Fundamentos de C++

Em Primeiros programas escrevias x = 5 e Python decidia sozinho que x era um inteiro. Em C++ tens de dizer qual é o tipo antes de usar a variável, e esse tipo nunca mais muda. Isto parece burocracia, mas é uma troca: o compilador verifica os tipos antes de o programa correr e apanha uma classe inteira de erros ainda no editor.

Declarar variáveis com tipos fixos

Cada variável precisa de um tipo e de um nome antes do primeiro uso. Os tipos básicos que vais usar são int (inteiros), double (reais), char (caracteres) e bool (verdadeiro ou falso):

#include <iostream>

int main() {
    int idade = 19;
    double media = 14.5;
    char inicial = 'A';
    bool aprovado = true;
    std::cout << idade << " " << media << " " << inicial << " " << aprovado << "\n";
}

Isto escreve 19 14.5 A 1. Repara que um bool sai como 1 (verdadeiro) ou 0 (falso) por omissão. E repara também que cada linha termina com ponto e vírgula: esquecer o ponto e vírgula é o erro de compilação mais comum das primeiras semanas, e a mensagem do compilador aponta quase sempre para a linha seguinte.

O tipo fixa o que a variável pode guardar. Se escreveres int x = 3.7;, o compilador aceita mas corta a parte decimal e guarda 3. Em Python o valor mudava de tipo sem avisar; em C++ a variável manda, não o valor.

Entrada e saída com iostream

A biblioteca iostream trata da entrada e da saída. O operador << envia valores para o ecrã (std::cout) e o operador >> lê valores do teclado (std::cin):

#include <iostream>

int main() {
    int n;
    std::cout << "Diz um numero: ";
    std::cin >> n;
    std::cout << "O dobro e " << 2 * n << "\n";
}

Se escreveres 7 na entrada, isto mostra Diz um numero: O dobro e 14. A direção dos parênteses angulares ajuda a memorizar: os dados fluem na direção para onde as setas apontam, do programa para o ecrã com << e do teclado para a variável com >>.

O prefixo std:: indica que cout e cin pertencem à biblioteca padrão. Vais ver programas que escrevem using namespace std; para o omitir, mas nos teus primeiros programas prefere o prefixo explícito: deixa claro de onde vem cada nome.

Compilar e correr com g++

C++ é uma linguagem compilada: escreves o código num ficheiro, o compilador traduz esse ficheiro para código máquina e só depois executas o resultado. Guarda o programa acima em dobro.cpp e corre estes dois comandos no terminal, na pasta do ficheiro:

g++ -Wall -std=c++17 -o dobro dobro.cpp
./dobro

O primeiro comando compila: -o dobro escolhe o nome do executável, -std=c++17 fixa a versão da linguagem e -Wall liga os avisos do compilador, que apanham erros subtis antes de correres o programa. Se a compilação não escrever nada, correu bem. O segundo comando executa o programa. Quando houver um erro, o g++ indica o ficheiro, a linha e a razão; lê essa mensagem primeiro e só depois olhes para o código.

Referências contra cópias

Quando passas uma variável a uma função em C++, a função recebe por omissão uma cópia: alterar o parâmetro dentro da função não toca na variável original. Para a função alterar o argumento, pede uma referência com &, que é um segundo nome para a mesma variável:

#include <iostream>

void por_copia(int x) { x = 0; }
void por_referencia(int& x) { x = 0; }

int main() {
    int a = 5;
    por_copia(a);
    std::cout << a << "\n";
    por_referencia(a);
    std::cout << a << "\n";
}

Isto escreve 5 e depois 0. A primeira chamada alterou apenas a cópia, por isso a continuou 5. A segunda chamada alterou a própria variável a através da referência. Esta distinção não existia em Funções: em Python, passar uma lista já permitia alterá-la, e passar um número nunca permitia. Em C++, és tu que escolhes, parâmetro a parâmetro.

Usa referências também para evitar copiar valores grandes sem necessidade, como vais ver nas strings e nos vetores da STL.

const: prometer que não muda

A palavra const declara que um valor não vai ser alterado. Usa-a em parâmetros que a função só lê, porque o compilador passa a impedir alterações acidentais:

#include <iostream>

int soma_tres(const int& x) {
    return x + 3;
}

int main() {
    int a = 5;
    std::cout << soma_tres(a) << " " << a << "\n";
}

Isto escreve 8 5. O parâmetro é uma referência (sem cópia) mas é const (sem alterações): a função lê x e devolve 8, e a continua 5. Se tentasses escrever x = 0; dentro da função, o programa nem compilava. Mais tarde vais aplicar a mesma ideia aos métodos das tuas classes.

Strings

Texto em C++ é a classe std::string, da biblioteca <string>. Ao contrário das strings de Python, que já conheces de Tuplos e listas, aqui precisas de incluir a biblioteca e de decidir como passar cada string às funções:

#include <iostream>
#include <string>

int comprimento_duplo(const std::string& s) {
    return 2 * s.size();
}

int main() {
    std::string nome;
    std::cout << "Como te chamas? ";
    std::cin >> nome;
    std::cout << "Ola, " << nome << "! O dobro do tamanho e "
              << comprimento_duplo(nome) << "\n";
}

Se escreveres Ana na entrada, isto mostra Como te chamas? Ola, Ana! O dobro do tamanho e 6. O método size() devolve o número de caracteres, tal como len em Python. Repara que std::cin >> nome lê apenas até ao primeiro espaço: Ana Maria ficaria só Ana. (Para ler uma linha inteira existe std::getline, que aparece nos exercícios de ficheiros.)

Exemplo completo: média de três notas

Vamos juntar declarações, leitura, uma função com referência constante e saída formatada. O programa lê três notas, calcula a média numa função e diz se o aluno passa (média maior ou igual a 10):

#include <iostream>

double media(double a, double b, double c) {
    return (a + b + c) / 3.0;
}

int main() {
    double n1, n2, n3;
    std::cout << "Tres notas: ";
    std::cin >> n1 >> n2 >> n3;
    double m = media(n1, n2, n3);
    std::cout << "Media: " << m << "\n";
    if (m >= 10.0) {
        std::cout << "Aprovado\n";
    } else {
        std::cout << "Reprovado\n";
    }
}

Se a entrada for 12 15 9, isto escreve:

Tres notas: Media: 12
Aprovado

Confere a conta: $(12 + 15 + 9) / 3 = 12$. O 3.0 em vez de 3 garante a divisão real: com inteiros, C++ corta a parte decimal, e 36 / 3 até daria certo aqui, mas 35 / 3 daria 11 em vez de 11.67. Sempre que quiseres resultado real, envolve pelo menos um operando real na divisão.