Manual de Programación en Lenguaje C++

33 Pages·2008·0.143 MB·Spanish

by  Linda Olivares Flores

Manual de Programaci´on en Lenguaje C++
Proyecto de Investigaci´on:M´etodos de Funciones de Base Radial para la Solucio´n de EDP.
Servicio Social - DGSCA-UNAM, 2008.
Autor: Linda I. Olivares Flores
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Indice general
1. Introduccio´n al lenguaje de programaci´on C++ 3
1.1. Lenguaje C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. C++ en un entorno Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3. Estructura de un programa en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4. Variables y Tipos de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.1. Conversio´nde Tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5. Espacios de nombres en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6. Bloque de sentencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6.1. Sentencia if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6.2. Comparaciones en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6.3. Asignaciones en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.4. Sentencia Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.5. Sentencia For . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6.6. Sentencias While y do While . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6.7. Sentencia exit y return . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.6.8. Algunos ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.7. Funciones y Estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.1. Funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.2. Estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.8. Arreglos y Apuntadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.8.1. Arreglos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.8.2. Apuntadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.9. Manejo de Memor´ıa Dina´mica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.10.Estructura de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
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Cap´ıtulo 1
Introducci´on al lenguaje de
programaci´on C++
1.1. Lenguaje C++
C++esunlenguajedeprogramaci´on,creadoamediadosde1980porBjarneStrousstrup,
como extensio´n del lenguaje C. Este lenguaje abarca tres paradigmas de la programaci´on:
1. Programaci´onEstructurada
2. Programaci´onGen´erica
3. Programaci´onOrientada a Objetos
En la actualidad, C++ es un lenguaje vers´atil, potente y general. Su ´exito entre los
programadores le ha llevado a ocupar el primer puesto como herramienta de desarrollo de
aplicaciones, ya sea en Windows o GNU Linux, que es el sistema operativo en el cual basa-
remos este tutorial.
1.2. C++ en un entorno Linux
Comenzaremosdiciendoquelosprogramassepuedenescribirencualquiereditordetextos
de GNU, entre ellos se encuentran emacs, vim, kate, gedit, nan, guardando dichos archivos
conextensio´n.cpp,loscualesser´ancompiladosenGNU/linuxutilizandoelcompiladorGNU
deC++,llamadogccquepuedecompilarC,C++,yqueadem´asseapegaalestandarANSI,
permitiendo la portabilidad de estos co´digos. Dicho compilador se invoca con el comando
gcc.
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Para compilar ponemos la siguiente l´ınea en una terminal previamente ubicada en el
directorio que contiene nuestro archivo:
g++ programa.cpp -o programa.out
-o indica el nombre del archivo de salida el cual ser´a el ejecutable de nuestro proyecto.
Luegoparaejecutar,escribimossobrelal´ıneadecomandos:./programa.out yentonces
podremos ejecutar nuestro programa.
Cuandocreamospequen˜osprogramaslacompilacio´nde´estosesmuyf´acil,perocuandose
trabaja con proyectos grandes, con varios archivos fuente la compilacio´n resulta m´as dificil,
porloqueLinuxproporcionalautiler´ıamake deGNU,elcualbuscaunarchivomakedonde
encontrar´a toda la informaci´onque necesita para crear el ejecutable, si encuentra el archivo
busca la palabra makefile o Makefile, que son nombres predeterminados.
Losarchivosmakecontieneninformaci´onacercadelacompilacio´nyenlacedelprograma,
con una sintaxis muy especifica. Un makefile se define como una lista de normas y depen-
dencias consus correspondientescomandos paracrearobjetivos,utilizando dichas normasy
dependencias.
Un archivo Makefile es un archivo de texto en el cual se distinguen cuatro tipos ba´sicos
de declaraciones:
1. Comentarios: Al igual que en los programas, contribuyen a un mejor entendimiento
de las reglas definidas en el archivo.Los comentarios se inician con el caracter #, y se
ignora todo lo que continu´e despu´es de ella, hasta el final de l´ınea.
2. Variables: Se definen utilizando el siguiente formato:
nombre = dato
De esta forma, se simplifica el uso de los archivos Makefile. Para obtener el valor se
emplea la variable encerrada entre par´entesis y con el caracter $ al inicio, en este
caso todas las instancias de $(nombre) ser´an reemplazadas por datos. Por ejemplo, la
siguiente definici´on
SRC = main.c
origina la siguiente l´ınea:
gcc $ SRC
y ser´a interpretada como:
gcc main.c
Sin embargo,pueden contener m´as de un elemento. Por ejemplo:
objects = programa 1.o programa 2.o programa 3.o \ programa 4.o programa 5.o
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programa:$(objects) gcc -o programa $(objects)
Hay que notar que make hace distinci´on entre mayu´sculas y minu´sculas.
