Lenguaje C

C es un lenguaje de
programación de propósito general que ofrece
economía
sintáctica, control de flujo
y estructuras
sencillas y un buen conjunto de operadores. No es un lenguaje de
muy alto nivel y más bien un lenguaje
pequeño, sencillo y no está especializado en
ningún tipo de aplicación. Esto lo hace un lenguaje
potente, con un campo de aplicación ilimitado y sobre
todo, se aprende rápidamente. En poco tiempo, un
programador puede utilizar la totalidad del lenguaje.

Este lenguaje ha sido estrechamente ligado al sistema operativo
UNIX, puesto que
fueron desarrollados conjuntamente. Sin embargo, este lenguaje no
está ligado a ningún sistema operativo
ni a ninguna máquina concreta. Se le suele llamar lenguaje
de programación de sistemas debido a
su utilidad para
escribir compiladores y
sistemas
operativos, aunque de igual forma se puede desarrollar
cualquier tipo de aplicación.

La base del C proviene del BCPL, escrito por Martin
Richards, y del B escrito por Ken Thompson en 1970 para el primer
sistema UNIX en un DEC
PDP-7. Estos son lenguajes sin tipos, al contrario que el C que
proporciona varios tipos de datos.
Los tipos que ofrece son caracteres, números enteros y en
coma flotante, de varios tamaños. Además se pueden
crear tipos derivados mediante la utilización de punteros,
vectores,
registros y
uniones. El primer compilador de C fue escrito por Dennis Ritchie
para un DEC PDP-11 y escribió el propio sistema operativo
en C.Introducción al lenguaje C
(2).

La base del C proviene del BCPL, escrito por Martin
Richards, y del B escrito por Ken Thompson en 1970 para el primer
sistema UNIX en un DEC PDP-7. Estos son lenguajes sin tipos, al
contrario que el C que proporciona varios tipos de datos. Los tipos
que ofrece son caracteres, números enteros y en coma
flotante, de varios tamaños. Además se pueden crear
tipos derivados mediante la utilización de punteros,
vectores,
registros y
uniones. El primer compilador de C fue escrito por Dennis Ritchie
para un DEC PDP-11 y escribió el propio sistema operativo
en C.

C trabaja con tipos de datos
que son directamente tratables por el hardware de la
mayoría de computadoras
actuales, como son los caracteres, números y direcciones.
Estos tipos de datos pueden ser
manipulados por las operaciones
aritméticas que proporcionan las computadoras.
No proporciona mecanismos para tratar tipos de datos que no sean
los básicos, debiendo ser el programador el que los
desarrolle. Esto permite que el código
generado sea muy eficiente y de ahí el éxito
que ha tenido como lenguaje de desarrollo de
sistemas. No
proporciona otros mecanismos de almacenamiento de
datos que no sea el estático y no proporciona mecanismos
de entrada ni salida. Ello permite que el lenguaje
sea reducido y los compiladores de
fácil implementación en distintos sistemas. Por
contra, estas carencias se compensan mediante la inclusión
de funciones de
librería para realizar todas estas tareas, que normalmente
dependen del sistema operativo.

Originariamente, el manual de
referencia del lenguaje para el gran público fue el
libro de
Kernighan y Ritchie, escrito en 1977. Es un libro que
explica y justifica totalmente el desarrollo de
aplicaciones en C, aunque en él se utilizaban
construcciones, en la definición de funciones, que
podían provocar confusión y errores de programación que no eran detectados por el
compilador. Como los tiempos cambian y las necesidades
también, en 1983 ANSI establece el comité X3J11
para que desarrolle una definición moderna y comprensible
del C. El estándar está basado en el manual de
referencia original de 1972 y se desarrolla con el mismo
espíritu de sus creadores originales. La primera
versión de estándar se publicó en 1988 y
actualmente todos los compiladores utilizan la nueva
definición. Una aportación muy importante de ANSI
consiste en la definición de un conjunto de
librerías que acompañan al compilador y de las
funciones contenidas en ellas. Muchas de las operaciones
comunes con el sistema operativo se realizan a través de
estas funciones. Una colección de ficheros de
encabezamiento, headers, en los que se definen los tipos de datos
y funciones incluidas en cada librería. Los programas que
utilizan estas bibliotecas para
interactuar con el sistema operativo obtendrán un comportamiento
equivalente en otro sistema.

Capítulo 1.

