiro.

Geralmente em expressões condicionais usamos os operadores relacionais, ou seja, que avaliam a relação entre seus dois operandos. Existem seis deles:

Operador	Significado
>	maior que
>=	maior ou igual a
<	menor que
<=	menor ou igual a
==	igual a
!=	diferente de

Todos esses operadores são binários, ou seja, trabalham com dois valores ou operandos. Esses operadores sempre comparam o valor da esquerda com o da direita, ou seja, a expressão a > b significa "a é maior que b".

Note que para saber se dois números são iguais devemos usar dois sinais de igual. Um erro muito comum é esquecer de um deles, transformando a comparação numa atribuição ― por exemplo:

 if (x = 1)
   ...

O que acontece aqui é que a variável x recebe o valor 1, de modo que a expressão entre parênteses também terá o valor 1 ― tornando a “condição” sempre verdadeira. Similarmente, se usássemos o número zero, a expressão sempre seria falsa. Portanto, sempre tome cuidado com esse tipo de comparação. A maneira certa de comparar com um número é:

 if (x == 1)
   ...

Também é comum que combinemos condições. Por exemplo, podemos querer que um número seja menor que 10 ou maior que 50. Como o operador "ou" é "||", escreveríamos: n < 10 || n > 50. A seguir você vê os operadores lógicos:

Operador	Significado
||	ou (OR)
&&	e (AND)
!	não (NOT)

Algumas explicações sobre os operadores lógicos:

• O operador "não" é unário, ou seja, é uma operação que envolve apenas um valor. O que ele faz é inverter o valor de seu operando: retorna falso se a expressão for verdadeira e vice-versa. Deve-se usar parênteses ao negar uma expressão: !(x > 6), por exemplo.

• O operador "ou" retorna "verdadeiro" se pelo menos um dos operandos for verdadeiro; retorna "falso" apenas se ambos forem falsos.

• O operador "e" retorna "verdadeiro" apenas se ambos os seus operandos forem verdadeiros.

Observação Se você quer saber se um número está entre outros dois, a sintaxe matemática (10 < n < 50) não funcionará. Se você usar esse código, na verdade primeiramente será avaliada a expressão 10 < n, que poderá resultar em 0 ou 1. Portanto, a expressão equivale a (0 ou 1) < 50, o que é sempre verdadeiro.

A comparação correta envolveria o operador "e" (&&): 10 < n && n < 50.

Pelo fato de todo valor diferente de zero ser avaliado como verdadeiro e zero como falso, existem as seguintes equivalências (apenas quando estas expressões são usadas como condições):

 (x == 0) equivale a (!x)
 (x != 0) equivale a (x)

Testes

Testes são estruturas de controle que executam certos blocos de código apenas se uma certa condição for verdadeira. Existem três estruturas desse tipo em C:

if

O teste if avalia uma condição e, se ela for verdadeira, executa um bloco de código. A sintaxe correspondente a isso é:

 if (condição) {
    ... /* bloco a ser executado se a condição for verdadeira */
 }

Mas também podemos especificar um bloco a ser executado caso a condição for falsa. Nesse caso, escrevemos:

 if (condição) {
    ... /* bloco a ser executado se a condição for verdadeira */
 }
 else {
    ... /* bloco a ser executado se a condição for falsa */
 }

As chaves podem ser omitidas caso haja apenas uma instrução no bloco. Por exemplo:

 if (x == 5)
    printf ("x é igual a 5.\n");

Perceba que, se esquecermos as chaves, o compilador não deverá dar nenhum erro; no entanto, tudo que exceder a primeira instrução será executado incondicionalmente, mesmo que esteja na mesma linha! No exemplo a seguir, a frase "x é igual a 5" seria exibida mesmo que o número não fosse 5!

 if (x == 5)
    j++; printf ("x é igual a 5.\n");

