Programación de Lenguaje EstructuradoCUADERNO DIGITAL2 QUIMESTRE

Lenguaje C++• C++ es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980

por Bjarne Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al lenguaje de programación C mecanismos que permiten la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido.

• Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que se sumaron a los paradigmas de programación estructurada programación orientada a objetos. Por esto se suele decir que el C++ es un lenguaje de programación multiparadigma

• Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han adherido la mayoría de los fabricantes de compiladores más modernos. Existen también algunos intérpretes, tales como ROOT.

• Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores, y de poder crear nuevos tipos que se comporten como tipos fundamentales.

Operadores• Los operadores son palabras o símbolos que hacen que un

programa actúe sobre las variables. En C existen diversos tipos de operadores. Aritméticos, relacionales, de asignación, lógico. 

Un ejemplo de programa

• /* Esta cabecera permite usar los objetos que encapsulan los descriptores stdout y stdin: cout(<<) y cin(>>)*/ #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hola mundo" << endl; cin.get(); }

• Al usar la directiva #include se le dice al compilador que busque e interprete todos los elementos definidos en el archivo que acompaña la directiva (en este caso, iostream). Para evitar sobrescribir los elementos ya definidos al ponerles igual nombre, se crearon los espacios de nombres o namespace del singular en inglés. En este caso hay un espacio de nombres llamado std, que es donde se incluyen las definiciones de todas las funciones y clases que conforman la biblioteca estándar de C++. Al incluir la sentencia using namespace std le estamos diciendo al compilador que usaremos el espacio de nombres std por lo que no tendremos que incluirlo cuando usemos elementos de este espacio de nombres, como pueden ser los objetos cout y cin, que representan el flujo de salida estándar (típicamente la pantalla o una ventana de texto) y el flujo de entrada estándar (típicamente el teclado).

• La definición de funciones es igual que en C, salvo por la característica de que si main no va a recoger argumentos, no tenemos por qué ponérselos, a diferencia de C, donde había que ponerlos explícitamente, aunque no se fueran a usar. Queda solo comentar que el símbolo << se conoce como operador de inserción, y grosso modo está enviando a cout lo que queremos mostrar por pantalla para que lo pinte, en este caso la cadena "Hola mundo". El mismo operador << se puede usar varias veces en la misma sentencia, de forma que gracias a esta característica podremos concatenar el objeto endl al final, cuyo resultado será imprimir un retorno de línea.

• Por último tomaremos una secuencia de caracteres del teclado hasta el retorno de línea (presionando ENTER), llamando al método get del objeto cin.

Tipos de datos• C++ tiene los siguientes tipos fundamentales:• Caracteres: char (también es un entero), wchar_t• Enteros: short, int, long, long long• Números en coma flotante: float, double, long double• Booleanos: bool• Vacío: void• El modificador unsigned se puede aplicar a enteros para

obtener números sin signo (por omisión los enteros contienen signo), con lo que se consigue un rango mayor de números naturales.

Tamaños asociados

• Según la máquina y el compilador que se utilice los tipos primitivos pueden ocupar un determinado tamaño en memoria. La siguiente lista ilustra el número de bits que ocupan los distintos tipos primitivos en la arquitectura x86.

• Otras arquitecturas pueden requerir distintos tamaños de tipos de datos primitivos. C++ no dice nada acerca de cuál es el número de bits en un byte, ni del tamaño de estos tipos; más bien, ofrece solamente las siguientes "garantías de tipos":

• De acuerdo al estándar C99, un tipo char debe ocupar exactamente un byte compuesto de un mínimo de 8 bits independientemente de la arquitectura de la máquina.

• El tamaño reconocido de char es de 1. Es decir, sizeof(char) siempre devuelve 1.• Un tipo short tiene al menos el mismo tamaño que un tipo char.• Un tipo long tiene al menos el doble tamaño en bytes que un tipo short.• Un tipo int tiene un tamaño entre el de short y el de long, ambos inclusive,

preferentemente el tamaño de un apuntador de memoria de la máquina.• Un tipo unsigned tiene el mismo tamaño que su versión signed.