Estructura básica de un programa en
C

La mejor forma de aprender un lenguaje es programando
con él. El programa
más sencillo que se puede escribir en C es el
siguiente:

main( )

{

}

Como nos podemos imaginar, este programa no hace nada,
pero contiene la parte más importante de cualquier
programa C y además, es el más pequeño que
se puede escribir y que se compile correctamente. En el se define
la función
main, que es la que ejecuta el sistema operativo al llamar a un
programa C. El nombre de una función C siempre va seguida
de paréntesis, tanto si tiene argumentos como si no. La
definición de la función está formada por un
bloque de sentencias, que esta encerrado entre llaves
{}.

Un programa algo más complicado es el
siguiente:

#include <stdio.h>

main( )

{

printf("Hola amigos!n");

}

Con el visualizamos el mensaje Hola amigos! en el
terminal. En la primera línea indica que se tengan en
cuenta las funciones y tipos definidos en la librería
stdio (standard input/output). Estas definiciones se encuentran
en el fichero header stdio.h. Ahora, en la función main se
incluye una única sentencia que llama a la función
printf. Esta toma como argumento una cadena de caracteres, que se
imprimen van encerradas entre dobles comillas " ". El
símbolo n indica un cambio de
línea.

Hay un grupo de
símbolos, que son tratados como
caracteres individuales, que especifican algunos caracteres
especiales del código ASCII. Los
más importantes son:

Un programa C puede estar formado por diferentes
módulos o fuentes. Es
conveniente mantener los fuentes de un
tamaño no muy grande, para que la compilación sea
rápida. También, al dividirse un programa en
partes, puede facilitar la legibilidad del programa y su
estructuración. Los diferentes fuentes son compilados de
forma separada, únicamente los fuentes que han sido
modificados desde la última compilación, y
después combinados con las librerías necesarias
para formar el programa en su versión
ejecutable.

Capítulo 2.

Tipos básicos y variables

Los tipos de datos básicos definidos por C son
caracteres, números enteros y números en coma
flotante. Los caracteres son representados por char, los enteros
por short, int, long y los números en coma flotante por
float y double. Los tipos básicos disponibles y su
tamaño son:

La palabra unsigned en realidad es un modificador
aplicable a tipos enteros, aunque si no se especifica un tipo se
supone int. Un modificador es una palabra clave de C que indica
que una variable, o función, no se comporta de la forma
normal. Hay también un modificador signed, pero como los
tipos son por defecto con signo, casi no se utiliza.

Las variables son
definidas utilizando un identificador de tipo seguido del nombre
de la variable. Veamos el siguiente programa:

#include <stdio.h>

main()

{

float cels, farh;

farh = 35.0;

cels = 5.0 * ( farh – 32.0 ) / 9.0;

printf("-> %f F son %f Cn", farh, cels );

}

En el programa anterior se definen dos variables
float, se asigna un valor a la
primera y se calcula la segunda mediante una expresión
aritmética. Las asignaciones en C también son una
expresión, por lo que se pueden utilizar como parte de
otra expresión, pero según que prácticas de
este tipo no son muy recomendables ya que reducen la legibilidad
del programa. En la instrucción printf, el símbolo
%f indica que se imprime un número en coma
flotante.

Hay un tipo muy importante que se representa por void
que puede significar dos cosas distintas, según su
utilización. Puede significar nada, o sea que si una
función devuelve un valor de tipo
void no devuelve ningún resultado, o puede significar
cualquier cosa, como puede ser un puntero a void es un puntero
genérico a cualquier tipo de dato. Más adelante
veremos su utilización.

Capítulo 3.

Funciones

Un programa C está formado por un conjunto de
funciones que al menos contiene la función main. Una
función se declara con el nombre de la función
precedido del tipo de valor que retorna y una lista de argumentos
encerrados entre paréntesis. El cuerpo de la
función está formado por un conjunto de
declaraciones y de sentencias comprendidas entre llaves. Veamos
un ejemplo de utilización de funciones:

#include <stdio.h>

#define VALOR 5

#define FACT 120

int fact_i ( int v )

{

int r = 1, i = 0;

while ( i <= v )

{

r = r * i;

i = i + 1;

}

return r;

}

int fact_r ( int v )

{

if ( v == 0 ) return 1;

else return v * fact_r(v-1);

}

main() {

int r, valor = VALOR;

if ( (r = fact_i(valor)) != fact_r(valor) )
printf("Codificación errónea!!.n");

else if ( r == FACT ) printf("Codificación
correcta.n");

else printf("Algo falla!!.n");

}

Se definen dos funciones, fact_i y fact_r, además
de la función main. Ambas toman como parámetro un
valor entero y devuelven otro entero. La primera calcula el
factorial de un número de forma iterativa, mientras que la
segunda hace lo mismo de forma recursiva.

