Lenguaje C (pdf)

Lenguaje C

Copyleft (c) 2006, Jose Daniel Gutiérrez [email protected]

mailto:[email protected]

2

Acerca de este documento

Copyright (c) 2006, Jose Daniel Gutiérrez [email protected]

Se otorga permiso para copiar, distribuir y/o modificar este documento bajo los términos de la Licencia de Documentación Libre de GNU en su versión 1.2 o cualquier otra versión posterior publicada por la Free Software Foundation, siendo todo él invariante. Una copia de la licencia está disponible en la web de la Free Software Foundation, dentro de la sección titulada GNU Free Documentation License.

Este documento ha sido realizado íntegramente con software libre.

Licencia de Uso

mailto:[email protected]

3

Índice

● Licencia de uso de este documento● Introducción al lenguaje C● El preprocesador● Variables, constantes y literales● Expresiones y Operadores● Punteros● Control de flujo● Funciones● Arrays● Cadenas de caracteres● Estructuras● Tipos combinados● Gestión de memoria dinámica● Ficheros y streams

4

Introducción al lenguaje C

● Lenguaje compilado

● Lenguaje de nivel mediobajo

● “casesensitive”

● Especificaciones:– K&R (Dennis Ritchie and Brian Kernighan)

– ANSI C (X3.1591989) e ISO C

– C99

● Más información en:http://en.wikipedia.org/wiki/C_programming_language

Características generales

http://en.wikipedia.org/wiki/C_programming_language

5


Fases

Fuente

Precompilador

Fuenteprecompilado

Fuentecompilado

Compilador

Enlazador

EjecutableLibrería 1Librería 1

Librerías

.h,.c

GNU/Linux: .oMs: .obj

GNU/Linux: .a,.la,.soMs: .lib

Ms: .exe

Editor1. Edición

2. Precompilación

3. Compilación

4. Enlazamiento o Linkado

vim, emacs, eclipsenano, kate, gedit,...

cpp

gcc

ld

6


● Claridad y facilidad de lectura:– Usar indentaciones

– Dejar espacios

– Ejemplos de malas prácticas:http://www.es.ioccc.org/main.html

● Sintaxis de estructura correcta. Palabras reservadas.

● Tipos de errores y avisos:– Error de compilación: el compilador indica un error y no llega a

compilar el fuente

– Warning: el compilador compila el fuente pero avisa de algo.

– Error de ejecución

– Errores de funcionalidad y/o diseño

Edición de ficheros fuente

http://www.es.ioccc.org/main.html

7


Estructura de un fichero fuente .c

int main (void)

8


Tipo de líneas de un fichero fuente .c

● Instrucciones de precompilador: #

● Comentarios– 1 sola línea: //

– Más de 1 línea: entre /* y */

● Sentencias simples acabadas en ;

● Líneas no acabadas en ; (ej. sentencias if de una línea).

● Bloques de sentencias entre { y }

● Líneas vacías

9


Estructura de un fichero cabecera .h

● Símbolos y macros de preprocesador

● Declaraciones de estructuras, uniones y enumeraciones

● Declaraciones typedef

● Declaraciones de funciones externas

● Declaraciones de variables globales

10

El preprocesador

● Preprocesador = Precompilador

● Usos:– Incluir ficheros externos en compilación.

– Definir y reemplazar etiquetas y macros.

– Realizar compilaciones condicionales.Ej. un único fuente compilable para más de un sistema operativo

Introducción

11

El preprocesador

● Sintaxis: líneas comienzan por #

● Algunos símbolos definidos: __DATE__, __FILE__, __LINE__, __TIME__

Sintaxis

Uso Sintaxis

Inclusión de ficherosexternos

#include < >#include “ “

Definición de símbolos ymacros

#define#undef

Condiciones #ifdef#ifndef#if expresión#elif expresión#else#endif

Operadores para #if y #elif defined && ||

12

Sistemas numéricosy de caracteres

● Conceptos:– Conjunto de símbolos=base

– Tamaño de palabra.

– Rango de valores representables en un sistema de base B con N símbolos:

● Se pueden formar BN palabras● Los valores van de 0 a BN1

● Desbordamientos u overflow.

Sistemas numéricos

13


● Bases más empleadas:– Personas: decimal (base 10)

– Ordenadores:● binario (2): 0, 1. Bit y byte. Valores negativos: en C complemento a 2

(“rueda”, ej. 100 binario =4 decimal, 111 binario=1 decimal)● hexadecimal (16): 0,1,...,9,A,B,C,D,E,F● octal (8): 0, 1,...,7

● Conversión entre sistemas (base 10 a binario y viceversa).

Sistemas numéricos

14


● 1 byte = 8 bits

● 1 K = 1024

● 1 M = 1024 K

● 1 G = 1024 M

Equivalencias

15

Sistemas numéricosy de caracteresTabla ASCII de caracteres

● Representación de 128 caracteres con 7 bits.– 33 no imprimibles

– 95 imprimibles. Ej. '0'=48,'A'=65. !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>? @ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_ `abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~

– No están ej. acentos ñ º ª

● Dualidad carácter – número y uso de tipo char

16

Variables, Constantes y Literales

● Variables y constantes: son representaciones de una dirección de memoria en la que se guardará un dato o conjunto de datos de un tipo concreto.

