Programación en C++/Lo más básico

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Introduccion Iteraciones y decisiones

Proceso de desarrollo de un programa[editar]

Si se desea escribir un programa en C++ se debe ejecutar como mínimo los siguientes pasos:

  1. Escribir con un editor de texto plano un programa sintácticamente válido o usar un entorno de desarrollo (IDE) apropiado para tal fin
  2. Compilar el programa y asegurarse de que no han habido errores de compilación
  3. Ejecutar el programa y comprobar que no hay errores de ejecución

Este último paso es el más costoso, por que en programas grandes, averiguar si hay o no un fallo prácticamente puede ser una tarea totémica.

Como ejemplo, si se desea escribir un archivo con el nombre hola.cpp y en él escribir un programa con emacs, por ejemplo, que es un programa de edición de textos, se puede, en GNU, ejecutar el siguiente comando:

$emacs hola.cpp &

Para otros sistemas operativos u otros entornos de desarrollo, no necesariamente se sigue este paso.

A continuación se escribe el siguiente código en C++:
Ejemplo

 // Aquí generalmente se suele indicar qué se quiere con el programa a hacer
 // Programa que muestra 'Hola mundo' por pantalla y finaliza
 
 // Aquí se sitúan todas las librerias que se vayan a usar con #include,
//  que se verá posteriormente
 // Las librerias del sistema son las siguientes
#include <iostream>
 
 // Función main
 // Recibe: void
 // Devuelve: int
 // Función principal, encargada de mostrar "Hola Mundo",por pantalla
 
 int main(void)
 {
   // Este tipo de líneas de código que comienzan por '//' son comentarios
   // El compilador los omite, y sirven para ayudar a otros programadores o 
   // a uno mismo en caso de volver a revisar el código
   // Es una práctica sana poner comentarios donde se necesiten,
 
   std::cout << "Hola Mundo" << std::endl;
 
 // Mostrar por std::cout el mensaje Hola Mundo y comienza una nueva línea
 
   return 0;
 
 // se devuelve un 0.
   //que en este caso quiere decir que la salida se ha efectuado con éxito.
 }


Mediante simple inspección, el código parece enorme, pero el compilador lo único que leerá para la creación del programa es lo siguiente:
Ejemplo

 #include <iostream>
 int main(void){ std::cout << "Hola Mundo" << std::endl; return 0; }

Como se puede observar, este código y el original no difieren en mucho salvo en los saltos de línea y que los comentarios, de los que se detallan posteriormente, están omitidos y tan sólo ha quedado "el esqueleto" del código legible para el compilador. Para el compilador, todo lo demás, sobra.

O este otro, que es, en parte, como el lenguaje C, en su versión C99, es:
Ejemplo

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 int main(void)
 {
    printf( "Hola Mundo\n" );
    return EXIT_SUCCESS; 
// 'EXIT_SUCCESS' es una definición que está dentro de 'stdlib.h'
// tambien funciona return 0
 }


Nota: si se usa Windows, el código es el mismo, pero debemos agregar un metodo mas para que el programa se mantenga abierto y no se cierre la consola, cosa que en GNU, no es necesaria por que la consola ya esta abierta (al mandar a ejecutar).

Para esto podemos usar cin.get() que nos permitira leer del teclado, por lo que el programa no finalizara, hasta que el usuario pulse enter.



Ejemplo

 #include <iostream>
 int main(void)
 {
    std::cout << "Hola Mundo" << std::endl;
    std::cin.get();
    //con 'std::cin.get();' lo que se hace es esperar hasta que el usuario pulse enter.
    return 0;
 }


Los pasos siguientes son para una compilación en GNU o sistema operativo Unix. En Windows tampoco es aplicable.

Con ctrl-x ctrl-s se guarda el archivo. Ahora para generar el ejecutable del programa se compila con g++ de la siguiente forma:

$ g++ hola.cpp -o hola

Para poder ver los resultados del programa en acción, se ejecuta el programa de la siguiente forma:

$./hola

Y a continuación se debe mostrar algo como lo siguiente:

Hola Mundo

Comentarios[editar]

Cuando se escriben programas es muy útil agregar comentarios que ayuden a explicar lo que realiza un programa. En C++ se pueden utilizar tres tipos de comentarios: al estilo C, al estilo C++ y usando preprocesador.