Todas las líneas que comienzan con el
símbolo # indican una directiva del precompilador. Antes
de realizar la compilación en C se llama a un
precompilador cuya misión es
procesar el texto y
realizar ciertas sustituciones textuales. Hemos visto que la
directiva #include incluye el texto
contenido en un fichero en el fuente que estamos compilando. De
forma parecida, #define nombre texto sustituye todas las
apariciones de nombre por texto. Así, en el fuente, la
palabra VALOR se sustituye por el número 5.

El valor que debe devolver una función se indica
con la palabra return. La evaluación
de la expresión debe dar una valor del mismo tipo de dato
que el que se ha definido como resultado. La declaración
de una variable puede incluir una inicialización en la
misma declaración.

Se debe tener muy en cuenta que en C todos los
argumentos son pasados 'por valor'. No existe el concepto de paso
de parámetros 'por variable' o 'por referencia'. Veamos un
ejemplo:

int incr ( int v ) { return v + 1; }

main() {

int a, b;

b = 3;

a = incr(b);

/* a = 4 mientras que b = 3. No ha cambiado
después de la llamada. */

}

En el ejemplo anterior el valor del parámetro de
la función incr, aunque se modifique dentro de la
función, no cambia el valor de la variable b de la
función main. Todo el texto comprendido entre los
caracteres /* y */ son comentarios al programa y son ignorados
por el compilador. En un fuente C los comentarios no se pueden
anidar.

Capítulo 4.

Expresiones y operadores

Los distintos operadores permiten formar expresiones
tanto aritméticas como lógicas. Los operadores
aritméticos y lógicos son:

En estos operadores deben tenerse en cuenta la
precedencia de operadores y las reglas de asociatividad, que son
las normales en la mayoría de lenguajes. Se debe consultar
el manual de referencia para obtener una explicación
detallada. Además hay toda una serie de operadores
aritméticos con asignación, como pueden ser += y
^=.

En la evaluación
de expresiones lógicas, los compiladores normalmente
utilizan técnicas
de evaluación rápida. Para decidir si una
expresión lógica
es cierta o falsa muchas veces no es necesario evaluarla
completamente. Por ejemplo una expresión formada
<exp1> || <exp2>, el compilador evalúa primero
<exp1> y si es cierta, no evalúa <exp2>. Por
ello se deben evitar construcciones en las que se modifiquen
valores de
datos en la propia expresión, pues su comportamiento
puede depender de la implementación del compilador o de la
optimización utilizada en una compilación o en
otra. Estos son errores que se pueden cometer fácilmente
en C ya que una asignación es también una
expresión.

Debemos evitar: if (( x++ > 3 ) || ( x < y
))

y escribir en su lugar: x++; if (( x > 3 ) || ( x
< y ))

Hay un tipo especial de expresión en C que se
denomina expresión condicional y está representada
por los operadores ? : . Su utilización es como sigue:
<e> ? <x> : <y>. Se evalúa si e entonces
x; si no, y.

int mayor ( int a, int b ) {

return ( a > b ) ? TRUE : FALSE;

}

waste_time () {

float a, b = 0.0;

( b > 0.0 ) ? sin(M_PI / 8) : cos(M_PI /
4);

}

Capítulo 5.

Conversión de tipos

Cuando escribimos una expresión aritmética
a+b, en la cual hay variables o valores de
distintos tipos, el compilador realiza determinadas conversiones
antes de que evalúe la expresión. Estas
conversiones pueden ser para 'aumentar' o 'disminuir' la
precisión del tipo al que se convierten los elementos de
la expresión. Un ejemplo claro, es la comparación
de una variable de tipo int con una variable de tipo double. En
este caso, la de tipo int es convertida a double para poder realizar
la comparación.

Los tipos pequeños son convertidos de la forma
siguiente: un tipo char se convierte a int, con el modificador
signed si los caracteres son con signo, o unsigned si los
caracteres son sin signo. Un unsigned char es convertido a int
con los bits más altos puestos a cero. Un signed char es
convertido a int con los bits más altos puestos a uno o
cero, dependiendo del valor de la variable.

