Variáveis e tipos no firmware

Uma variável é um espaço de armazenamento que o programa identifica por um nome e usa conforme um tipo. Ela também guarda um valor.

Neste início, usaremos int para valores inteiros pequenos. Observe a declaração abaixo: ela apresenta a variável ao programa e já define seu primeiro valor.

Declaração inicializada de uma variável inteira.

Uma declaração inicializada segue esta estrutura:

tipo nome = valor;

O sinal = define o valor inicial neste momento, e o ponto e vírgula ; encerra a instrução. Declarar é criar um nome que o programa poderá reconhecer; inicializar é fornecer seu valor inicial.

Adote a inicialização explícita: declare a variável já com um valor conhecido antes de usá-la nos exemplos.

Escolha nomes que revelem o que o dado representa. Um identificador pode usar letras, números e _, mas não pode ter espaços nem começar por número.

C/C++ diferencia maiúsculas de minúsculas: total, Total e TOTAL são nomes diferentes. Também não use palavras reservadas pela linguagem, como int ou for.

Uma atribuição coloca um novo valor em uma variável que já foi declarada. Sua forma é nome = valor;.

Leia = como “recebe”, não como igualdade matemática. Ao executar contador = 8;, o valor que estava guardado em contador é substituído por 8.

As instruções são executadas na ordem em que aparecem. Para descobrir o valor atual, acompanhe uma linha de cada vez.

As duas variáveis deste trecho já receberam valores iniciais. Leia as instruções de cima para baixo. Primeiro, nivel recebe 5. Depois, referencia recebe uma cópia do valor que nivel guarda naquele instante.

Trecho para rastrear valores; não é necessário executá-lo.

Uma tabela de rastreamento mostra o estado logo após cada instrução. Comece pelas inicializações e, em cada nova linha, altere somente a variável que está à esquerda de =.

Preencha os valores registrados logo após cada uma das duas atribuições. O primeiro ponto de conferência ocorre logo após a cópia; o segundo ocorre depois que a variável de origem recebe outro valor.

Um dado com apenas dois estados possíveis usa o tipo bool. Os valores são escritos como true e false.

Use bool para expressar o significado lógico do dado, por exemplo “o alarme está ativo?”. Isso não quer dizer que uma variável bool ocupe necessariamente um único bit na memória: tipo e organização de armazenamento são assuntos diferentes.

Dois estados possíveis, expressos de forma clara no código.

Para contagens e medidas inteiras, escolha primeiro se o dado pode ser negativo.

• Use um inteiro com sinal quando o intervalo previsto incluir valores negativos e positivos.
• Use um inteiro sem sinal, escrito com unsigned, quando todos os valores previstos forem de zero para cima.

Depois, confira se o maior e o menor valor previstos cabem na faixa do tipo. Não escolha pelo valor atual isolado: considere todos os valores que o dado poderá assumir.

Associe cada requisito ao tipo mais adequado no Uno R3. Considere somente os valores informados.

Analise a declaração. A variável deve registrar uma contagem que nunca é negativa e pode chegar a 65535 no Uno R3.

Além de int e long, você pode usar tipos cujo nome informa a largura desejada. Isso comunica quantos bits o dado exige e evita depender do tamanho que outros nomes podem ter em outra plataforma.

Leia uint8_t assim:

• u significa sem sinal: somente valores de zero para cima.
• A ausência de u, como em int16_t, indica um tipo com sinal.
• O número informa a largura em bits.
• _t faz parte do nome do tipo.

Assim, um dado limitado a 0–255 pode usar uint8_t. Para escolher, considere sempre o intervalo completo previsto, inclusive seus limites.

Para usar esses nomes no sketch, inclua o cabeçalho stdint.h no início do código. A diretiva começa com # e não termina com ponto e vírgula. Ela disponibiliza nomes como uint8_t e int16_t para o compilador reconhecer.

Exemplo de declarações no início de um sketch.

Associe cada tipo à sua característica. Preste atenção ao u: ele indica que a faixa não inclui valores negativos.

Complete o início deste trecho. codigo deve ir de 0 a 255; correcao pode ir de -200 a 200; e amostras pode chegar a 60000. Use o cabeçalho e tipos que expressem esses requisitos.

Use float quando o dado pode ter uma parte fracionária. Por exemplo, uma distância fictícia de 12,75 unidades não cabe integralmente em um tipo inteiro, pois o valor após a vírgula faz parte do dado.

