Módulo 4: Funções e Modularização¶

Bem-vindo ao Módulo 4 do curso "Programação em Arduino: Conceitos Fundamentais sem Hardware". Neste módulo, você irá aprofundar seu conhecimento sobre funções na linguagem de programação Arduino (C/C++) e aprenderá sobre modularização de código. Compreender como criar e utilizar funções de forma eficiente é essencial para escrever códigos mais organizados, reutilizáveis e fáceis de manter.

Objetivos do Módulo¶

Compreender o conceito de funções e sua importância na programação.
Aprender a definir e chamar funções em Arduino.
Trabalhar com parâmetros e valores de retorno em funções.
Entender o escopo de variáveis e a diferença entre variáveis locais e globais.
Implementar modularização de código para melhorar a organização e reutilização.
Resolver exercícios práticos para consolidar o conhecimento sobre funções e modularização.

1. Introdução às Funções¶

1.1 O que são Funções?¶

Funções são blocos de código que realizam tarefas específicas e podem ser reutilizadas em diferentes partes de um programa. Elas ajudam a dividir um programa em partes menores e mais gerenciáveis, facilitando o desenvolvimento e a manutenção do código.

1.2 Benefícios do Uso de Funções¶

Reutilização de Código: Escreva o código uma vez e use-o múltiplas vezes.
Organização: Separe o código em blocos lógicos para melhorar a legibilidade.
Manutenção: Facilite a correção e atualização do código.
Abstração: Simplifique a complexidade do programa escondendo detalhes de implementação.

2. Definindo e Chamando Funções¶

2.1 Definição de Funções¶

Para definir uma função em Arduino, você especifica o tipo de retorno, o nome da função e, opcionalmente, os parâmetros que ela recebe.

Sintaxe:

tipo_retorno nome_funcao(tipo_parametro1 param1, tipo_parametro2 param2, ...) {
    // Corpo da função
}

Exemplo:

void saudacao() {
    Serial.println("Bem-vindo ao curso de Arduino!");
}

2.2 Chamando Funções¶

Após definir uma função, você pode chamá-la em qualquer parte do seu código (desde que esteja no escopo correto).

Exemplo de Chamada:

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    saudacao(); // Chamada da função saudacao
}

void loop() {
    // Código do loop
}

Explicação:

A função saudacao() é chamada dentro da função setup().
Quando o programa é executado, o texto "Bem-vindo ao curso de Arduino!" será impresso no Monitor Serial uma vez no início.

3. Parâmetros e Valores de Retorno¶

3.1 Funções com Parâmetros¶

Parâmetros permitem que você passe informações para as funções, tornando-as mais flexíveis e reutilizáveis.

Sintaxe:

void nome_funcao(tipo_parametro1 param1, tipo_parametro2 param2) {
    // Corpo da função
}

Exemplo:

void imprimirMensagem(String mensagem) {
    Serial.println(mensagem);
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    imprimirMensagem("Olá, Arduino!");
}

void loop() {
    // Código do loop
}

Explicação:

A função imprimirMensagem recebe uma String como parâmetro e imprime no Monitor Serial.
Isso permite que você passe diferentes mensagens para a função sem precisar alterá-la.

3.2 Funções com Retorno¶

Funções podem retornar valores que podem ser utilizados em outras partes do programa.

Sintaxe:

tipo_retorno nome_funcao(tipo_parametro1 param1, tipo_parametro2 param2) {
    // Corpo da função
    return valor;
}

Exemplo:

int soma(int a, int b) {
    return a + b;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int resultado = soma(5, 3);
    Serial.print("Resultado da soma: ");
    Serial.println(resultado);
}

void loop() {
    // Código do loop
}

Explicação:

A função soma recebe dois inteiros como parâmetros e retorna a soma deles.
O valor retornado é armazenado na variável resultado e impresso no Monitor Serial.

4. Escopo de Variáveis¶

4.1 Variáveis Locais¶

Variáveis declaradas dentro de uma função são chamadas de variáveis locais e só podem ser acessadas dentro dessa função.