● Conceptos básicos:– Dirección de memoria.

– Valor. Valor inicial. Cambio en tiempo de ejecución.

– Ámbito de acceso o zona del programa de validez.

Variables y Constantes

17


● Concepto de declaración:– Se reserva de espacio en memoria para almacenar el valor o

valores que representa.

– Especificación del ámbito y el tipo.

● Es obligatorio antes del uso.

● Si son variables locales a una función, se suelen declarar al principio de la misma (aunque no es estrictamente obligatorio).

Declaración de variables y constantes

18


● Sintaxis para la declaración:[<modificador>] <tipo_dato> <nombre_var>;

o bien:<tipo_dato> [<modificador>] <nombre_var>;

● Elementos:–

Declaración de variables y constantes

19


● Identificador o nombre

● Normas para identificadores:– 1er carácter: sólo ‘A’,…,’Z’, ’a’,…, ’z’, ‘_’, (‘$’ según versiones)

– Resto de caracteres: ‘A’,…,’Z’, ’a’,…, ’z’, ‘0’,..., ‘9’, ‘_’, (‘$’ según versiones)

– No se permiten palabras clave de C

● Por convenio (no obligatorio):– Las variables se escriben en minúsculas

– Las constantes se escriben en mayúsculas

– Si constan de varias palabras, van separadas por _

Identificadores

20


● El tipo de un dato especifica:– La naturaleza o uso de los datos que representa

– El nº de bytes que ocupa en memoria

– El rango de valores que puede contener

● Los tipos de datos pueden ser:– Predefinidos o propios del lenguaje C

– Combinados a partir de los definidos

– Definidos por quien programa

Tipos

21


● Números enteros

● Números reales

(Para ver los rangos, mirar /usr/include/limits.h)

Tipos de datos predefinidos en C

Palabra clave Tamaño (bytes) Rango

char 1 [-128, 127]

unsigned char 1 [0,255]

short 2 (>=2 según S.O.) [-32.768, 32.767]

unsigned short 2 (>=2 según S.O.) [0, 65.535]

int 4 (>=2 según S.O.) [-2.147.438.648, 2.147.438.647]

unsigned int 4 (>=2 según S.O.) [0, 232-1]

long 4 (>=4 según S.O.) [-2.147.438.648, 2.147.438.647]

unsigned long 4 (>=4 según S.O.) [0, 232-1]

Palabraclave

Tamaño(bytes)

Rango

float 4 [-3,4 * 1038, -1,18 * 10-38] 0 [1,18 * 10-38, 3,4 * 1038]

double 8 [-1,79 * 10308, -2,23 *10-308] 0 [1,79 * 10-308, 2,23 * 10308]

long double 12

22


● Otros

– Nota: void no representa un tipo como tal pero aplica a:● Funciones que no devuelven nada● Argumento para funciones que no tienen parámetros● Punteros

Tipos de datos predefinidos en C

Palabra clave Tamaño (bytes)

struct depende

union depende

[ ] depende

* 4 (según S.O.)

(bitfields) depende

enum depende

23


● Elemento sintáctico para indicar características como:– Ámbito. Si no se indica nada, en una declaración dentro de una

función indica ámbito local, y fuera de una función indica ámbito global.

– Si es constante o variable. Si no se indica nada es variable (no constante)

Modificadores

24


● const:– El valor es una constante en tiempo de ejecución

– Ámbito: idem que lo indicado

● static– En una declaración dentro de una función indica ámbito local, y:

● El valor se mantiene entre llamadas a la función.● El valor se inicializa a 0.

– En una declaración fuera de una función, indica ámbito de módulo.

● extern: Se emplea para referenciar a variables y constantes globales declaradas en otro fichero.

(Modificadores)

25


● Variables y Constantes locales– Ámbito: la función en la que se declaran– Valor inicial: si se usa static 0 y si no indeterminado

● Parámetros de una función– Ámbito: la función en la que se declaran– Valor inicial: el valor de la llamada

Clasificación de variables

26


● Variables y Constantes de módulo o fichero fuente– Ámbito: el fichero fuente– Valor inicial: 0

● Variables y Constantes globales– Ámbito: todo el programa, incluso distintos módulos– Valor inicial: 0

(Clasificación de variables)

27


● Concepto de Asignación: dar un valor a la variable.

● Sintaxis para la asignación:<nombre_var> = <valor>;

● La primera vez que se asigna un valor se llama “inicialización”. Hasta ese momento el valor de la variable es indeterminado.

● Puede inicializarse en la declaración. Sintaxis para la declaración con inicialización:[<modificador>] <tipo_dato> <nombre_var> = <valor>;

Asignación de variables

28


● No cambian de valor en tiempo de ejecución

● Definición de constantes:– En el preprocesador, mediante #define

– En el compilador, declarando una variable con el modificador const. Es obligatorio inicializarlas en la declaración. Ej:int const PI=3.14;

Constantes

29

Variables, Constantes y LiteralesLiterales

Constante Representación Tipo Ejs

Númerosenteros

-Formato decimal-Formato octal: 0nn siendo nn cifras de 0 a 7-Formato hexadecimal: 0xnnnn... siendo nnnn...:0,...,9,a,...,f,A,...,F

int olong ('L')

35L047067L0xA40x123L

Númerosreales

-Formato decimal: M.N-Formato exponencial (equivalente a Mx 10N):MeN

double ofloat (‘f’ o‘F’).