Já uma contagem, como 12 peças, é inteira e pode usar um tipo inteiro adequado à sua faixa. O tipo descreve o tipo de valor que o programa pretende guardar — não apenas como o número costuma ser escrito.

Duas declarações inicializadas: uma contagem e uma medida fracionária.

No Uno R3, um float tem precisão limitada a aproximadamente 6 ou 7 algarismos significativos. Esses algarismos começam no primeiro dígito diferente de zero e contam todos os dígitos relevantes do valor.

Assim, 1234567 tem 7 algarismos significativos, enquanto 0.001234567 também tem 7. Não é correto interpretar essa característica como “6 ou 7 casas depois da vírgula”.

Valores que não devem mudar: const

Use const quando um dado é um parâmetro fixo do programa: ele recebe um valor na declaração e não pode receber outro depois.

const float LIMITE_TEMPERATURA = 35.0f;

A constante continua tendo um tipo. Aqui, float é adequado porque o limite tem parte fracionária. O nome em maiúsculas é uma convenção útil para destacar valores fixos, mas o que realmente impede a alteração é const.

Compare os dois dados abaixo. Ambos são declarados e inicializados, mas têm papéis diferentes.

Trecho para estudar

Relacione cada declaração ao seu papel no firmware.

Duas perguntas diferentes ajudam a entender uma variável:

• Visibilidade: em quais trechos do código esse nome pode ser usado?
• Duração: por quanto tempo a variável existe durante a execução?

Uma variável global é declarada antes de setup() e loop(). Seu nome pode ser usado nas duas funções e ela permanece existindo enquanto o programa está em execução.

Uma variável local automática é declarada dentro de um bloco entre chaves. Seu nome só pode ser usado da declaração até o fim desse bloco. Ela existe apenas enquanto aquele bloco está sendo executado.

Declare uma global antes das funções quando o dado precisar continuar disponível entre as chamadas de loop(). Ela deve ser inicializada explicitamente, como nos exemplos anteriores.

Sketch para observar uma variável global e uma local automática.

estadoRegistrado é global: foi declarada antes de setup() e loop(). Portanto, pode ser usada em ambas as funções e retém o valor recebido na chamada anterior de loop().

sensorLido é local automática: só pode ser usada depois de sua declaração e antes da chave } de loop(). Fora desse bloco, esse nome não existe.

Toda vez que o ambiente chama loop(), a variável local automática é criada novamente e sua inicialização é executada de novo. Neste caso, sensorLido recebe true em cada chamada.

Ao chegar à chave final de loop(), sensorLido deixa de existir. Já estadoRegistrado continua existindo e guarda o último valor atribuído enquanto o programa permanece em execução.

Para cada ponto do sketch, associe quais nomes podem ser usados. Considere que sensorLido já foi declarado quando indicado.

Complete o rastreamento de duas chamadas do loop() do sketch estudado. As lacunas estão em comentários: elas registram o estado em cada momento.

Considere estes requisitos fictícios para um Uno R3:

• sistemaAtivo: estado com duas possibilidades.
• contagem: número não negativo de 0 a 2000.
• temperaturaC: medida que pode ter parte fracionária.
• LIMITE_LEITURAS: parâmetro fixo igual a 8.

As escolhas adequadas são bool, uint16_t, float e const uint8_t, respectivamente. As declarações globais ficam antes de setup() e loop().

Complete as declarações conforme os requisitos. O cabeçalho disponibiliza os nomes de tipos com largura explícita. O parâmetro fixo precisa de const e recebe seu valor já na declaração.

As quatro primeiras declarações são globais. Dentro de loop(), estadoNestaChamada e temperaturaRegistrada são locais automáticas: surgem ao entrar no bloco e deixam de existir ao sair dele.

Leia uma instrução por vez. = substitui o valor à esquerda; quando o lado direito é outra variável, o valor atual é copiado naquele instante.

Sketch completo para rastreamento e compilação opcional

Use o sketch da tela anterior. Para cada linha da tabela, registre o estado logo após a instrução indicada. A coluna de uma variável local recebe “não existe” antes de sua declaração e depois da saída de loop().

Lembre-se: temperaturaRegistrada = temperaturaC; copia o valor disponível de temperaturaC, e mudar estadoNestaChamada no fim não altera sistemaAtivo.