Exemplo:

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int numero = 10; // Variável local
    Serial.println(numero);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A variável numero só existe dentro da função setup().
Tentativas de acessar numero fora de setup() resultarão em erro.

4.2 Variáveis Globais¶

Variáveis declaradas fora de todas as funções são chamadas de variáveis globais e podem ser acessadas por qualquer função no programa.

Exemplo:

int contador = 0; // Variável global

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println(contador);
}

void loop() {
    contador++;
    Serial.println(contador);
    delay(1000);
}

Explicação:

A variável contador é acessível tanto em setup() quanto em loop().
O valor de contador é incrementado e impresso a cada segundo.

5. Modularização de Código¶

5.1 Por que Modularizar?¶

Modularizar significa dividir o código em módulos ou funções menores que realizam tarefas específicas. Isso melhora a legibilidade, facilita a manutenção e permite a reutilização de código.

5.2 Exemplos de Modularização¶

Exemplo 1: Separar Cálculo da Impressão

int calcularSoma(int a, int b) {
    return a + b;
}

void imprimirSoma(int a, int b) {
    int resultado = calcularSoma(a, b);
    Serial.print("A soma de ");
    Serial.print(a);
    Serial.print(" e ");
    Serial.print(b);
    Serial.print(" é: ");
    Serial.println(resultado);
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    imprimirSoma(5, 7);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função calcularSoma realiza o cálculo da soma.
A função imprimirSoma gerencia a impressão do resultado.
Isso separa as responsabilidades, tornando o código mais organizado.

Exemplo 2: Controle de LEDs com Funções

const int ledVerde = 9;
const int ledVermelho = 10;

void ligarLedVerde() {
    digitalWrite(ledVerde, HIGH);
}

void desligarLedVerde() {
    digitalWrite(ledVerde, LOW);
}

void ligarLedVermelho() {
    digitalWrite(ledVermelho, HIGH);
}

void desligarLedVermelho() {
    digitalWrite(ledVermelho, LOW);
}

void setup() {
    pinMode(ledVerde, OUTPUT);
    pinMode(ledVermelho, OUTPUT);
}

void loop() {
    ligarLedVerde();
    delay(1000);
    desligarLedVerde();
    ligarLedVermelho();
    delay(1000);
    desligarLedVermelho();
}

Explicação:

Funções específicas para ligar e desligar LEDs verde e vermelho.
Facilita a manipulação dos LEDs sem repetir o código.

6. Exemplos Práticos¶

6.1 Função para Calcular Fatorial¶

long calcularFatorial(int numero) {
    if (numero < 0) return -1; // Retorna -1 para números negativos
    long fatorial = 1;
    for (int i = 1; i <= numero; i++) {
        fatorial *= i;
    }
    return fatorial;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int num = 5;
    long resultado = calcularFatorial(num);
    if (resultado != -1) {
        Serial.print("Fatorial de ");
        Serial.print(num);
        Serial.print(" é ");
        Serial.println(resultado);
    } else {
        Serial.println("Erro: Fatorial de número negativo não existe.");
    }
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função calcularFatorial retorna o fatorial de um número.
Verifica se o número é negativo e retorna erro se for.
O resultado é impresso no Monitor Serial.

6.2 Função para Verificar Palíndromo¶

bool ehPalindromo(String palavra) {
    int inicio = 0;
    int fim = palavra.length() - 1;
    while (inicio < fim) {
        if (tolower(palavra[inicio]) != tolower(palavra[fim])) {
            return false;
        }
        inicio++;
        fim--;
    }
    return true;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    String palavra = "Radar";
    if (ehPalindromo(palavra)) {
        Serial.println(palavra + " é um palíndromo.");
    } else {
        Serial.println(palavra + " não é um palíndromo.");
    }
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função ehPalindromo verifica se uma palavra é um palíndromo.
Compara caracteres do início e fim da string.
Ignora diferenças de maiúsculas e minúsculas.