Los comentarios al estilo C se caracterizan por lo siguiente: comenzar el "bloque" de comentarios con /* y terminar dicho "bloque" de comentarios con */

Ej:

/*
 
Este es un comentario al estilo C.
Todo lo escrito dentro de las etiquetas de apertura y cierre es un comentario.
A estos comentarios se le llaman multilinea, logicamente
por el hecho de permitir varias lineas de comentarios.
 
 */

Si se usan este tipo de etiquetas de comentarios, hay que tener cuidado con el cierre (*/), por que el compilador puede tomar todo el texto como comentario, o cerrar antes de lo deseado.

Usando el estilo de código de C++ sólo pueden ocupar una línea como en el siguiente código:

// Este es un comentario al estilo C++

Una buena práctica de programación es pensar que se programa a sabiendas de que otro programador, tal vez el lector mismo en un futuro, tenga que "desencriptar" qué quiso hacer ahí y por qué.

Otra posible forma de comentar código es usando el preprocesador. Esto se detallará más adelante en profundidad, por ahora la parte útil del preprocesador que interesa es la siguiente:

 #if 0
 Comentarios sobre el programa /parte del programa.
 Pueden ocupar múltiples líneas.
 
 Más complicado de visualizar que los comentarios C/C++
 #endif


Este tipo de comentarios se usan rara vez. Generalmente son difíciles de localizar, incluso para programadores experimentados que trabajan en papel, y son fáciles de distinguir en casi cualquier IDE. Es recomendable indicar que se tratan de comentarios, o directamente no usarlos, salvo si son grandes cantidades de comentarios. Se verá más adelante que también puede tener otros usos.

Utilización de la consola o terminal[editar]

En los ejemplos anteriores se utilizaron 'std::cout'. 'std::cout' es un "objeto" que permite escribir en la consola (la terminal en GNU/Unix/MacOSX), solo se puede utilizar gracias a que se ha incluido definiciones de su uso con la línea de código '#include <iostream>'.

std::cout << ALGO;

Donde ALGO puede ser lo que sea que 'std::cout' sea capaz de mostrar por consola. Más adelante se trata más sobre el en detalle y aclarando posibles dudas que ahora puedan surgir. También se utilizó 'std::endl', esto permite que el texto se escriba en una nueva línea.

Un ejemplo más completo sobre la escritura en consola es el siguiente. Ha de tenerse en cuenta que se han eliminado algunos comentarios superfluos del primer programa debido a que ahora se está tratando con más detalle acerca del uso de imprimir texto en la consola:
Ejemplo

 // Programa que muestra diversos textos por consola
 
 // Las librerías del sistema usadas son las siguientes
 #include <iostream>
 
 // Función: main
 // Recibe: void
 // Devuelve: int
 // Es la función principal encargada de mostrar por consola diferentes textos
 int main(void)
 {
   // Ejemplo con una única línea, se muestra el uso de std::cout y std::endl
   std::cout << "Bienvenido. Soy un programa. Estoy en una linea de codigo." << std::endl;
 
   // Ejemplo con una única línea de código que se puede fraccionar mediante el uso de '<<'
   std::cout << "Ahora " 
   << "estoy fraccionado en el codigo, pero en la consola me muestro como una unica frase." 
   << std::endl;
 
   // Uso de un código largo, que cuesta leer para un programador, y que se ejecutará sin problemas.
   // *** No se recomienda hacer líneas de esta manera, esta forma de programar no es apropiada ***
   std::cout << "Un gran texto puede ocupar muchas lineas." 
   << std::endl 
   << "Pero eso no frena al programador a que todo se pueda poner en una unica linea de codigo y que" 
   << std::endl 
   << "el programa, al ejecutarse, lo situe como el programador quiso" 
   << std::endl;
 
   return 0; // Y se termina con éxito.
 }


Se reta a compilar este código y a observar sus resultados. En este momento el lector está capacitado para escribir programas que impriman por pantalla el mensaje que se quiera.

Atención: Se hace hincapié en la posibilidad de que las palabras acentuadas no se puedan mostrar en la consola. Depende completamente del compilador el que se pueda ver lo siguiente:

 std::cout << "programación";

Con algunos compiladores, verá 'programación', pero con otros puede ver incluso 'programaci n'.