Podemos avaliar diversas condições com os testes if, bastando para isso colocar um novo teste no bloco else. Também é possível aninhar blocos if, ou seja, colocar um dentro de outro:

 if (x > 9) {
    printf ("x é maior que 9.\n");
 }
 else if (x >= 5) {
    printf ("x é maior ou igual a 5, mas não maior que 9.\n");
 }
 else {
    if (x == 0) {
       printf ("x é igual a zero.\n");
    }
    else {
       printf ("x é não-nulo e menor que 5.\n");
    }
 }

switch

O teste switch compara uma expressão com diversos valores que podem estar associados a blocos de códigos diferentes, e executa o bloco de código correspondente ao valor encontrado. Você também pode especificar um bloco que deve ser executado caso nenhum dos outros valores seja encontrado: é o bloco default ("padrão" em inglês).

 switch (expressão) {
    case valor1:
       instruções;
       break;
    case valor2:
       instruções;
       break;
    ...
    default:
       instruções;
 }

Note que no teste switch não precisamos usar chaves em volta dos blocos, a menos que declaremos variáveis neles. Um exemplo da utilização de switch seria a criação de um menu:

 int opcao;
 printf ("[1] Cadastrar cliente\n"
         "[2] Procurar cliente\n"
         "[3] Inserir pedido\n"
         "[0] Sair\n\n"
         "Digite sua escolha: ");
 scanf ("%d", &opcao);
 
 switch (opcao) {
    case 1:
       cadastra_cliente();
       break;
    case 2:
       procura_cliente();
       break;
    case 3:
       insere_pedido();
       break;
    case 0:
       return 0;
    default:
       printf ("Opção inválida!\n");
 }

A instrução break indica que deve-se continuar a execução após o final do bloco switch (pulando o que estiver no meio). Se ela não fosse usada, para um certo valor encontrado, seriam executadas também as instruções de todos os valores abaixo dele. Em alguns casos, podemos omitir intencionalmente a instrução break. Por exemplo, no exemplo acima, não colocamos uma instrução break para o valor zero, pois quando retornamos de uma função (return 0) o bloco switch já é abandonado.

Também podemos querer que uma instrução seja executada para mais de um valor. Vamos supor que no nosso menu as duas primeiras opções fossem "Cadastrar pessoa física" e "Cadastrar pessoa jurídica", e tívessemos uma função que faz o cadastro diferentemente dependendo do valor da variável pessoa_fisica. Poderíamos fazer um código assim:

 switch (opcao) {
    case 1: /* pessoa física */
       pessoa_fisica = 1;
    case 2:
       cadastra();
       break;
    ...
 }

Nesse caso, para qualquer uma das duas opções seria executada a função cadastra, mas se selecionarmos "pessoa física" a variável será atribuída antes.

Operador ternário "?:"

O operador ternário ?: é uma alternativa abreviada da estrutura if/else. Ele avalia uma expressão e retorna um certo valor se ela for verdadeira, ou outro valor se ela for falsa. Sua sintaxe é:

 condição ? valorSeVerdadeira : valorSeFalsa

Note que, ao contrário de if, ao usarmos o operador condicional ?: precisamos sempre prover tanto o valor para o caso de a condição ser falsa quanto o valor para o caso de ela ser verdadeira.

O operador condicional pode ser usado em situações como essa:

 int horaAbertura = (diaSemana == DOMINGO) ? 11 : 9;
 printf ("Abrimos às %d horas", horaAbertura);

Ou seja, se o dia da semana for domingo, a variável horaAbertura será definida para 11; caso contrário, será definida para 9.

Outro exemplo:

 if (numMensagens > 0) {
    printf ("Você tem %d mensage%s",
      numMensagens,
      (numMensagens > 1) ? "ns" : "m");
 }

Neste caso, o programa utilizaria "mensagens" caso houvesse mais de uma mensagem, e "mensagem" caso houvesse apenas uma mensagem.

Loops

Loops são conjuntos de instruções que devem ser executadas repetidas vezes, enquanto uma condição for verdadeira. Em C há 3 tipos de loops: while, do ... while e for.

while

O loop while testa uma condição; se ela for verdadeira, o bloco correspondente é executado e o teste é repetido. Se for falsa, a execução continua logo após o bloco. A sintaxe de while é:

 while (condição) {
    ...
 }

Por exemplo:

 while (a < b)
 {
    printf ("%d é menor que %d", a, b);
    a++;
 }

Este código seria executado até que a fosse igual a b; se a fosse igual ou maior que b, nada seria executado. Por exemplo, para b = 10 e a < 10, a última mensagem que o usuário veria é "9 é menor que 10".