3.045.6F2.4e3f

Caracteres Valor entre comillas simplesCaracteres no imprimibles: Secuencias de Escape

char 'a''\t'

Cadenasdecaracteres

Valor entre comillas doblesInternamente terminan en '\0'Caracteres no imprimibles: Secuencias de Escape

“\nKaixo\tama”

● Son las apariciones de números, caracteres y cadenas de caracteres.

30

Variables, Constantes y LiteralesLiterales – secuencias de escape

Secuencia de Escape Carácter

\" "

\' '

\? ?

\\ \

\a BEL (timbre)

\b BS (backspace)

\f FF (form feed)

\n NL (newline)

\r CR (Carriage Return)

\t HT ( Horizontal Tab)

\v VT (Vertical Tab)

\0 NULL

● Las secuencias de escape son literales formados por parejas de caracteres donde el primer carácter es \ que tienen un significado especial.

31

Funciones básicas de E/S

E S Comentarios

scanf printf Según formato

getchar putchar Carácter

gets puts Cadena

● (Más adelante se verán las funciones en profundidad)

● Funciones:

● Necesario:

#include <stdio.h>

32


● Cadenas de formato para printf y scanf:

● Uso de & en scanf:– Sí para leer variables de tipo número o carácter

– No para leer contenidos de arrays o cadenas y se hace con el nombre del array o la cadena

Tipo Cadena Comentarios

char "%c” Con printf muestra el carácter del código ASCIIcorrespondiente

int “%d” o “%i” Con printf de char muestra el valor numérico delcódigo ASCII

long “%li”

float y double “%f”

Cadena “%s”

Puntero “%p”

33


● En funciones con formato (printf, scanf) hacer corresponder el nº y tipo de parámetros al nº y tipos indicados con %

● En scanf usar adecuadamente &

Precauciones

34

Expresiones y Operadores

Introducción

● Expresiones: combinación de operadores y operandos.

● Operadores: indican la operación a realizar para evaluar un valor.

● Operandos: variables y constantes

● Conversión de tipos de datos: implícita y explícita

35


Clasificación de operadores

Grupo Nº args

Aritméticos unarios expr++ expr-- ++expr --expr + -

binarios + - * / %

Aritméticos bits unarios ~

binarios >> << & | ^

Lógicos unarios !

binarios > < >= <= == !=&& ||

ternarios ?:

Asignación binarios = += -= *= /= %=

Asignación bits binarios >>= <<= &= |= ^=

Memoria unarios * &

binarios . -> [ ]

Otros unarios () (casting) sizeof

binarios ,

36


Operador sizeof

● Indica el tamaño en bytes ocupado por el operando, que puede ser:– una variable

– una constante literal

– una constante en tiempo de ejecución

– un tipo de dato; es obligatorio que el tipo esté entre ( )

37


Comentarios a operadores

● % sólo opera entre números enteros

● Operadores lógicos:

– Dan como resultado numérico 1 si es verdadero y 0 si es falso es.

– El operador ! aplicado a números da 1 si el argumento es distinto de 0 y 0 en caso contrario. Equivale a arg!=0

● () puede tener 3 usos: función, agrupación y casting.

● Operador coma ,: se usa para separar expresiones y el resultado es la última expresión. Poco empleado.

38


Precauciones

● No confundir = con ==. El operador = siempre devuelve el valor de la asignación.

● Cuidado con la precisión y los overflows o desbordamientos. Especialmente en el operador casting

39


Tabla de precedenciaGrupo Operador Dirección

Expresiones varias () [] . -> expr++ expr-- izda-a-dcha

Operadores unarios* & + - ! ~ ++expr --expr(typecast) sizeof() dcha-a-izda

Operadores binarios * / % izda-a-dcha+ ->> <<< > <= >=== !=&^|&&||

Operador ternario ?: dcha-a-izda

Asignación= += -= *= /= %= >>= <<= &=^= |= dcha-a-izda

Coma , izda-a-dcha

40

Punteros

● Conceptos: dirección y contenido

● En una dirección de memoria puede haber uno de estos contenidos:– Datos: variables y constantes en tiempo de ejecución

– Código: funciones

● Puntero: tipo de dato que representa una dirección de memoria en la cual se almacena un dato o bien se encuentra una función

Concepto

41

Punteros

● Se reserva memoria para almacenar una dirección (4 bytes).

● Sintaxis para la declaración:<tipo_apuntado> * <nombre_var_puntero>;

● Si <tipo_apuntado> es void, el puntero puede usarse para apuntar a una función, o para apuntar a cualquier tipo de dato.

Declaración

42

Punteros

● Usos:– (Multiplicación)

– Declaración de puntero.

– Contenido de una dirección de memoria. El operando puede ser:● Una variable de tipo puntero● Una constante en tiempo de ejecución de tipo puntero● Un número entero (esté en una variable, constante en tiempo de

ejecución, o sea un literal) al que se hace un casting a puntero.