Wchar_t

• Para la versión del estándar que se publicó en 1998, se decidió añadir el tipo de dato wchar_t, que permite el uso de caracteres UNICODE, a diferencia del tradicional char, que contempla simplemente al código de caracteres ASCII extendido. A su vez, se ha definido para la mayoría de las funciones y clases, tanto de C como de C++, una versión para trabajar con wchar_t, donde usualmente se prefija el carácter w al nombre de la función (en ocasiones el carácter es un infijo). Por ejemplo:

strcpy - wstrcpystd::string - std::wstringstd::cout - std::wcoutCabe resaltar que en C se define wchar_t como:typedef unsigned short wchar_t; Mientras que en C++ es en sí mismo un tipo de dato.

La palabra reservada «void»La palabra reservada void define en C++ el concepto de no existencia o no atribución de un tipo en una variable o declaración. Es decir, una función declarada como voidno devolverá ningún valor. Esta palabra reservada también puede usarse para indicar que una función no recibe parámetros, como en la siguiente declaración:int funcion (void); Aunque la tendencia actual es la de no colocar la palabra "void".Además se utiliza para determinar que una función no retorna un valor, como en:void funcion (int parametro); Cabe destacar que void no es un tipo. Una función como la declarada anteriormente no puederetornar un valor por medio de return: la palabra clave va sola. No es posible una declaración del tipo:void t; //Está mal En este sentido, void se comporta de forma ligeramente diferente a como lo hace en C, especialmente en cuanto a su significado en declaraciones y prototipos de funciones.Sin embargo, la forma especial void * indica que el tipo de datos es un puntero. Por ejemplo:void *memoria; Indica que memoria es un puntero a alguna parte, donde se guarda información de algún tipo. El programador es responsable de definir estos "algún", eliminando toda ambigüedad. Una ventaja de la declaración "void *" es que puede representar a la vez varios tipos de datos, dependiendo de la operación de cast escogida. La memoria que hemos apuntado en alguna parte, en el ejemplo anterior, bien podría almacenar un entero, un flotante, una cadena de texto o un programa, o combinaciones de éstos. Es responsabilidad del programador recordar qué tipo de datos hay y garantizar el acceso adecuado.

La palabra "NULL"

Además de los valores que pueden tomar los tipos anteriormente mencionados, existe un valor llamado NULL, sea el caso numérico para los enteros, caracter para el tipo char, cadena de texto para el tipo string, etc. El valor NULL, expresa, por lo regular, la representación de una Macro, asignada al valor "0".Tenemos entonces que:void* puntero = NULL; int entero = NULL; bool boleana = NULL; char caracter = NULL; El valor de las variables anteriores nos daría 0. A diferencia de la variable "caracter", que nos daría el equivalente a NULL, '\0', para caracteres.

PrincipiosTodo programa en C++ debe tener la función principal main() (a no ser que se especifique en tiempo de compilación otro punto de entrada, que en realidad es la función que tiene el main())int main() {} La función principal del código fuente main debe tener uno de los siguientes prototipos:int main()int main(int argc, char** argv)

Aunque no es estándar algunas implementaciones permitenint main(int argc, char** argv, char** env)

La primera es la forma por omisión de un programa que no recibe parámetros ni argumentos. La segunda forma tiene dos parámetros: argc, un número que describe el número de argumentos del programa (incluyendo el nombre del programa mismo), y argv, un puntero a un array de punteros, de argc elementos, donde el elemento argv[i]representa el i-ésimo argumento entregado al programa. En el tercer caso se añade la posibilidad de poder acceder a las variables de entorno de ejecución de la misma forma que se accede a los argumentos del programa, pero reflejados sobre la variable env.El tipo de retorno de main es un valor entero int. Al finalizar la función main, debe incluirse el valor de retorno (por ejemplo, return 0;, aunque el estándar prevé solamente dos posibles valores de retorno: EXIT_SUCCESS y EXIT_FAILURE, definidas en el archivo cstdlib), o salir por medio de la función exit. Alternativamente puede dejarse en blanco, en cuyo caso el compilador es responsable de agregar la salida adecuada.

