15 Desvirtuação das repetições

\(\newcommand\Id[1]{\mbox{\textit{#1}}}\)

A estrutura do for, embora seja bem objetiva indicando iniciação, condição e incremento (seus três elementos de operação), ela é bastante flexível do ponto de vista de seu uso pelo programador.

Um indicador dessa liberdade dada ao programador é que todos os elementos são opcionais, além de permitirem outros elementos.

15.0.1 Laços infinitos

Em termos de argumentos opcionais, o trecho de código seguinte pode ser considerado.

for (;;)
    printf("Faça algo!\n");

Para esta repetição, não há iniciação, nem condição, nem incremento. Seu comportamento, assim, funciona como um “repita o comando para sempre”, ou seja, um laço infinito.

Dica

Laços infinitos, embora não se apresentem como uma solução algorítmica em si, não são incomuns em programas. Por exemplo, o programa que gerencia um aparelho eletrônico simples como um forno de micro-ondas não foi feito para terminar: ele inicia ao se ligar o aparelho na tomada e só para quando o plugue for retirado.

Embora o esquema for (;;) seja usado, recomenda-se que laços infinitos usem while (true) para dar essa ênfase.

Na prática, basta não ter a condição de continuidade especificada para se ter a repetição infinita. Segue outro exemplo simples com repetições infinitas usando o for, que faz a contagem cíclica de 0 a 9 (contagem modular).

for (int i = 0;; i = (i + 1) % 10)
    printf("%d ", i);

15.0.2 Término forçado `for`

Enquanto se escreve um programa, o uso da repetição com for intuitivamente indica que um determinado número de repetições vai ocorrer. Muitos programadores deturpam essa percepção artificialmente interrompendo a repetição.

Ao considerar o código seguinte, a expectativa é que a leitura seja feita cinco vezes. Na repetição, porém, há um if que altera o valor de i de forma a terminar a repetição.

/*
Leitura e apresentação de valores inteiros
Requer: uma sequência de até 5 valores inteiros não negativos ou uma
    sequência encerrada por um valor negativo
Assegura: a apresentação de cada valor lido na tela
*/
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("Digite até 5 valores inteiros não negativos:\n");
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        char entrada[160];
        printf("> ");
        fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
        int valor;
        sscanf(entrada, "%d", &valor);

        printf("  +-- digitado %d.\n", valor);
        if (valor < 0)
            i = 5;
    }

    return 0;
}

Digite até 5 valores inteiros não negativos:
> 10
  +-- digitado 10.
> 0
  +-- digitado 0.
> -5
  +-- digitado -5.

O programa não está incorreto no sentido de que encerra as leituras ao encontrar um valor negativo. O problema é que esse encerramento prematuro em função do valor lido é mascarado e exige por parte de outro programador que analise os comandos uma atenção extra para entender que um “para i de 1 até 5” não será sempre de 1 a 5.

Em programas mais complexos e com mais variáveis, o uso desse expediente de término forçado pode ficar mascarado o suficiente para que outro programador, ao fazer uma modificação, sequer note essa possibilidade e introduza um erro ou instabilidade no código.

Neste caso, como o número de vezes da repetição é variável, o código ficaria mais claro usando o do while, por exemplo. Assim, não há indução no código a um comportamento que o programa não tem e deixa explícitas as duas condições de parada da repetição.

/*
Leitura e apresentação de valores inteiros
Requer: uma sequência de até 5 valores inteiros não negativos ou uma
    sequência encerrada por um valor negativo
Assegura: a apresentação de cada valor lido na tela
*/
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("Digite até 5 valores inteiros não negativos:\n");
    int i = 0;
    int valor;
    do {
        char entrada[160];
        printf("> ");
        fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
        sscanf(entrada, "%d", &valor);

        printf("  +-- digitado %d.\n", valor);
        i++;
    } while (valor >= 0 && i < 5);

    return 0;
}

Digite até 5 valores inteiros não negativos:
> 10
  +-- digitado 10.
> 0
  +-- digitado 0.
> -5
  +-- digitado -5.

15.1 Laços `while` infinitos, mas nem tanto

Não é incomum encontrar códigos em repositórios que utilizem falsos laços infinitos. Segue um programa exemplo desse recurso.