Operador *

43

Punteros

● Usos:– (and lógico de bits)

– Dirección de memoria (donde hay una variable,...). El operando puede ser:● Una variable● Una constante en tiempo de ejecución● Una función● (Nunca un literal)

● Ejemplo: uso en función scanf

Operador &

44

Punteros

● Operadores aritméticos +, , ++, : tienen en cuenta el tipo apuntado.

● Operadores de comparación (==,!=) entre punteros:– Comparan las direcciones de los punteros, pero no el contenido.

● Operador de asignación (=) entre punteros:– Copia una dirección en la otra, no los contenidos.

Operadores aritméticos, de comparación y asignación

45

Punteros

● Acceso indebido a memoria: no se debe acceder a zonas de memoria no declaradas por el programa– Puede ocasionar errores graves en lectura, y muy graves en

escritura.

– No es un error detectado en tiempo de compilación

● Saber cuándo hay que usar &, * o ninguno de los anteriores

Precauciones

46

Control de Flujo

● Condicionales: ejecutan una sola vez una o varias líneas de código dependiendo de una condición– if

– switch

● Repetitivas: ejecutan varias veces una o varias líneas de código dependiendo de una condición– while

– do – while

– for

Clasificación de sentencias

47

Control de Flujo

● Sintaxis:

if (<expresión>) { <bloque sentencias ok>} [else { <bloque sentencias no ok>}]

Sentencia if

48

Control de Flujo

● Sintaxis:switch (<expresión>) {

case <constante 1>:

[<bloque sentencias 1>

[break;]]

case <constante 2>:

[<bloque sentencias 2>

[break;]]

...

case <constante n>:

[<bloque sentencias n>

[break;]]

[default:

<bloque sentencias default>]

}

– Si no se indica break, se ejecuta el siguiente bloque siempre, aunque no se cumpla su condición case

Sentencia switch

49

Control de Flujo

● Sintaxis while:

while (<expresión>) { <bloque sentencias ok>}

● Sintaxis do while:

do { <bloque sentencias>} while (<expresión>);

Sentencias while y do-while

50

Control de Flujo

● Sintaxis:for ([<inicialización>];[<expresión>];[<actualización>])

{

<bloque sentencias>

}

● Funcionamiento:– 1) <inicialización>

– 2) La expresión se evalúa a verdadero o falso

– 3.a) Si <expresión> es verdadera se ejecuta el bloque, después se ejecuta <actualización> y finalmente se vuelve a 2)

– 3.b) Si <expresión> es falsa se termina

Sentencia for

51

Control de Flujo

● Uso de <expresión>– En if, while, do while, for: se evalúa a verdadero o falso

– En switch: se compara con constantes enteras

● En if, while, do while, for si <bloque de sentencias> tiene sólo 1 línea no es necesario encerrarlo entre { }, e incluso se puede escribir todo en una línea.

● Claridad en la escritura:– Indentación

– Distintos lugares posibles de { }

● Posibilidad de anidamientos.

Resumen y Comentarios

52

Control de Flujo

● Bucles infinitos para las sentencias repetitivas

● Si <bloque de sentencias> tiene más de 1 línea:– En if, while, do while, for es obligatorio el uso de { }

– En switch no es obligatorio lo anterior

● Anidamientos: ojo a indentaciones, else, {} y ;

● if y while no llevan ; después de la condición, a no ser que se ponga a propósito por algo

● Casos especiales de expresiones condicionales:– Si no es una expresión de comparación

– Uso de = en vez de ==

Precauciones

53

Funciones

● Filosofía de programación modular:– Dividir problema complejo en problemas sencillos

– Razones:● Claridad● Facilidad de desarrollo● Facilidad de mantenimiento: detección de errores, modificaciones,...

Introducción

54

Funciones

● Función: Bloque de sentencias que realizan una tarea de mayor o menor nivel (=más general o más concreta)

● Función que hace la llamada y función que es llamada

● Llamada una o, en general, más veces

● Resultado

● Parámetros o argumentos:– Formales: los de la declaración.

– Reales: los valores concretos pasados en tiempo de ejecución.

Conceptos

55

Funciones

● En C:– Puede recibir o no parámetros concretos en cada llamada

– Puede devolver uno o ningún resultado

– Puede modificar los valores originales de los parámetros que recibe

– En un fichero fuente no puede haber más de una función con un mismo nombre

– Función especial: main

● 3 Sentencias de funciones:– Declaración, Definición, Llamada

Introducción

56

Funciones

● Concepto: indicar al compilador y al enlazador:– El nombre de la función

– El tipo de dato que devuelve

– El nº y tipo de parámetros

– (El ámbito:)● static: local al fichero fuente; el nombre no se exporta al linker● extern: el código está en otro fichero

● Sinónimo: prototipo.

Declaración de Funciones

57

Funciones

● Sintaxis:<tipo> <nombre funcion> ([lista de parámetros]);

– <tipo>: si no devuelve nada, se indica void

– <lista de parámetros>:● Tipos y, opcionalmente nombres (útil a nivel descriptivo, ej. caso de

funciones de librerías), separados por comas.● Si no recibe ningún parámetro, se puede indicar void

● Lugar para la declaración: antes de ser llamadas– Las funciones definidas por el usuario van antes del main

– Las funciones no definidas por el usuario (ej. las del sistema, otras librerías,...) van en un fichero .h.

