Intro Cpp

Introdução a C++

O principal objetivo deste roteiro é retomar a prática de programação em C++ usando exercícios simples e que eventualmente sejam úteis para os projetos da disciplina. Os exercícios para entrega estarão indicados no fim do roteiro.

Entrada e saída

Em C usamos as funções printf para mostrar dados no terminal e scanf para ler dados. Em C++ essas funções também podem ser usadas, mas em geral são substituídas pelos objetos std::cin e std::cout (disponíveis no cabeçalho iostream)

Para mostrar mensagens no terminal basta "enviar" dados para o objeto usando o operador <<. Veja o exemplo abaixo.

int a = 10;
double b = 3.2;
std::cout << a << ";" << b << "\n";

Note que não precisamos mais usar a string de formatação cheia de %d e afins. Basta ir aplicando << aos dados que queremos mostrar.

O mesmo vale para a entrada, mas desta vez "tiramos" os dados do objeto std::cin. O exemplo abaixo lê um inteiro e um double do terminal.

int a;
double b;
std::cin >> a >> b;

Exercício:

Crie um programa que lê um número inteiro n e depois lê n números fracionários e calcula a média entre eles.

Alocação de memória

Em C usamos as funções malloc e free para alocar memória dinamicamente. Em C++ essas funções também estão disponíveis, mas usá-las é considerado uma má prática. Ao invés, usamos os operadores new e delete para alocar memória.

point *p;
p = new point();

/* usar p aqui */

delete p;

Também podemos criar (e deletar) arrays de tamanho fixo usando new[] e delete[].

int n;
std::cin >> n;
double *values = new double[n];

/* usar values aqui */

delete[] values;

Exercício

Crie um programa que receba um inteiro n e depois leia dois grupos de n números fracionários. Seu programa deverá imprimir a distância euclidiana entre o primeiro e o segundo grupo de valores.

Contagem de tempo

Durante todo o curso iremos trabalhar com medições de tempo.

Exercício:

Crie um script python que gere uma entrada muito grande (n=100000) para o programa acima.

Exercício:

Use a ferramenta time para medir o tempo de execução do programa. Escreva este valor abaixo. Você consegue dizer quanto tempo o cálculo da distância euclidiana leva?

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Um dos problemas da utilização do comando time é que ele não separa o tempo gasto para ler a entrada do programa e o tempo gasto no calculo da distância euclidiana. Felizmente a biblioteca padrão de C++ possui diversas classes para medição de tempo.

Exercício:

O cabeçalho <chrono> disponibiliza diversas classes e funções para medição de tempo. Leia sua documentação neste link e responda:

1. Qual classe você usaria para obter leituras de tempo com a melhor precisão possível? Quais métodos ou funções desta classe seriam úteis?
2. Para que servem as classes time_point e duration?

Exercício

Use as classes acima para medir o tempo de execução do cálculo da distância euclidiana no exemplo anterior. Escreva abaixo o tempo gasto em milisegundos.

Exercício para próxima aula

Vamos iniciar nosso curso com uma comparação de desempenho de funções matemáticas. Seu trabalho será:

1. criar uma função gera_vetor que recebe um inteiro n e devolve um vetor de dados aleatório de tamanho n com tipo double.
2. criar funções log, sqrt, pow3 (usando a biblioteca math) e pow3mult (usando o operador * duas vezes) que computam as operações correspondentes em cada elemento do vetor.
3. criar uma função sum que calcula a soma do vetor.
4. criar um main que cria vetores de tamanho incrementalmente maior e computa o tempo necessário para cada função rodar.

Gere um gráfico mostrando as diferenças de desempenho.

O nome da disciplina é SuperComputação. Honre esse nome ao escolher tamanhos de vetores.