Constructores

Son unos métodos especiales que se ejecutan automáticamente al crear un objeto de la clase. En su declaración no se especifica el tipo de dato que devuelven, y poseen el mismo nombre que la clase a la que pertenecen. Al igual que otros métodos, puede haber varios constructores sobrecargados, aunque no pueden existir constructores virtuales.Como característica especial a la hora de implementar un constructor, justo después de la declaración de los parámetros, se encuentra lo que se llama "lista de inicializadores". Su objetivo es llamar a los constructores de los atributos que conforman el objeto a construir.Cabe destacar que no es necesario declarar un constructor al igual que un destructor, pues el compilador lo puede hacer, aunque no es la mejor forma de programar.Tomando el ejemplo de la Clase Punto, si deseamos que cada vez que se cree un objeto de esta clase las coordenadas del punto sean igual a cero podemos agregar un constructor como se muestra a continuación:class Punto { public: float x; // Coordenadas del punto float y; // Constructor Punto() : x(0), y(0){ // Inicializamos las variables "x" e "y" } }; // Main para demostrar el funcionamiento de la clase # include <iostream> // Esto nos permite utilizar "cout" using namespace std; int main () { Punto MiPunto; // creamos un elemento de la clase Punto llamado MiPunto cout << "Coordenada X: " << MiPunto.x << endl; // mostramos el valor acumulado en la variable x cout << "Coordenada Y: " << MiPunto.y << endl; // mostramos el valor acumulado en la variable y getchar(); // le indicamos al programa que espere al buffer de entrada (detenerse) return 0; }

Existen varios tipos de constructores en C++:• Constructor predeterminado. Es el constructor que no recibe ningún parámetro

en la función. Si no se definiera ningún constructor, el sistema proporcionaría uno predeterminado. Es necesario para la construcción de estructuras y contenedores de la STL.

• Constructor de copia. Es un constructor que recibe un objeto de la misma clase, y realiza una copia de los atributos del mismo. Al igual que el predeterminado, si no se define, el sistema proporciona uno.

• Constructor de conversión. Este constructor, recibe como único parámetro, un objeto o variable de otro tipo distinto al suyo propio. Es decir, convierte un objeto de un tipo determinado a otro objeto del tipo que estamos generando.

• Constructores + Memoria heap Un objeto creado de la forma que se vio hasta ahora, es un objeto que vive dentro del scope(las llaves { }) en el que fue creado. Para que un objeto pueda seguir viviendo cuando se saque de el scope en el que se creó, se lo debe crear en memoria heap. Para esto, se utiliza el operador new, el cual asigna memoria para almacenar al objeto creado, y además llama a su constructor(por lo que se le pueden enviar parámetros). El operador new se utiliza de la siguiente manera:

Destructores

• Los destructores son funciones miembro especiales llamadas automáticamente en la ejecución del programa, y por tanto no tienen por qué ser llamadas explícitamente por el programador. Sus principales cometidos son:

Liberar los recursos computacionales que el objeto de dicha clase haya adquirido en tiempo de ejecución al expirar éste.Quitar los vínculos que pudiesen tener otros recursos u objetos con éste.Los destructores son invocados automáticamente al alcanzar el flujo del programa el fin del ámbito en el que está declarado el objeto. El único caso en el que se debe invocar explícitamente al destructor de un objeto, es cuando éste fue creado mediante el operador new, es decir, que éste vive en memoria heap, y no en la pila de ejecución del programa. La invocación del destructor de un objeto que vive en heap se realiza a través del operador delete o delete[] para arrays. Ejemplo:int main() { int *unEntero = new int(12); //asignamos un entero en memoria heap con el valor 12 int *arrayDeEnteros = new int[25]; //asignamos memoria para 25 enteros(no estan inicializados) delete unEntero; //liberamos la memoria que ocupaba unEntero delete[] arrayDeEnteros; //liberamos la memoria ocupada por arrayDeEnteros return 0; }