Declaración de Funciones

58

Funciones

● Concepto: programación del código o implementación

● Sintaxis:<tipo> <nombre funcion> ([lista de tipos y nombres de parámetros]){

[<declaración de variables locales a la función>]

[<sentencias de la función>][return <expresión>;]

}

Definición de Funciones

59

Funciones

● Comentarios:– Primera línea semejante a la declaración. Diferencias:

● No termina en ;● Además de los tipos ha de incluir los nombres de los parámetros

● Lugar de la definición: suelen ir en el mismo fichero después del main, pero podrían estar:– En un fichero fuente .c aparte.

– En un fichero ya compilado (objeto o librería), ej. printf

Definición de Funciones

60

Funciones

● Concepto: salto a la primera línea del código de la función

● Sintaxis:... <nombre funcion> ([lista de valores de parámetros]) ...

<lista de valores de parámetros>

– Separados por comas.

– Los valores reales en el momento de la llamada

– Pueden ser:

● Variables● Expresiones de variables y/o constantes

Llamadas a Funciones

61

Funciones

● Lugares de la llamada: puede llamarse una o varias veces en el programa, siempre desde una función que puede ser:– La main

– Otra función

– La misma función: recursividad

Llamadas a Funciones

62

Funciones

● Contexto = ámbito = zona del programa donde unas variables tienen sentido

● Se distinguen:– Contexto de la función desde la que se hace la llamada

– Contexto de la función llamada

● Los parámetros pasados a una función existen en ambos contextos:– En el de la función desde la que se llama y a la que se vuelve.

Pueden ser:● Variables● Expresiones de variables y/o constantes

– En el de la función llamada. Son idénticos a las variables locales

Contextos

63

Funciones

● En el caso de que un parámetro sea una variable (no una expresión de variables y/o constantes), al volver al contexto de la función desde la que se llamó pueden ocurrir dos casos:

– Que el valor de la variable no se haya modificado en la función llamada

– Que el valor de la variable se haya modificado en la función llamada

Paso de parámetros

64

Funciones

● Paso por valor:– Al volver no se ha modificado la variable original

– En la llamada se pasa su valor

● Por referencia– Al volver se ha modificado la variable original

– En la llamada se pasa la referencia o dirección de memoria en la que se encuentran

– Utilidad: para que una función calcule más de un valor (return sólo puede devolver, como mucho, un único valor)

Paso de parámetros

65

Funciones

● Almacenamiento del contexto del punto desde el que se llama (posición de ejecución, entorno de variables locales) y de los valores de los argumentos

● Salto al nuevo punto de ejecución

● Creación de nuevo ámbito o contexto:

– Parámetros, como variables locales a la función

– Variables locales propias de la función● (Ejecución de sentencias de la función)

Sencuencia en la llamada a una función

66

Funciones

● Almacenamiento del posible valor de retorno● Destrucción del contexto (variables locales) de la función llamada

● Vuelta (salto) al punto original de la ejecución

● Recuperación del valor devuelto por la función

● Recuperación del contexto de la función llamante

Sencuencia en la vuelta de una función

67

Funciones

● Declaración con varias posibilidades:– int main (void)

– int main (int argc, char*argv[])

– Menos estándar: int main (int argc, char*argv[], char **envp)(envp: array de cadenas siendo el elemento final la cadena NULL)

● El valor de retorno se puede recoger desde el programa que hace la llamada en tiempo de ejecución.Ej. en bash, de la forma:echo $?

o bien:

a=$?

echo $a

Función especial: main

68

Funciones

● Declaración:– Nombre

– Tipo del valor de retorno

– Nº y tipo de Parámetros

● Fichero(s) cabecera

● Objetivo y descripción

● Valor de retorno

● Observaciones

Documentación de una función

69

Funciones

● Definición:– Conjunto de ficheros objeto (compilados), con funciones y/o

variables listas para ser enlazadas

– Paquetizados según un formato específico

● Clasificaciones:– Estándares o no; http://en.wikipedia.org/wiki/C_standard_library

– Programadas por el usuario o del sistema

Librerías

70

Funciones

● Toda librería consta de:– Fichero .h: con declaraciones de funciones externas,...

(En GNU/Linux están en /usr/include)

– Fichero .o,.a,.la de código compilado(En GNU/Linux están en /usr/lib, ej. libc.a)

– Ficheros .c de código fuente. Importancia del Software libre

● Correspondencia de fichero compilado a fichero cabecera no siempre 1 a 1:

libm.a ............ math.h

libc.a ............. stdio.h, stdlib.h, string.h,...

Librerías

71

Arrays

● Tipo de dato que representa un conjunto de datos de igual tipo, almacenados en posiciones contiguas de memoria

● Tiene una o varias dimensiones:– Unidimensionales (semejante avectores)

– Bidimensionales (semejante a matrices de 2 dimensiones)

– ...