Advertencia: cout puede ser utilizado sin tener std:: de forma previa porque se puede introducir una directiva, denominada 'using', que acomoda todos los cout. De otro modo habría un error de compilador. Este tema se trata en detalle más adelante.
using namespace std;

Sintaxis[editar]

Sintaxis es la forma correcta en que se deben escribir las instrucciones para el computador en un lenguaje de programación específico. C++ hereda la sintaxis de C estándar, es decir, la mayoría de programas escritos para el C estándar pueden ser compilados en C++.

El punto y coma[editar]

El punto y coma es uno de los simbólos más usados en C, C++; y se usa con el fin de indicar el final de una línea de instrucción. El punto y coma es de uso obligatorio.

ejemplo
´´´´´´

clrscr(); //Limpiar pantalla, funciona solo con la librería conio de Borland C++
x = a + b;
 
string IP = "127.0.0.1"; // Variable IP tipo string
cout << IP << endl; // Devuelve 127.0.0.1
 
char Saludo[5] = "Hola"; // Variable Saludo tipo char
cout << Saludo[0] << endl; // Igual a H
cout << Saludo[1] << endl; // Igual a o
cout << Saludo[2] << endl; // Igual a l
cout << Saludo[3] << endl; // Igual a a

El punto y coma se usa también para separar contadores, condicionales e incrementadores dentro de un sentencia for

ejemplo

for (i=0; i < 10; i++) cout << i;

Espacios y tabuladores[editar]

Usar caracteres extras de espaciado o tabuladores ( caracteres tab ) es un mecanismo que nos permite ordenar de manera más clara el código del programa que estemos escribiendo, sin embargo, el uso de estos es opcional ya que el compilador ignora la presencia de los mismos. Por ejemplo, el segundo de los ejemplos anteriores se podría escribir como:

for (int i=0; i < 10; i++) { cout << i * x; x++; }

y el compilador no pondría ningún reparo.

Tipos primitivos[editar]

En un lenguaje de programación es indispensable poder almacenar información, para esto en C++ están disponibles los siguientes tipos que permiten almacenar información numérica de tipo entero o real:

Nombre Descripción Tamaño* Rango de valores*
char Carácter o entero pequeño 1byte con signo: -128 to 127

sin signo: 0 a 255

short int (short) Entero corto 2bytes con signo: -32768 a 32767

sin signo: 0 a 65535

int Entero 4bytes con signo: -2147483648 a 2147483647

sin signo: 0 a 4294967295

long int (long) Entero largo 8bytes con signo: -2147483648 a 2147483647

sin signo: 0 a 4294967295

bool Valor booleano. Puede tomar dos valores: verdadero o falso 1byte true o false
float Número de punto flotante 4bytes 3.4e +/- 38 (7 digitos)
double De punto flotante de doble precisión 8bytes 1.7e +/- 308 (15 digitos)
long double Long de punto flotante de doble precisión 8bytes 1.7e +/- 308 (15 digitos)


  • Los valores dependen de la arquitectura utilizada. Los mostrados son los que generalmente se encuentran en una máquina típica de arquitectura 32 bits.


El modificador long[editar]

El modificador long le indica al compilador que el tipo debe utilizar más bits que los normalmente utilizados por ejemplo si tenemos en una maquina de 32 bits como un Pentium de Intel, normalmente de un int ocupara 32 bits, pero si al declararlo un entero le antecedemos long el entero ocupa 64 bits, el siguiente código muestra como utilizar este modificador:

  int corto;      // Entero de 32 bits 
  long int largo; // Entero de 64 bits

El Modificador short[editar]

Similar al anterior, pero indica que se deben utilizar menos bits. Por ejemplo, en un computador de 32 bits, un short int ocupa 16 bits.

El Modificador unsigned[editar]

El modificador unsigned es utilizado únicamente con los enteros, su utilización permite utilizar en los enteros únicamente la parte positiva,

         int a; // Almacena valores entre -32768 y 32767
unsigned int a; // Almacena valores entre 0 y 65535

El Modificador register[editar]

Este modificador sobre una variable le indica al compilador que la variable debe almacenarse en un registro en el compilador, que para el caso de los IA32, es un registro real de la propia CPU, y por tanto el tiempo de acceso es más rápido respecto a la memoria RAM. Hoy en día apenas se utiliza este modificador, ya que los compiladores son capaces de determinar de manera óptima la asignación de registros a variables del programa.