6.3 Função para Converter Celsius em Fahrenheit¶

float celsiusParaFahrenheit(float celsius) {
    return (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    float tempC = 25.0;
    float tempF = celsiusParaFahrenheit(tempC);
    Serial.print(tempC);
    Serial.print("°C é igual a ");
    Serial.print(tempF);
    Serial.println("°F.");
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função celsiusParaFahrenheit converte uma temperatura de Celsius para Fahrenheit.
O resultado é impresso no Monitor Serial.

7. Exercícios Práticos¶

Exercício 1: Função para Calcular Média¶

Tarefa: Crie uma função que calcula a média de três números fornecidos pelo usuário e imprime o resultado.
Dicas:
Utilize uma função que recebe três parâmetros e retorna a média.

float calcularMedia(float a, float b, float c) {
    return (a + b + c) / 3.0;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    float num1 = 7.5;
    float num2 = 8.0;
    float num3 = 9.5;
    float media = calcularMedia(num1, num2, num3);
    Serial.print("A média é: ");
    Serial.println(media);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Exercício 2: Função para Determinar o Maior Número¶

Tarefa: Escreva uma função que recebe dois números e retorna o maior deles. Use essa função no seu programa para comparar dois números fornecidos pelo usuário.
Exemplo de Código:

int encontrarMaior(int a, int b) {
    if (a > b) {
        return a;
    } else {
        return b;
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int num1 = 15;
    int num2 = 20;
    int maior = encontrarMaior(num1, num2);
    Serial.print("O maior número é: ");
    Serial.println(maior);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Exercício 3: Função para Verificar Número Par ou Ímpar¶

Tarefa: Desenvolva uma função que recebe um número inteiro e retorna true se o número for par ou false se for ímpar. Utilize essa função para verificar a paridade de um número fornecido pelo usuário.
Exemplo de Código:

bool ehPar(int numero) {
    return (numero % 2 == 0);
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int num = 7;
    if (ehPar(num)) {
        Serial.println("O número é par.");
    } else {
        Serial.println("O número é ímpar.");
    }
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

8. Conceitos Importantes¶

8.1 Recursão¶

A recursão ocorre quando uma função chama a si mesma para resolver um problema. É uma técnica poderosa, mas deve ser usada com cuidado para evitar loops infinitos.

Exemplo de Função Recursiva para Calcular Fatorial:

long fatorialRecursivo(int numero) {
    if (numero <= 1) {
        return 1;
    } else {
        return numero * fatorialRecursivo(numero - 1);
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int num = 5;
    long resultado = fatorialRecursivo(num);
    Serial.print("Fatorial de ");
    Serial.print(num);
    Serial.print(" é ");
    Serial.println(resultado);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função fatorialRecursivo chama a si mesma até que a condição base seja atingida (numero <= 1).
Calcula o fatorial de forma recursiva.

8.2 Funções Inline¶

Funções inline são sugestões ao compilador para inserir o corpo da função no ponto de chamada, reduzindo a sobrecarga de chamadas de função.

Exemplo:

inline int quadrado(int x) {
    return x * x;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    int num = 4;
    int q = quadrado(num);
    Serial.print("Quadrado de ");
    Serial.print(num);
    Serial.print(" é ");
    Serial.println(q);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função quadrado é definida como inline, sugerindo ao compilador para otimizar a chamada da função.

8.3 Sobrecarga de Funções¶

Sobrecarga permite definir múltiplas funções com o mesmo nome, mas com diferentes parâmetros.

Exemplo:

int soma(int a, int b) {
    return a + b;
}

float soma(float a, float b) {
    return a + b;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.print("Soma de 5 e 3: ");
    Serial.println(soma(5, 3));
    Serial.print("Soma de 5.5 e 3.2: ");
    Serial.println(soma(5.5, 3.2));
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

Duas funções soma são definidas, uma para inteiros e outra para floats.
O compilador decide qual função chamar com base nos argumentos fornecidos.