– Multidimensionales

Concepto de Arrays

72

Arrays

● Distinguir:– Nº máximo de elementos : no puede ser modificado

dinámicamente en tiempo de ejecución

– Nº de elementos inicializados

● Tamaño en bytes de un array =nº máximo de elementos x tamaño de cada elemento

Concepto de Arrays

73

Arrays

● Disposición en memoria

● Sintaxis para la declaración:– Modalidad 1: sin inicialización

<tipo> <nombre_var_array> [num_elem];

– Modalidad 2: con inicialización. En este caso el nº de elementos es opcional:

<tipo> <nombre_var_array> [num_elem]={valor1, valor2,...};

<tipo> <nombre_var_array> []={valor1, valor2,...};

● En caso de indicar el nº de elementos, éste ha de ser una constante

Arrays unidimensionales

74

Arrays

● Acceso a los elementos de un array:– Cada elemento se referencia como:<nombre_var_array> [<indice>]siendo <indice> un valor entre 0 y <num_elem>1

● Dualidad arraypuntero:– Los elementos de un array se pueden referenciar con notación de

puntero, de la forma:var_array + N ≡ &var_array[N]

– El nombre del array representa la dirección de memoria en la que se encuentra el primer elemento:

var_array ≡ &var_array[0]

Arrays unidimensionales

75

Arrays

● Posibilidades:– Elementos del array uno a uno. Problema: muchos parámetros

– Array completo

● Array completo: por referencia– Pasando el nombre se pasa la dirección de todo el array.

– Los valores de los elementos del array pueden ser modificados dentro de la función

– Para informar a la función del nº de elementos, puede hacerse:● Empleando otro parámetro para la función● Usando constantes con igual valor en la función llamante y la función

llamada

Arrays unidimensionales como parámetros de funciones

76

Arrays

● Sintaxis de la declaración de un array unidimensional como parámetro por referencia:– Con notación array:<tipo_func><nombre_func (...,<tipo> [],...);

– Con notación puntero:<tipo_func><nombre_func (...,<tipo> *,...);

Arrays unidimensionales como parámetros de funciones

77

Arrays

● No se debe devolver un array como resultado de una función en el caso de que dicho array se haya declarado como variable local a la función, ya que al finalizar ésta la zona de memoria del array no es válida (se destruye el contexto de la función llamada).

● Otras formas:– Modificar por referencia un array pasado como parámetro desde la

función que hace la llamada.

– Devolver un puntero a una zona de memoria reservada dinámicamente dentro de la función.

Arrays unidimensionales como resultado de funciones

78

Arrays

● Disposición en memoria: primero filas y luego columnas

● Sintaxis para la declaración:– Modalidad 1: sin inicialización

<tipo> <nombre_var_array> [num_filas][num_cols];

– Modalidad 2: con inicialización. En este caso el nº de filas es opcional:

<tipo> <nombre_var_array> [num_filas][num_cols]={valor1, valor2,...};

<tipo> <nombre_var_array> [num_filas][num_cols]={array_u1, array_u2,...};

(siendo array_u1,... arrays unidimensionales de num_cols elementos)<tipo> <nombre_var_array> [][num_cols]={valor1, valor2,...};

<tipo> <nombre_var_array> [][num_cols]={array_u1, array_u2,...};

(siendo array_u1,... arrays unidimensionales de num_cols elementos)

Arrays bidimensionales

79

Arrays

● Sintaxis de acceso a los elementos de un array bidimensional:<nombre_var_array> [<indice_fila>][<indice_col>]

● Sintaxis de la declaración de un array bidimensional como parámetro por referencia: indicar el tamaño de todas las dimensiones menos la primera.<tipo_func><nombre_func (...,<tipo> [][num_cols],...);

Arrays bidimensionales

80

Arrays

● Operadores de comparación (==,!=) entre arrays:– Comparan las direcciones de los arrays, pero no el contenido.

– Para comparar los contenidos hay que emplear un bucle.

● Operador de asignación (=) entre arrays:– No es aplicable.

– Para hacer la copia de un array a otro hay que hacerlo elemento a elemento o mediante funciones de librería.

Operadores de comparación y asignación

81

Arrays

● Acceso indebido a memoria: no se debe acceder a zonas de memoria no declaradas por el programa,ej. en arrays, acceso a elementos más allá de <tamaño1>– Puede ocasionar errores graves en lectura, y muy graves en

escritura.

– No es un error detectado en tiempo de compilación

● Inicialización de arrays completos, de la forma { }: sólo en la declaración. Si no, elemento a elemento.

● Los elementos de un array declarado como variable local dentro de una función llamada, no son válidas a la vuelta en la función llamante.

Precauciones

82

Cadenas de caracteres

● Definición: es un array de caracteres que termina con el carácter '\0' (NULL).

● Una constante literal de cadena tiene dos posibles representaciones:– Entre “ “. El compilador reserva automáticamente un byte más

para el carácter final '\0'. Ej.“cadena”

– Caracteres entre { } siendo el último '\0'. Ej:{'c','a','d','e','n','a','\0'}

Introducción

83


● No son un tipo predefinido en C. Hay dos posibilidades:– Array de char. En memoria:

char a[]=”kaixo”;

+---+---+---+---+---+---+a | k | a | i | x | o |\0 | +---+---+---+---+---+---+

– Puntero a char. En memoria:

char *p=”kaixo”; +---+ +---+---+---+---+---+---+p | * =====>| k | a | i | x | o |\0 | +---+ +---+---+---+---+---+---+

Declaración

84


● Array de char:– Se hace una reserva de memoria igual al nº de elementos indicado

en la longitud del array, o si ésta no se indica igual a la longitud de la cadena a la que se inicializa más uno.