Repare que o loop while é como fosse um if, ou seja, o bloco é executado se a condição for verdadeira. A diferença é que ao final da execução, o while é executado novamente, mas o if não. No loop while (assim como nos loops do e for) também podemos usar a sintaxe abreviada para apenas uma instrução:

 while (a < b)
    a++;

Loops infinitos

Você pode fazer loops infinitos com while, usando uma condição que é sempre verdadeira, como "1 == 1" ou simplesmente "1" (que, como qualquer valor não-nulo, é considerado "verdadeiro"):

 while (1) {
    ...
 }

Você pode sair de um loop — infinito ou não — com a instrução break, que você já viu no teste switch e será explicada mais abaixo.

do ... while

O loop "do ... while" é exatamente igual ao "while" exceto por um aspecto: a condição é testada depois do bloco, o que significa que o bloco é executado pelo menos uma vez. A estrutura do ... while executa o bloco, testa a condição e, se esta for verdadeira, volta para o bloco de código. Sua sintaxe é:

 do {
    ...
 } while (condição);

Note que, ao contrário das outras estruturas de controle, é necessário colocar um ponto-e-vírgula após a condição.

 do
 {
    printf ("%d\n", a);
    a++;
 }
 while (a < b);

Um exemplo de utilização de do ... while é em um menu. Pediríamos que o usuário escolhesse uma opção até que ele escolhesse uma opção válida:

 #include <stdio.h>
 
 int main ()
 {
    int i;
    do {
       printf ("Escolha a fruta pelo número:\n\n");
       printf ("\t(1) Mamão\n");
       printf ("\t(2) Abacaxi\n");
       printf ("\t(3) Laranja\n\n");
       scanf("%d", &i); 
    } while (i < 1 || i > 3);
 
    switch (i) {
       case 1:
          printf ("Você escolheu mamão.\n");
          break;
       case 2:
          printf ("Você escolheu abacaxi.\n");
          break;
       case 3:
          printf ("Você escolheu laranja.\n");
          break;
    }
    return 0;
 }

for

O loop for é nada mais que uma abreviação do loop while, que permite que alguma inicialização seja feita antes do loop e que um incremento (ou alguma outra ação) seja feita após cada execução sem incluir o código dentro do bloco. A sua forma geral é

Diagrama de fluxo de dados da estrutura "para": A é a atribuição inicial, B é a condição de parada, D é o bloco de código e C é o incremento do passo.

 for (inicialização; condição; incremento) {
    instruções;
 }

E equivale a

 inicialização;
 while (condição) {
    instruções;
    incremento;
 }

Um exemplo do uso de for:

 for (a = 1; a < 10; a++) {
    if(a == 1)
    puts  ("Numero de voltas previstas 9.");
    printf("Numero de loop ou volta :  %i ", a );
    printf("Valor de a : %i ", a );
 }

Nesse exemplo, primeiro definimos o valor de a como 1; depois, o código (...) é repetido enquanto a for menor que dez, incrementando em uma unidade o valor de a após cada execução do código. Analisando essas condições, você podera perceber que o código será executado nove vezes: na primeira execução, temos a = 1; após a nona execução, a é igual a 10, e portanto o bloco não será mais repetido.

Também podemos dar mais de uma instrução de inicialização ou de incremento (separadas por vírgula), além de poder usar naturalmente condições compostas com o uso dos operadores lógicos:

 for (a = 1, b = 1; a < 10 && (b / a) < 20; a++, b *= 2) {
    ...
 }

Nesse exemplo, "a" e "b" são inicializados com o valor 1. A cada loop, o valor de "a" é incrementado em uma unidade e o de "b" é dobrado. Isso ocorre enquanto "a" for menor que 10 e a razão entre "b" e "a" for menor que 20. Se você construir uma tabela com os valores de cada variável a cada loop (ou colocar algum contador dentro do loop), verá que ocorrem oito execuções.

Assim como while, o loop for testa a condição; se a condição for verdadeira ele executa o bloco, faz o incremento e volta a testar a condição. Ele repete essas operações até que a condição seja falsa.