Para los tipos de mayor tamaño:

• Si un operando es de tipo double, el otro es
  convertido a double.
• Si un operando es de tipo float, el otro es
  convertido a float.
• Si un operando es de tipo unsigned long, el otro es
  convertido a unsigned long.
• Si un operando es de tipo long, el otro es convertido
  a long.
• Si un operando es de tipo unsigned, el otro es
  convertido a unsigned.
• Si no, los operandos son de tipo int.

Una variable o expresión de un tipo se puede
convertir explícitamente a otro tipo,
anteponiéndole el tipo entre paréntesis.

void cambio_tipo (void)

{

float a;

int b;

b = 10;

a = 0.5;

if ( a <=(float) b )

menor();

}

Capítulo 6.

Control de flujo

Sentencia if

La sentencia de control
básica es if (<e>) then <s> else <t>. En
ella se evalúa una expresión condicional y si se
cumple, se ejecuta la sentencia s; si no, se ejecuta la sentencia
t. La segunda parte de la condición, else <t>, es
opcional.

int cero ( double a )

{

if ( a == 0.0 )

return (TRUE);

else

return (FALSE);

}

En el caso que <e> no sea una expresión
condicional y sea aritmética, se considera falso si vale
0; y si no, verdadero. Hay casos en los que se deben evaluar
múltiples condiciones y únicamente se debe evaluar
una de ellas.

Setencia switch

Se puede programar con un grupo de
sentencias if then else anidadas, aunque ello puede ser farragoso
y de complicada lectura. Para
evitarlo nos puede ayudar la sentencia switch.

Su utilización es:

switch (valor) {

case valor1: <sentencias>

case valor2: <sentencias>

…

default: <sentencias>

}

Cuando se encuentra una sentencia case que concuerda con
el valor del switch se
ejecutan las sentencias que le siguen y todas las demás a
partir de ahí, a no ser que se introduzca una sentencia
break para salir de la sentencia switch. Por ejemplo:

ver_opcion ( char c )

{

switch(c){

case 'a': printf("Op An");

break;

case 'b': printf("Op Bn");

break;

case 'c':

case 'd': printf("Op C o Dn");

break;

default: printf("Op ?n");

}

}

Setencia while

Otras sentencias de control de flujo son las que nos
permiten realizar iteraciones sobre un conjunto de sentencias. En
C tenemos tres formas principales de realizar iteraciones. La
sentencia while (<e>) <s> es seguramente la
más utilizada. La sentencia, o grupo de sentencias
<s> se ejecuta mientras la evaluación de la
expresión <e> sea verdadera.

long raiz ( long valor )

{

long r = 1;

while ( r * r <= valor )

r++;

return r;

}

Una variación de la sentencia while es: do
<s> while ( <e> ); En ella la sentencia se ejecuta al
menos una vez, antes de que se evalúe la expresión
condicional.

Setencia for

Otra sentencia iterativa, que permite inicializar los
controles del bucle es la sentencia for ( <i>; <e>;
<p> ) <s>. La sentencia for se puede escribir
también como:

<i>;

while ( <e> ) {

<s>;

<p>;

}

El ejemplo anterior se podría escribir
como:

long raiz ( long valor )

{

long r;

for ( r = 1; r * r <= valor; r++ )

;

return r;

}

Break y Continue

Otras sentencias interesantes, aunque menos utilizadas
son break y continue. break provoca que se termine la
ejecución de una iteración o para salir de la
sentencia switch, como ya hemos visto. En cambio,
continue provoca que se comience una nueva iteración,
evaluándose la expresión de control. Veamos dos
ejemplos:

void final_countdown (void)

{

int count = 10;

while ( count–> 1 )

{

if ( count == 4 )

start_engines();

if ( status() == WARNING )

break;

printf("%d ", count );

}

if ( count == 0 ){

launch();

printf("Shuttle launchedn");

}

else

{

printf("WARNING condition received.n");

printf("Count held at T – %dn", count );

}

}

d2 ()

{

int f;

for ( f = 1; f <= 50; f++ ) {

if ( f % 2 == 0 )

continue;

printf("%d",f );

}

}

Capítulo 7.