– Sólo se puede igualar a una cadena constante en la inicialización. Más adelante no se puede igualar a otras cadenas, sean constantes o variables

● Puntero a char:– Se hace una reserva de memoria para almacenar el tamaño del

puntero, y otra para almacenar los caracteres igual que en el caso anterior.

– Se puede igualar a otras cadenas en cualquier momento.

– Si al declararlo se inicializa, su contenido no puede ser modificado

Declaración

85


● Sin inicialización:char str[<longitud>];

● Con inicialización. En este caso la longitud es opcional:char str[<longitud>]=”cadena”;

char str[<longitud>]={'c','a','d','e','n','a','\0'};

char str[]=”cadena”;

char str[]={'c','a','d','e','n','a','\0'};

char str[]={num1,num2,...,,numN,0};

– En caso de indicarse <longitud>, se almacena ese nº de bytes, independientemente de que no coincida con la longitud de cadena+1

Sintaxis para la declaración como array de char

86


● Sin inicialización:char *str;

● Con inicialización:char *str=”cadena”;

– No es posible modificar a posteriori el contenido.

– No es válida la sintaxis:

char *str={'c','a','d','e','n','a','\0'};

Sintaxis para la declaración como puntero a char

87


● Operadores de comparación (==,!=) entre cadenas de caracteres:– Comparan las direcciones de los punteros, pero no el contenido.

– Para comparar los caracteres de las cadenas se debe emplear la función strcmp

● Operador de asignación (=) entre cadenas de caracteres:– Si una cadena se declara como array de char, no se puede igualar a

otra cadena (excepto en la inicialización a un literal string).

– Si una cadena se declara como char *:● Para copiar los caracteres de una cadena a otra no vale con igualar los

punteros que las designan. Hay que copiar caracter a caracter (ej. con un bucle o con la función strcpy).

● Si se iguala a un literal string después no puede variar su contenido.


88


● Declaradas en stdio.h:

– E/S en stdin y stdout: printf, scanf, puts, gets

– E/S en un stream: fprintf, fscanf, fputs, fgets

– E/S en otra cadena: sprintf, sscanf

● Declaradas en string.h:

– Longitud (nº de caracteres) de una cadena: strlen

– Copia de una cadena a otra: strcpy

– Concatenación de una cadena detrás de otra: strcat

– Comparación de dos cadenas: strcmp

– Búsqueda de en una cadena: strchr, strrchr, strstr

Funciones

89


● Carácter '\0' final:– A nivel de almacenamiento, considerar un byte adicional para el

carácter '\0' final

– Diferenciar entre la longitud de la cadena (el nº de caracteres), y el nº de bytes ocupados

– Todas las funciones que operan sobre cadenas sólo se detienen (ej. strlen, sprintf, strcpy) cuando encuentran '\0'.

Precauciones

90


● Memoria controlada:– No se puede modificar el contenido de una cadena de tipo puntero

a char si apunta a un literal.

– Gestión de memoria: al copiar una cadena a otra (sprintf, strcat, strcpy), hay que tener espacio previamente reservado en el destino. Posibles problemas:● Array demasiado corto.● Puntero sin reserva de espacio.

– La función gets es insegura porque no comprueba desbordamiento de buffers. Mejor usar fgets (ver tema de ficheros y streams).

Precauciones

91

Estructuras

● Tipo de dato que almacena un conjunto de datos de distinto tipo bajo un mismo nombre.

● Pasos para el empleo de estructuras:– Declaración de la estructura fuera de funciones, antes de usarla en

variables y funciones.

– Declaración de las variables de tipo struct y/o funciones que devuelvan tipo struct

Introducción

92

Estructuras

● Sintaxis para declarar la estructura:struct <nombre_estructura> {

<declaración [e inicialización] campo 1>;

<declaración [e inicialización] campo 2>;

...

<declaración [e inicialización] campo n>;

};

● Ha de hacerse fuera de y antes de la función donde se use (main u otras): variables o valor de retorno de ese tipo.

● Si se inicializa algún campo, queda inicializado por defecto para todas las variables de tipo estructura

Declaraciones

93

Estructuras

● Sintaxis para declarar variables y valores de retorno de funciones de tipo estructura:

struct <nombre_estructura> <variable>;

struct <nombre_estructura> <funcion> ...

Declaraciones

94

Estructuras

● Acceso a los campos de estructura:– Si es una variable de tipo estructura:

operador .

<nombre_variable_estructura>.<nombre_campo>

– Si es una variable de tipo puntero a estructura:operador >

<ptr_a_estructura> -> <nombre_campo>

Equivale a: (*<ptr_a_estructura>).<nombre_campo>

● Paso de parámetros de tipo estructuras a funciones:mejor pasar por referencia, en vez de por valor

Uso de estructuras

95

Estructuras

● Operadores de comparación (==,!=) entre variables de tipo struct: no son válidos, y hay que hacer una comparación campo a campo.