Podemos omitir qualquer um dos elementos do for se desejarmos. Se omitirmos a inicialização e o incremento, o comportamento será exatamente igual ao de while. Se omitirmos a condição, ficaremos com um loop infinito:

 for (inicialização; ; incremento) {
    ...
 }

Podemos também omitir o bloco de código, se nos interessar apenas fazer incrementos ou se quisermos esperar por alguma situação que é estabelecida por uma função externa; nesse caso, usamos o ponto-e-vírgula após os parênteses de for. Isso também é valido para o loop while:

 for (inicialização; condição; incremento) ;
 while (condição) ;

Por exemplo, suponha que temos uma biblioteca gráfica que tem uma função chamada graphicsReady(), que indica se podemos executar operações gráficas. Este código executaria a função repetidas vezes até que ela retornasse "verdadeiro" e então pudéssemos continuar com o programa:

 while (!graphicsReady()) ;

break e continue

Você já viu break sendo usado para sair do teste switch; no entanto, ele funciona também nos loops — while, do e for. Nos três casos, ele sai do último loop iniciado (mesmo que haja mais de um). Por exemplo:

 while (1) {
    if (a > b)
       break;
    a++;
 }

break sempre faz com que a execução do programa continue na primeira instrução seguinte ao loop ou bloco.

A instrução continue é parecida com break, porém ao executá-la saltamos para a próxima iteração loop ao invés de terminá-lo. Usar continue equivale a chegar ao final do bloco; os incrementos são realizados (se estivermos em um loop for) e a condição é reavaliada (qualquer que seja o loop atual).

 #include <stdio.h>
 
 int main()
 {
    int opcao = 0;
    while (opcao != 5)
    {
       printf("Escolha uma opção entre 1 e 5: ");
       scanf("%d", &opcao);
       
       /* se a opção for inválida, volta ao início do loop */
       if (opcao > 5 || opcao < 1) continue;
       switch (opcao)
       { 
          case 1: 
             printf("\n --> Primeira opcao..");
             break; 
          case 2: 
             printf("\n --> Segunda opcao..");
             break; 
          case 3: 
             printf("\n --> Terceira opcao..");
             break; 
          case 4: 
             printf("\n --> Quarta opcao..");
             break; 
          case 5: 
             printf("\n --> Abandonando..");
             break; 
       } 
    }
    
    return 0;
 }

Esse exemplo recebe uma opção do usuário. Se ele digitar uma opção inválida (ou seja, não for um número de 1 a 5), a instrução continue voltará ao começo do loop e o programa pedirá novamente a entrada do usuário. Se ele digitar uma opção válida, o programa seguirá normalmente.

Saltos incondicionais: goto

O goto é uma instrução que salta incondicionalmente para um local específico no programa. Esse local é identificado por um rótulo. A sintaxe da instrução goto é:

 goto nome_do_rótulo;

Os nomes de rótulo são identificadores sufixados por dois-pontos (:), no começo de uma linha (podendo ser precedidos por espaços). Por exemplo:

 nome_do_rótulo: 
 ... 
 
 goto nome_do_rótulo;

Muitos programadores evitam usar o goto pois a maioria dos saltos pode ser feita de maneira mais clara com outras estruturas da linguagem C. Na maioria das aplicações usuais, pode-se substituir o goto por testes, loops e chamadas de funções.

Terminando o programa

O programa pode ser terminado imediatamente usando a função exit:

void exit (int codigo_de_retorno);

Para utilizá-la deve-se colocar um include para o arquivo de cabeçalho stdlib.h. Esta função aborta a execução do programa. Pode ser chamada de qualquer ponto no programa e faz com que o programa termine e retorne, para o sistema operacional, o código_de_retorno. A convenção mais usada é que um programa retorne zero no caso de um término normal e retorne um número não nulo no caso de ter ocorrido um problema.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 		/* Para a função exit() */

int main (void)
{
  FILE *fp;
  ...
  fp=fopen ("exemplo.bin","wb");
  if (!fp)
   {
    printf ("Erro na abertura do arquivo. Fim de programa.");
    exit (1);
   }
  ...
  return 0;
}