Definición y prototipos de
funciones

Los programas
sencillos, como los ejemplo planteados hasta ahora, normalmente
no necesitan un nivel de estructuración elevado. Pero
cuando éstos crecen un poco necesitamos estructurarlos
adecuadamente para mantenerlos legibles, facilitar su mantenimiento
y para poder
reutilizar ciertas porciones de código. El mecanismo C que
nos permite esto son las funciones. Con los compiladores, los
fabricantes nos proporcionan un conjunto importante de funciones
de librería. A veces, nos puede interesar construir
nuestras propias librerías. Ya hemos utilizado funciones,
pero veamos cómo debemos definirlas.

Los prototipos de funciones son una característica clave de la
recomendación ANSI del C. Un prototipo es una
declaración que toma la forma:

tipo_resultado nombre_función (
tipo_parámetro nombre_parámetro … );

• int fact_i ( int v );
• int mayor ( int a, int b );
• int cero ( double a );
• long raiz ( long valor );
• void final_countdown ( void );
• int main ( int argc, char **argv );

Observando el prototipo de una función podemos
decir exactamente que tipo de parámetros necesita y que
resultado devuelve. Si una función tiene como argumento
void, quiere decir que no tiene argumentos, al igual que si el
resultado es void, no devuelve ningún valor.

En la vieja definición de Kernighan y Ritchie el
tipo que devolvía una función se declaraba
únicamente si era distinto de int. Similarmente, los
parámetros eran declarados en el cuerpo de la
función, en lugar de utilizar la lista de
parámetros. Por ejemplo:

mayor ( a, b )

int a;

int b;

{

…

}

Las funciones al viejo estilo se compilan correctamente
en muchos compiladores actuales. Por contra, proporcionan menos
información sobre sus parámetros y
errores que afecten al tipo de parámetros de llamada a las
funciones no pueden ser detectados automáticamente. Por
tanto, la declaración de una función debe
escribirse igual que su prototipo pero sin el punto y coma final.
El cuerpo de la función le sigue encerrado entre
llaves.

En un programa que esté formado por distintas
partes bien diferenciadas es conveniente utilizar
múltiples ficheros fuente. Cada fuente agrupa las
funciones semejantes, como por ejemplo en un compilador
podríamos tener un fuente para el análisis léxico, otro para el
sintáctico y otro para la generación de
código. Pero en un fuente necesitaremos funciones que se
han definido en otro. Para ello, escribiremos, un fichero de
cabecera (header), que contendrá las declaraciones que
podemos necesitar en otros fuente. Así, en el fuente que
implementa el analizador sintáctico pondremos una
línea #include "lexic.h". De esta forma al compilar el
módulo sintáctico tendremos todos los prototipos de
las funciones del léxico y el compilador podrá
detectar malas utilizaciones de las funciones allí
definidas.

Capítulo 8.

Construcción de tipos

Los datos del mundo real, normalmente no están
formados por variables escalares de tipos los tipos
básicos. Por ejemplo, nos puede interesar saber
cuántos módulos en C hemos escrito cada semana, a
lo largo del año. O también nos interesa tener los
datos de cada planeta del Sistema Solar,
masa, posición, velocidad y
aceleración, para un programa de simulación
de la ley de
gravitación de Newton. Para
resolver el primer caso, C nos permite declarar una variable que
sea de tipo vector. Para el segundo, podemos definir un registro para
cada elemento.

Un vector es una porción de memoria que es
utilizada para almacenar un grupo de elementos del mismo tipo Un
vector se declara: tipo nombre [tamaño];. Por ejemplo, int
modulo[52];. Aquí 'modulo' es un vector de 52 elementos
enteros.

main()

{

int f, modulo[52];

for ( f = 0; f< 52; f++ )

modulo[f] = 0;

…

}

Cada elemento de un vector es accedido mediante un
número de índice y se comporta como una variable
del tipo base del vector. Los elementos de un vector son
accedidos por índices que van desde 0 hasta N-1 para un
vector de N elementos. Los elementos de un vector pueden ser
inicializados en la misma declaración:

char vocal[5] = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u' };

float n_Bode[5] = { 0.4, 0.7, 1, 1.6, 2.8 };

También podemos definir vectores
multidimensionales. C no impone ninguna limitación al
número de dimensiones de un vector. Existe, en cambio, la
limitación del tamaño de memoria que
podamos utilizar en nuestro ordenador. Por ejemplo, para la
declaración de un vector multidimensional podemos
escribir:

int video[25][80][2];