/*
Leitura e apresentação de valores não negativos
Requer: uma sequência de 0 ou mais de inteiros não negativos seguida
    por um valor negativo usado como sentinela
Assegura: a apresentação de cada valor da sequência na tela
*/
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main(void) {
    while (true) {
        char entrada[160];
        printf("> ");
        int valor;
        fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
        sscanf(entrada, "%d", &valor);
        if (valor < 0)
            break;

        printf("  +-- digitado %d.\n", valor);
    }

    return 0;
}

> 12
  +-- digitado 12.
> 100
  +-- digitado 100.
> 18
  +-- digitado 18.
> 1
  +-- digitado 1.
> -5

Embora o while (true) seja um indicador sutil de que talvez não se espere uma repetição infinita, ele requer que o código seja analisado para identificar onde a condição de parada ocorre. No contexto, o comando break interrompe sumariamente a repetição, desestruturando o código.

Dica

Somente se deve usar o brake para interromper repetições quando essa for realmente a melhor opção, ou seja, quando for uma exceção! Caso contrário, o emprego de while e do while são opções melhores.

O programa seguinte é uma versão estruturado com a mesma funcionalidade usando uma condição explícita no while.

/*
Leitura e apresentação de valores não negativos
Requer: uma sequência de 0 ou mais de inteiros não negativos seguida
    por um valor negativo usado como sentinela
Assegura: a apresentação de cada valor da sequência na tela
*/
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char entrada[160];

    // Primeira leitura
    printf("> ");
    fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
    int valor;
    sscanf(entrada, "%d", &valor);

    while (valor >= 0) {
        printf("  +-- digitado %d.\n", valor);

        // Próxima leitura
        printf("> ");
        fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
        sscanf(entrada, "%d", &valor);
    }

    return 0;
}

> 12
  +-- digitado 12.
> 100
  +-- digitado 100.
> 18
  +-- digitado 18.
> 1
  +-- digitado 1.
> -5

Uma versão com do while é apresentada na sequência, com destaque de que a apresentação do valor na tela é feita somente para valores não negativos.

/*
Leitura e apresentação de valores não negativos
Requer: uma sequência de 0 ou mais de inteiros não negativos seguida
    por um valor negativo usado como sentinela
Assegura: a apresentação de cada valor da sequência na tela
*/
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char entrada[160];

    int valor;
    do {
        printf("> ");
        fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
        sscanf(entrada, "%d", &valor);

        if (valor >= 0)
            printf("  +-- digitado %d.\n", valor);
    } while (valor >= 0);

    return 0;
}

> 12
  +-- digitado 12.
> 100
  +-- digitado 100.
> 18
  +-- digitado 18.
> 1
  +-- digitado 1.
> -5

15.2 O comando `break` nas repetições

O uso do break para encerrar repetições não é, em si, um erro de programação ou uma falha em si. Em programas mais complexos, com aninhamento de repetições, a indicação explícita de todas as condições que mantém ou encerram uma repetição pode tornar o código difícil de entender.

O impacto no código das interrupções sumárias com break podem ser atenuadas usando-se um recurso de programação interessante: variáveis lógicas. As variáveis lógicas acrescentam ao código uma informação importante, que é o significado da variável dado por seu nome.

Uma versão de um programa para a leitura de inteiros até encontrar um valor negativo como o usado na Seção 15.1 é apresentado na sequência.

/*
Leitura e apresentação de valores não negativos
Requer: uma sequência de 0 ou mais de inteiros não negativos seguida
    por um valor negativo usado como sentinela
Assegura: a apresentação de cada valor da sequência na tela
*/
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main(void) {
    char entrada[160];

    int valor;
    bool encontrou_sentinela = false;
    do {
        printf("> ");
        fgets(entrada, sizeof entrada, stdin);
        sscanf(entrada, "%d", &valor);

        if (valor < 0)
            encontrou_sentinela = true;
        else
            printf("  +-- digitado %d.\n", valor);
    } while (!encontrou_sentinela);

    return 0;
}

> 12
  +-- digitado 12.
> 100
  +-- digitado 100.
> 18
  +-- digitado 18.
> 1
  +-- digitado 1.
> -5

Com o nome adequado, uma variável lógica somente acrescenta significado ao código: o do while, por exemplo, pode ler entendido como “faça a leitura e apresentação enquanto não encontrar sentinela”.

Para os programadores que evitam novas variáveis para economizar memória (preocupação legítima!), sempre se deve também considerar a clareza do código. Além disso, uma variável bool em uma máquina com 8GiB de memória principal consome 0,0000002% do total disponível¹.

O cálculo considera que sizeof (bool) é um byte, valor usado pelo compilador durante a escrita desse livro.↩︎

15.0.1 Laços infinitos

15.0.2 Término forçado for

15.1 Laços while infinitos, mas nem tanto

15.2 O comando break nas repetições

15.0.2 Término forçado `for`

15.1 Laços `while` infinitos, mas nem tanto

15.2 O comando `break` nas repetições