Biblioteca de entrada y salida

• Las clases basic_ostream y basic_stream, y los objetos cout y cin, proporcionan la entrada y salida estándar de datos (teclado/pantalla). También está disponible cerr, similar a cout, usado para la salida estándar de errores. Estas clases tienen sobrecargados los operadores << y >>, respectivamente, con el objeto de ser útiles en la inserción/extracción de datos a dichos flujos. Son operadores inteligentes, ya que son capaces de adaptarse al tipo de datos que reciben, aunque tendremos que definir el comportamiento de dicha entrada/salida para clases/tipos de datos definidos por el usuario. Por ejemplo:

• ostream& operator<<(ostream& fs, const Punto& punto) { return fs << punto.x << "," << punto.y; }

• De esta forma, para mostrar un punto, solo habría que realizar la siguiente expresión:• //... Punto p(4,5); //... cout << "Las coordenadas son: " << p << endl; //... • Es posible formatear la entrada/salida, indicando el número de dígitos decimales a

mostrar, si los textos se pasarán a minúsculas o mayúsculas, si los números recibidos están en formato octal o hexadecimal, etc.

Algoritmos• Combinando la utilización de templates y un estilo específico para denotar

tipos y variables, la STL ofrece una serie de funciones que representan operaciones comunes, y cuyo objetivo es "parametrizar" las operaciones en que estas funciones se ven involucradas de modo que su lectura, comprensión y mantenimiento, sean más fáciles de realizar.

• Un ejemplo es la función copy, la cual simplemente copia variables desde un lugar a otro. Más estrictamente, copia los contenidos cuyas ubicaciones están delimitadas por dos iteradores, al espacio indicado por un tercer iterador. La sintaxis es:

• copy (inicio_origen, fin_origen, inicio_destino); De este modo, todos los datos que están entre inicio_origen y fin_origen, excluyendo el dato ubicado en este último, son copiados a un lugar descrito o apuntado por inicio_destino.

• Un algoritmo muy importante que viene implementado en la biblioteca STL, es 

CompiladorUn compilador es un programa informático que traduce un programa escrito en un lenguaje de programación a otro lenguaje de programación, generando un programa equivalente que la máquina será capaz de interpretar. Usualmente el segundo lenguaje es lenguaje de máquina, pero también puede ser un código intermedio , o simplemente texto. Este proceso de traducción se conoce como compilación.Un compilador es un programa que permite traducir el código fuente de un programa en lenguaje de alto nivel, a otro lenguaje de nivel inferior (típicamente lenguaje de máquina). De esta manera un programador puede diseñar un programa en un lenguaje mucho más cercano a como piensa un ser humano, para luego compilarlo a un programa más manejable por una computadora. Partes del Compilador:Análisis: Se trata de la comprobación de la corrección del programa fuente, e incluye las fases correspondientes al Análisis Léxico (que consiste en la descomposición del programa fuente en componentes léxicos), Análisis Sintáctico (agrupación de los componentes léxicos en frases gramaticales ) y Análisis Semántico (comprobación de la validez semántica de las sentencias aceptadas en la fase de A Síntesis: Su objetivo es la generación de la salida expresada en el lenguaje objeto y suele estar formado por una o varias combinaciones de fases de Generación de Código (normalmente se trata de código intermedio o de código objeto) y de Optimización de Código (en las que se busca obtener un código lo más eficiente posible).

Front-end: es la parte que analiza el código fuente, comprueba su validez, genera el árbol de derivación y rellena los valores de la tabla de símbolos. Esta parte suele ser independiente de la plataforma o sistema para el cual se vaya a compilar, y está compuesta por las fases comprendidas entre el Análisis Léxico y la Generación de Código Intermedio.