El tamaño de la variable video es
proporcional al tamaño del tipo int y al tamaño de
cada dimensión. Existe un operador C que nos permite
obtener el tamaño de un tipo o de una variable. Este es
sizeof() y nos proporciona el tamaño en bytes.

if ( sizeof(video) == 80 * 25 * 2 * sizeof(int)
)

printf("OK!n");

else

printf("Algo no funciona.n");

Un tipo vector muy utilizado es la cadena de caracteres
(string). Si queremos asignar espacio para un string podemos
hacer:

char nombre[60], direccion[80];

Es un vector C pero con la particularidad de que el
propio lenguaje utiliza un carácter especial como marca de final de
string. Así en un vector de caracteres de tamaño N
podremos almacenar una cadena de N-1 caracteres, cuyo
último carácter estará en la posición
N-2 y la marca de final de
string en la N-1. Veamos un ejemplo:

char servei[6] = "SCI";

La posición 0 contiene el carácter 'S'; la
1 el 'C'; la 2 el 'I'; la 3 el '', marca de final de string. El
resto de componentes no están definidas. En la
inicialización de strings no se debe indicar el final; ya
lo hace el compilador. Para la manipulación de cadenas de
caracteres ANSI proporciona el fichero string.h que contiene las
declaraciones de un conjunto de funciones proporcionadas con la
librería del compilador.

Un registro agrupa
distintos tipos de datos en una misma estructura.
Los registros son definidos de la forma:

struct nombre{ lista de declaraciones };

Los campos de cada registro pueden ser tipos
básicos u otros registros. Por ejemplo:

struct planeta {

struct 3D r, v, a;

double masa;

char nom[10];

};

struct 3D {

double x,y,z;

};

Los campos de cada registro son accesibles mediante el
nombre del registro seguido de punto y el nombre del campo, como
por ejemplo venus.r.x = 1.0;. Cada campo se comporta como lo hace
su tipo básico. C no proporciona mecanismos de
inicialización, ni copia de registros, por lo que debe ser
el programador el que los implemente.

A veces los datos se ajustan a series ordenadas en las
cuales un elemento sigue, o precede, a otro. Un caso
típico son los días de la semana. Si se desea
realizar iteraciones con los días de la semana una forma
es, por ejemplo, asignar un número a cada día con
#define. C proporciona un mecanismo compacto para realizar esto;
son las enumeraciones. Una enumeración toma la forma: enum
nombre { lista de elementos };. Veamos un ejemplo:

void planning ( void )

{

enum diasemana {lunes, martes, miercoles,

jueves, viernes, sabado, domingo };

int dia;

for ( dia = lunes; dia <= viernes; dia++ )

trabajar(dia);

if ( dia == sabado )

salir();

}

A cada elemento de la enumeración se le asigna un
valor consecutivo, comenzando por 0. Si se desea que el valor
asignado sea distinto se puede hacer de la siguiente
forma:

enum puntos { t_6_25 = 3, t_zona = 2, t_libre = 1
};

Muchas veces es conveniente renombrar tipos de datos
para que la escritura del
programa se nos haga más sencilla y la lectura
también. Esto se puede conseguir con la palabra typedef.
Con ella damos un nombre a cierto tipo, o combinación de
ellos.

typedef struct planeta PLANETA;

PLANETA mercurio, venus, tierra,
marte;

Al igual que podemos inicializar las variables de tipos
básicos en la misma declaración, también lo
podemos hacer con los registros. Los valores de
cada campo de un registro van separados por comas y encerrados
entre llaves.

PLANETA mercurio = {{ 0.350, 0, 0 },

{ 0, 0, 0 },

{ 0, 0, 0 },

100,"Mercurio" };

Capítulo 9.

Ambito de funciones y variables.

El ámbito, o visibilidad, de una variable nos
indica en que lugares del programa está activa esa
variable. Hasta ahora, en los ejemplos que hemos visto, se han
utilizado variables definidas en el cuerpo de funciones. Estas
variables se crean en la memoria del
ordenador cuando se llama a la función y se destruyen
cuando la función termina de ejecutarse. Es necesario a
veces, que una variable tenga un valor que pueda ser accesible
desde todas las funciones de un mismo fuente, e incluso desde
otros fuentes.