El Modificador volatile[editar]

Al contrario que el modificador registrer, volatile obliga al compilador a forzar el código resultante de manera que la variable modificada con este modificador, sea almacenada siempre en la memoria. El efecto que tiene es que cuando la variable se modifica con otro valor, dicha variable se almacena directamente en memoria y no queda localizado el valor sólo en el registro de la CPU como pasaba en el caso de register o en condiciones normales. Un uso muy común en el que se suele emplear este modificador, es para acceder a variables que están siendo utilizadas por drivers o por periféricos, ya que si no declarásemos esta propiedad, podría darse el caso que la CPU usase el valor de la variable, por lo que la caché guarda el valor, y poco después la CPU usase de nuevo dicha variable, pero como ésta está en cache, la CPU coge el valor que existe en la caché, que puede ser bien distinta al real puesto que un posible periférico puede haber modificado su valor.

El Modificador static[editar]

Dependiendo del entorno donde se declare la variable que la modifiquemos como static, puede significar dos cosas muy distintas:

  1. Si declaramos una variable static dentro del cuerpo de una función, lo que estamos indicándole al compilador es que dicha variable sea inicializada solo una vez (la primera vez que se llama a la función), y el resto de veces que se llame a la función, la variable contendrá el último valor asignado. Esta variable sólo podrá ser visible desde la función que declara dicha variable. Por ejemplo:
void mifuncion(){
  static int i=0;
  cout<<"En la entrada i vale "<<i<<endl;
  for(int j=0;j<10;j++)
      i++;
  cout<<"En la salida i vale "<<i<<endl;
}
  1. Si declaramos una variable static fuera del cuerpo de una función, lo que le estamos indicando al compilador, es que dicha variable es privada para el modulo donde se implementa el código del contexto de la variable, es decir, que otro fichero objeto binario, no podrá tener acceso a dicha variable utilizando el modificador extern. Ejemplo:
#import "prueba.h"
 
//variable privada para prueba.cpp
static int i=0;
 
void mifuncion(){
  cout<<"En la entrada i vale "<<i<<endl;
  for(int j=0;j<10;j++)
      i++;
  cout<<"En la salida i vale "<<i<<endl;
}

Tenga en cuenta que para este último caso, usted podrá acceder a la variable y desde cualquier función que defina dentro de prueba.cpp, pero no tendrá acceso desde cualquier fichero objeto o fuente que no sea prueba.cpp

Espacio que ocupan la variables (en máquinas x86)[editar]

El espacio en bits que ocupan en la computadora una variable de este tipo se puede ver en la siguiente tabla:

Tipo Número de Bits
char 8
short 16
int 32
long int 64
float 32
double 64

Rango de los Tipos Primitivos[editar]

El rango que puede almacenar los tipos primitivos en C++ es muy importante, para poder saber cual es el rango de valores que puede almacenar un tipo es necesario conocer el número de bits del tipo. El caso para enteros y para flotantes es distinto. Para enteros se debe saber si el tipo es con signo o sin signo. si es sin signo el rango de valores que puede almacenar es el siguiente:


  [0 , 2^{Bits} - 1 ]

Si el tipo es con signo el rango es el siguiente


  [-2^{Bits - 1} , 2^{Bits - 1} - 1]

Para ilustrar lo anterior supongamos que tenemos un entero de 16 bits sin signo, entonces el rango de valores que puede almacenar es el siguiente:


  [0 , 2^{16} -1]  = [0 , 65535]


Para obtener el rango de un entero de 32 bits con signo se puede realizar el siguiente calculo:


  [-2^{31} , 2^{31}-1] = [-2147483648 , 2147483647]

El caso de los números flotantes es distinto y depende en gran manera del compilador y el procesador que este utilizando. Sin embargo hoy en día la mayoría de los compiladores y los procesadores utilizan en estándar de la IEEE para representación en coma flotante. Para saber mas al respecto ver IEEE floating-point standard.