3. Reglas Expl´ıcitas:Estasle indicanamakequ´earchivosdependendeotros,as´ıcomo
los comandos requeridos para compilar un archivo en particular. Su formato es:
archivoDestino:archivosOrigen
Esta regla indica que, para crear archivoDestino, make debe ejecutar comandos sobre
los archivos archivosOrigen.Por ejemplo:
main: main.c funciones.h
gcc -o main main.c funciones.h
esto significa que, para crear el archivo de destino main, deben existir los archivos
main.c y funciones.h y adem´as debe ejecutar el comando:
gcc -o main main.c funciones.h
4. Reglas Impl´ıcitas:Sonsimilaresalasreglasexpl´ıcitas,peronoindicanloscomandos
aejecutar,sinoquemakeutilizalossufijos(extensionesdelosarchivos)paradeterminar
que comandos ejecutar. Por ejemplo:
funciones.o: funciones.c funciones.h
origina la siguiente l´ınea:
$(CC) $(CFLAGS) c funciones.c funciones.h
Existeunconjuntodevariablesqueseempleanparalasreglasimpl´ıcitas,yexistendos
categor´ıas: aquellas que son nombres de programas (como CC) y aquellas que tienen
los argumentos para los programas (como CFLAGS). Estas variables son provistas
y contienen valores predeterminados, sin embargo, pueden ser modificadas, como se
muestra a continuaci´on:
CC = gcc CFLAGS = -Wall -O2
En el primer caso, se ha indicado que el compilador que se empleara´ es gcc y sus
para´metros son -Wall -O2.
Este co´digo debe estar en un archivo llamado Makefile o makefile o tendriamos que
usar la opci´on -f que nos permite ubicarnos en el directorio ra´ız.
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Ejemplo de Makefile.
CPPFLAGS =
CPPLIBS =
main: Conjunto.o main.o
g++ -o main main.o Conjunto.o $(CPPLIGS)
Conjunto.o: Conjunto.cpp Conjunto.h
g++ $(CPPFLAGS) -c -o Conjunto.o Conjunto.cpp
main.o: Conjunto.h
g++ $(CPPFLAGS) -c -o main.o main.cpp
clean:
rm *.o main
Para ejecutar este archivo, escribimos sobre la linea de comandos: make, esta opci´on
nos creara´ el archivo de salida, que ser´a el ejecutable.
Esaqu´ıdondevienelaverdaderapruebadefuegodelprogramador:cuandolanzalaorden
de compilar y enlazar su programa.
Todoslosm´odulosinvolucradosenlospasosanteriores,compilador,analizadorsinta´ctico
yenlazadorpuedendetectarerroresennuestroco´digoymostrarlosmensajescorrespondien-
tes.
Estos errores son considerados solo de tres tipos:
1. De tiempo de compilacio´n.Se englobanaqu´ıloserroresdetectados por preprocesa-
dor, el analizador sinta´ctico y el propio compilador. Los hay meramente sinta´cticos.
2. De tiempo de enlazado. Son detectados por el enlazador. Por ejemplo una llamada
a funcio´n cuya definici´on no aparece por ninguna parte.
3. De tiempo de (runtime). Existe finalmente una u´ltima clase de errores: los que se
producen cuando se ejecuta el programa; son precisamente los m´as dif´ıciles de diag-
nosticar y verificar, sobre todo en aplicaciones grandes.
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1.3. Estructura de un programa en C++
Para darnos una idea chequemos el siguiente programa
//Mi primer programa en C++
# include <iostream>
using namespace std;
int main (){
count << "hello World";
return 0;
}
El programa anterior es t´ıpico de los programadores aprendices, el resultado de su im-
presio´n en pantalla es la frase:
”hello World”
Esunodelosm´assimplesprogramasquepuedenestarescritosenC++,peroyacontiene
los componentes fundamentales que todos los programas escritos en C + +. Vamos a ver
l´ınea por l´ınea en el co´digo lo que hemos escrito:
//Mi primer programa en C++
Setratade unal´ıneadecomentario.Todaslasl´ıneasquecomiencencondossignosbarra
se considerancomentariosy no tienen ningu´n efecto sobre elcomportamiento delprograma.
Elprogramadorpuede usar paraincluir breves explicacioneso alegacionesdentrodel co´digo
fuente en s´ı. En este caso, la l´ınea es una breve descripcio´n de lo que es nuestro programa.
# include <iostream>
Las l´ıneas que comienza con un s´ımbolo de sostenido # son directivas para el preproce-
sador. En este caso, la directiva # include <iostream>le dice al preprocesador que incluya
el iostream esta´ndar de archivo. Este archivo espec´ıfico (iostream) incluye las declaraciones
de la norma ba´sica de entrada y salida de la biblioteca de C++.
using namespace std;
Todosloselementosdelmodelode librer´ıade C++sedeclarandentrode loque se deno-
minaunespaciodenombres.Porlotanto,parapoderaccederasufuncionalidaddeclaramos
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con esta expresi´on que vamos a utilizar estas entidades. Esta l´ınea es muy frecuente en los
programas que utilizan la biblioteca esta´ndar, y de hecho ser´a incluido en la mayor´ıa de los
co´digos.