Diferencias de tipos respecto a C

En C++, cualquier tipo de datos que sea declarado completo (fully qualified, en inglés) se convierte en un tipo de datos único. Las condiciones para que un tipo de datos T sea declarado completo son a grandes rasgos las siguientes:Es posible al momento de compilación conocer el espacio asociado al tipo de datos (es decir, el compilador debe conocer el resultado de sizeof(T)).T Tiene al menos un constructor, y un destructor, bien declarados.Si T es un tipo compuesto, o es una clase derivada, o es la especificación de una plantilla, o cualquier combinación de las anteriores, entonces las dos condiciones establecidas previamente deben aplicar para cada tipo de dato constituyente.En general, esto significa que cualquier tipo de datos definido haciendo uso de las cabeceras completas, es un tipo de datos completo.En particular, y, a diferencia de lo que ocurría en C, los tipos definidos por medio de struct o enum son tipos completos. Como tales, ahora son sujetos a sobrecarga, conversiones implícitas, etcétera.Los tipos enumerados, entonces, ya no son simplemente alias para tipos enteros, sino que son tipos de datos únicos en C++. El tipo de datos bool, igualmente, pasa a ser un tipo de datos único, mientras que en C funcionaba en algunos casos como un alias para alguna clase de dato de tipo entero.

Ventajas del c++ El lenguaje C ha sido pensado para ser altamente transportable.* Un núcleo del lenguaje simple, con funcionalidades añadidas importantes, como funciones matemáticas y de manejo de archivos, proporcionadas por bibliotecas.* Es un lenguaje muy flexible que permite programar con múltiples estilos. Uno de los más empleados es el estructurado "no llevado al extremo" (permitiendo ciertas licencias de ruptura).* Un sistema de tipos que impide operaciones sin sentido.* Usa un lenguaje de preprocesado, el preprocesador de C, para tareas como definir macros e incluir múltiples archivos de código fuente.* Acceso a memoria de bajo nivel mediante el uso de punteros* Interrupciones al procesador con uniones.* Un conjunto reducido de palabras clave.* Por defecto, el paso de parámetros a una función se realiza por valor. El paso por referencia se consigue pasando explícitamente a las funciones las direcciones de memoria de dichos parámetros.* Punteros a funciones y variables estáticas, que permiten una forma rudimentaria de encapsulado y polimorfismGraias a este tipo de programas la tecnología ha podido alcanzar un gran avance en todos los ámbitos tanto nacionales como internacionales, es por eso que es necesario que este tipo de lenguaje se aprenda para poder realizar utilerías capaces de trabajar y apoyar proyectos que ayudarán al manejo mas sencillo de una empresa ó en particular pequeñas aplicaciones en el hogar.El Lenguaje C es relativamente sencillo, pero su gran flexibilidad es terreno abonado para la creación de vicios y prácticas no adecuadas de programación, por lo cual debe cuidarse la enseñanza de su estilo de programación, técnica y filosofía de trabajo.

Desventajas del c++• Al igual que otros lenguajes tiene sus inconvenientes como:

• * Recolección de basura nativa, sin embargo se encuentran a tal efecto bibliotecas como la "libgc" desarrollada por Sun Microsystems, o el Recolector de basura de Boehm.

• * Soporte para programación orientada a objetos, aunque la implementación original de C++ fue un preprocesador que traducía código fuente de C++ a C.

• * Encapsulación.• * Funciones anidadas, aunque GCC tiene esta característica como extensión.• * Polimorfismo en tiempo de código en forma de sobrecarga, sobrecarga de operadores y sólo dispone

de un soporte rudimentario para la programación genérica.• * Soporte nativo para programación multihilo y redes de computadores.• * Carece de instrucciones de entrada/salida, de instrucciones para manejo de cadenas de caracteres, con

lo que este trabajo queda para la librería de rutinas, con la consiguiente pérdida de transportabilidad• La excesiva libertad en la escritura de los programas puede llevar a errores en la programación que, por

ser correctos sintácticamente no se detectan a simple vista. Por otra parte las precedencias de los operadores convierten a veces las expresiones en pequeños rompecabezas. A pesar de todo, C ha demostrado ser un lenguaje extremadamente eficaz y expresivo.