Tipos enumerados (enum)[editar]

Los tipos enumerados son un mecanismo usado en C y C++ con el objetivo de agrupar de alguna manera constantes simbólicas. Para definir tipos enumerados se usa la palabra reservada enum.

Ejemplo 1

enum dias { domingo, lunes, martes, miercoles, jueves, viernes, sabado };

En el ejemplo anterior se define por medio de enum el tipo enumerado dias, en el mismo ejemplo se debe observar que dentro de la construcción se definen las constantes simbólicas: domingo, lunes, ... sabado; y que a las mismas el compilador les asignará respectivamente y por defecto los valores: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Es decir, las constantes mencionadas pueden usarse dentro del programa y este sabrá a que valor hace referencia cada una de las mismas. Por ejemplo, la instrucción: cout << domingo; desplegará 0 en la pantalla. El siguiente ejemplo muestra como usar las constantes enumeradas en un ciclo for.

for (int d = domingo; d <= sabado; d++) cout << d;

En el siguiente ejemplo se define por medio de enum el tipo enumerado colores, en el mismo se debe de observar la elinación del comportamiento por defecto ya que a la primera constante (gris) se le asigna en forma específica el valor de 7, de tal manera que la siguiente constante (grisoscuro) tendrá un valor igual a 8 y la constante amarillo será igual a 14.

Ejemplo 2

enum colores { gris = 7, grisoscuro, amarillo = 14 };

Tipos definidos por el usuario[editar]

En muchas ocasiones descubriremos que los tipos primitivos no bastan para llevar a cabo ciertas tareas, debido a esto el lenguaje C, C++ da el soporte necesario para que el programador defina sus propios tipos. Para definir tipos se usa la palabra reservada typedef. Por ejemplo, si deseamos definir un tipo de dato llamado entero podemos usar la sintaxis:

typedef int entero;

Luego, podremos declarar variables, constantes y funciones del tipo entero. Por ejemplo,

entero edad = 33;

Un uso más útil y común es el empleo de typedef para definir datos estructurados. Por ejemplo, supongamos que deseamos definir un tipo estructurado llamado persona y que contenga nombre, edad y sexo. Entonces podemos definir persona como:

typedef struct persona {
    char nombre[32];
    int  edad;
    char sexo;
};

Una vez que un tipo ya se ha definido, el mismo puede emplearse para declarar variables y constantes de este. Por ejemplo, con la instrucción:

persona hombre;

se está declarando la variable hombre del tipo persona. Luego, para acceder a cada elemento de la variable hombre usaremos un mecanismo conocido como direccionamiento directo por medio del carácter de punto ( . ). Por ejemplo, la edad de hombre se debe indicar como:

hombre.edad

Variables y constantes[editar]

Una variable, como su nombre lo indica, es un determinado objeto cuyo valor puede cambiar durante el proceso de una tarea específica. Contrario a una variable, una constante es un determinado objeto cuyo valor no puede ser alterado durante el proceso de una tarea específica. En C, C++ para declarar variables no existe una palabra especial, es decir, las variables se declarán escribiendo el tipo seguido de uno o más identificadores o nombres de variables. Por otro lado, para declarar constantes existe la palabra reservada const, así como la directiva #define. A continuación se muestran ejemplos de declaración de variables y constantes.

Variables Constantes Constantes
int a; const int a = 100; #define a 100
float b; const float b = 100; #define b 100

Notas:

A diferencia de las constantes declaradas con la palabra const los símbolos definidos con #define no ocupan espacio en la memoria del código ejecutable resultante.

El tipo de la variable o constante puede ser cualquiera de los listados en Tipos primitivos, o bien de un tipo definido por el usuario.

Las constantes son usadas a menudo con un doble propósito, el primero es con el fin de hacer más legible el código del programa, es decir, si se tiene (por ejemplo) la constante numerica 3.1416 y esta representa al número pi, entonces podemos hacer declaraciones tales como:

#define pi 3.1416

En este caso podremos usar la palabra pi en cualquier parte del programa y el compilador se encargará de cambiar dicho simbolo por 3.1416.

o bien,

const pi = 3.1416;

En este otro caso podremos usar la palabra pi en cualquier parte del programa y el compilador se encargará de cambiar dicho símbolo por una referencia a la constante pi guardada en la memoria.

Introduccion Arriba Iteraciones y decisiones