int main ()
Esta l´ınea se corresponde con el comienzo de la definici´on de la funcio´n principal. La
funcio´n principal es el punto por donde todos los programas inician su ejecucio´n, indepen-
dientemente de su ubicaci´on dentro del co´digo fuente. No importa si hay otras funciones
con otros nombres definidos antes o despu´es de las instrucciones que figuran dentro de esta
funcio´n,yaquepordefinici´onser´asiemprelaprimeraenserejecutada.Poresamismarazo´n,
es esencial que todos los programastenganuna funcio´n principal. Lo que se contiene dentro
de las llaves que delimitan la funcio´n es lo que hace cuando se ejecuta.
count <<"hello World";
Estal´ıneaesunadeclaraci´ondeC++,ent´erminossimplesesunaexpresi´onqueproduce
algu´n efecto. De hecho, esta declaraci´on lleva a cabo la u´nica acci´on que genera un efecto
visible en nuestro programa. Representa el flujo de salida y su objetivo es insertar una
secuencia de caracteres ( ”hello World”) en el flujo de salida esta´ndar (pantalla)
return 0;
Estadeclaraci´onhace que la funcio´n pricipaltermine.Un co´digode retornoes 0, cuando
lafuncio´nprincipalinterpretademanerageneralqueelprogramatrabaj´ocomoseesperaba,
sin ningu´n error durante su ejecucio´n. Esta es la forma m´as habitual para poner fin a un
programa C++ en la consola.
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1.4. Variables y Tipos de datos
Una variable es un espacio de memor´ıareservadoen el ordenadorparacontener valores
que pueden cambiar durante la ejecucio´n de un programa. Los tipos que se le asignen a
estas determinan co´mo se manipular´a la informaci´on contenida en ellas.
Cada variable necesita un identificador que la distingue de las dema´s. Un identificador
v´alidoesunasecuenciadeunaom´asletras,d´ıgitosoguionesbajos,recordandoquenodeben
coincidirconpalabrasreservadasdellenguaje,debencomenzarporunaletrayadem´astomar
en cuenta que C++ hace diferencia entre mayu´sculas y minu´sculas.
Las variables que se pueden presentar en un programa son de los siguientes tipos:
1. Variables Locales . Se definen solo en bloque en el que se vayan a ocupar, de esta
manera evitamos tener variables definidas que luego no se utilizan.
2. Variables Globales. No son lo m´as recomendable, pues su existencia atenta contra
la comprensio´n del co´digo y su encapsulamiento.
3. Variables est´aticas. Se tienen que inicializar en el momento en que se declaran, de
manera obligatoria.
Ahora hablemos de los tipos de datos que reconoce C++. Estos definen el modo en
que se usa el espacio (memoria) en los programas. Al especificar un tipo de datos, estamos
indicando al compilador como crear un espacio de almacenamiento en particular, y tambi´en
como manipular este espacio. Un tipo de dato define el posible rango de valores que una
variablepuede tomaralmomentode ejecucio´ndelprogramayalo largode todala vida u´til
del propio programa.
Los tipos de datos pueden ser predefinidos o abstractos. Un tipo de dato predefinido
es intr´ınsecamente comprendido por el compilador. En contraste, un tipo de datos definido
por el usuario es aquel que usted o cualquier otro programador crea como una clase, que
comu´nmente son llamados tipos de datos abstractos.
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Los tipos de datos m´as comunes en C++ son:
TipodeDato EspacioenMemoria Rango
unsigned char 8 bits 0 a 255
char 8 bits -128 a 127
short int 16 bits -32,768 a 32,767
unsigned int 32 bits 0 a 4,294,967,295
int 32 bits -2,147,483,648a 2,147,483,647
unsigned long 32 bits 0 a 4,294,967,295
enum 16 bits -2,147,483,648a 2,147,483,647
long 32 bits -2,147,483,648a 2,147,483,647
float 32 bits 3.4 x 10-38 a 3.4 x 10+38(6 dec)
double 64 bits 1.7 x 10-308 a 1.7*10+308(15dec
long double 80 bits 3.4 x 10-4932 a 1.1 x 10+4932
void sin valor
1.4.1. Conversi´on de Tipos
Cuandonuestroprogramacontieneoperacionesbinariasconoperandosdedistintostipos,
estosseconviertenauntipoencomu´n,engeneralparaconversionesexpl´ıcitasC++haceuso
delcasting, lo que nos permite tener m´as presicio´nen aquelloscasosenlos que elresultado
de la operacio´n no es un int y la variuable receptora s´ı lo es.
Algunas reglas que controlan estas conversiones son las siguientes:
1. Cualquier tipo entero pequen˜o como char o short ser´a convertido a int o unsigned int.
2. Si algu´n operando es de tipo long double, el otro se convertir´a a long double.
3. Si algu´n operando es de tipo double, el otro se convertira´ a double.
4. Si algu´n operando es de tipo float, el otro se convertir´a a float.
5. Si algu´n operando es de tipo unsigned long long, el otro se convertir´a a unsigned long
long.
6. Si algu´n operando es de tipo long long, el otro se convertir´a a long long.
7. Si algu´n operando es de tipo unsigned long, el otro se convertir´a a unsigned long.
8. Si algu´n operando es de tipo long, el otro se convertir´a a long.
9. Si algu´n operando es de tipo unsigned int, el otro se convertir´a a unsigned int.
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