● Operador de asignación (=) entre estructuras: sí es posible copiar una variable de tipo estructura a otra del mismo tipo (internamente se produce una copia campo a campo), incluso aunque alguno de los campos sea de tipo array.


96

Tipos combinados

● Array de punteros

char *nombres[10];

● Array de estructuras

struct persona mi_clase[10];

● Estructura con tipos de campos variados:

struct alumna {

struct nom_ap1_ap2 identificador;float notas[10];char *mem_dinamica;

};

97

Tipos combinados

● En general útil para funciones con paso de parámetros por referencia

● Puntero a estructura:

struct persona * ptr_struct;

● Puntero a puntero. Como parámetro de una función se modificaría el valor de un puntero (no el contenido apuntado por el mismo).

int ** ptr_ptr;

● Puntero a array: su uso es infrecuente, y se emplea para pasar por referencia un array multidimensional con notación de puntero:

char (*ptr_a_array)[];

Puntero a ...

98

Gestión de memoria dinámica

● Reserva estática:– En tiempo de compilación. Ej. arrays

– No puede modificarse el tamaño ni liberarse en tiempo de ejecución

● Reserva dinámica:– En tiempo de ejecución.

– Sí puede modificarse el tamaño de la reserva y liberarse en tiempo de ejecución

● Funciones:– Declaradas en malloc.h o en stdlib.h (con incluir uno es suficiente)

– Reserva: calloc, malloc, realloc

– Liberación: free

Introducción

99

Gestión de memoria dinámica

● Comprobar errores devueltos

● Liberar siempre lo reservado

Precauciones

100

Ficheros y streams

● Ficheros físicos: información almacenada en un dispositivo: disco (HD, CD, DVD), USB, memoria,...– Características: nombre, tamaño, ubicación, permisos, propietario

– Ubicación o path: en GNU/Linux directorios separados por '/'

● Fichero lógico: abstracción de un lenguaje de programación para acceder a los ficheros físicos.

Introducción

101

Ficheros y streams

● Contenido de los ficheros:– Caracteres ASCII, con líneas separadas. ('\n' en GNU/Linux)

– Caracteres no ASCII binarios (posiblemente contendrá caracteres ASCII). Ejs:● Audio, video, ejecutables● Texto formateado (rtf, openoffice,...)

● El contenido es independiente del nombre, ej. fichero1.dat, fichero.txt

Introducción

102

Ficheros y streams

● Son los ficheros lógicos empleados en C: objetos para manejar ficheros y dispositivos.

● El tipo de un stream es: FILE*

● Definición en stdio.h. Otros símbolos:– NULL: 0

– EOF: 1 (end of file)

Streams

103

Ficheros y streams

● Nombres de ficheros físicos

● Operaciones típicas:– Lectura y escritura. Caracteres ascii o binarios. Buffers de streams

– Desplazamiento. Indicador de posición.

● Abrir streams. Lo primero para trabajar con streams. Modos de apertura:– r, r+, w, w+, a, a+

– Diferenciación binario/ASCII: está definido en el estándar ANSI C, pero en los sistemas POSIX (GNU/Linux incluido) no hay distinción

● Indicadores de error y de fin de fichero

● Cerrar streams. Obligatorio para los streams abiertos.

Conceptos de streams

104

Ficheros y streams

● Declaradas en stdio.h y stdio_ext.h (éste no es estándar)

● Streams:– E/S: contenido texto(=ASCII) o binario. Ver cuadro sinóptico

– Volcado de buffers de salida y entrada: fflush,__fpurge

– Abrir, cerrar y reasignar stream: fopen, fclose,freopen

– Indicadores de fin de fichero y error: feof, ferror, clearerr

– Desplazar y obtener indicador de posición: fseek, rewind, ftell

● Ficheros:

– Borrar, renombrar: remove, rename

Funciones

105

Ficheros y streams

● Hay 3 streams especiales:

● Al ejecutar un programa ya están abiertos, y además de los dispositivos a los que están asignados por defecto, pueden ser redirigidos. Útiles en redirecciones y pipes.Ej. en bash:– programa >fichero1 <fichero2

– programa1 | programa 2 > fichero

– programa 2>fichero1

Streams predefinidos

Stream Definición Por defecto Valor

stdin Entrada estándar Teclado 0

stdout Salida estándar Pantalla 1

stderr Salida de errores Pantalla 2

106

Ficheros y streams

Precauciones

● Comprobar errores devueltos

● Fijarse si la función de lectura o escritura opera sobre un fichero de texto o binario

● Fijarse si la función opera sobre un nombre de fichero o sobre un stream. En este caso, tener en cuenta el orden:– Abrir el stream antes de leer/escribir

– Cerrar el stream tras su uso, antes o después

● En funciones con formato (fprintf, fscanf,...) hacer corresponder el nº de parámetros al nº de %

107

Referencias

● http://www.lysator.liu.se/c/

● http://www.faqs.org/faqs/Cfaq/faq/

http://www.lysator.liu.se/c/

http://www.faqs.org/faqs/C-faq/faq/

Lenguaje C (pdf)

Documents

Transcript of Lenguaje C (pdf)