En C, el ámbito de las variables depende de
dónde han sido declaradas y si se les ha aplicado
algún modificador. Una variable definida en una
función es, por defecto, una variable local. Esto es, que
sólo existe y puede ser accedida dentro de la
función. Para que una variable sea visible desde una
función cualquiera del mismo fuente debe declararse fuera
de cualquier función. Esta variable sólo
será visible en las funciones definidas después de
su declaración. Por esto, el lugar más común
para definir las variables globales es antes de la
definición de ninguna función. Por defecto, una
variable global es visible desde otro fuente. Para definir que
existe una variable global que está definida en otro
fuente tenemos que anteponer la palabra extern a su
declaración. Esta declaración únicamente
indica al compilador que se hará referencia a una variable
declarada en un módulo distinto al que se
compila.

Las variables locales llevan implícito el
modificador auto. Este indica que se crean al inicio de la
ejecución de la función y se destruyen al final. En
un programa sería muy ineficiente en términos de
almacenamiento
que se crearan todas las variables al inicio de la
ejecución. Por contra, en algunos casos es deseable. Esto
se consigue anteponiendo el modificador static a una variable
local. Si una función necesita una variable que
únicamente sea accedida por la misma función y que
conserve su valor a través de sucesivas llamadas, es el
caso adecuado para que sea declarada local a la función
con el modificador static. El modificador static se puede aplicar
también a variables globales. Una variable global es por
defecto accesible desde cualquier fuente del programa. Si, por
cualquier motivo, se desea que una de estas variables no se
visible desde otro fuente se le debe aplicar el modificador
static. Lo mismo ocurre con las funciones. Las funciones
definidas en un fuente son utilizables desde cualquier otro. En
este caso conviene incluir los prototipos de las funciones del
otro fuente. Si no se desea que alguna función pueda ser
llamada desde fuera del fuente en la que está definida se
le debe anteponer el modificador static.z

void contar ( void )

{

static long cuenta = 0;

cuenta++;

printf("Llamada%ld vecesn", cuenta );

}

Un modificador muy importante es const. Con él se
pueden definir variables cuyo valor debe permanecer constante
durante toda la ejecución del programa. También se
puede utilizar con argumentos de funciones. En esta caso se
indica que el argumento en cuestión es un parámetro
y su valor no debe ser modificado. Si al programar la
función, modificamos ese parámetro, el compilador
nos indicará el error.

#define EULER 2.71828

const double pi = 3.14159;

double lcercle (const double r )

{

return 2.0 * pi * r;

}

double EXP ( const double x )

{

return pow (EULER, x );

}

double sinh (const double x )

{

return (exp(x) – exp(-x)) / 2.0;

}

Debemos fijarnos que en el ejemplo anterior pi es una
variable, la cual no podemos modificar. Por ello pi sólo
puede aparecer en un único fuente. Si la definimos en
varios, al linkar el programa se nos generará un error por
tener una variable duplicada. En el caso en que queramos acceder
a ella desde otro fuente, debemos declararla con el modificador
extern.

Otro modificador utilizado algunas veces es el register.
Este modificador es aplicable únicamente a variables
locales e indica al compilador que esta variable debe ser
almacenada permanentemente en un registro del procesador del
ordenador. Este modificador es herencia de los
viejos tiempos, cuando las tecnologías de
optimización de código no estaban muy desarrolladas
y se debía indicar qué variable era muy utilizada
en la función. Hoy en día casi todos los
compiladores realizan un estudio de qué variables locales
son las más adecuadas para ser almacenadas en registros, y
las asignan automáticamente. Con los compiladores modernos
se puede dar el caso de que una declaración register
inadecuada disminuya la velocidad de
ejecución de la función, en lugar de aumentarla.
Por ello, hoy en día, la utilización de este
modificador está en desuso, hasta el punto de que algunos
compiladores lo ignoran. Se debe tener en cuenta que de una
variable declarada como register no se puede obtener su dirección, ya que está almacenada en
un registro y no en memoria.

Capítulo 10.

Punteros

Cada variable de un programa tiene una dirección en la memoria del
ordenador. Esta dirección indica la posición del
primer byte que la variable ocupa. En el caso de una estructura es
la dirección del primer campo. En los ordenadores actuales
la dirección de inicio se considera la dirección
baja de memoria. Como en cualquier caso las variables son
almacenadas ordenadamente y de una forma predecible, es posible
acceder a estas y manipularlas mediante otra variables que
contenga su dirección. A este tipo de variables se les
denomina punteros.

Los punteros C son el tipo más potente y
seguramente la otra clave del éxito del lenguaje. La
primera ventaja que obtenemos de los punteros es la posibilidad
que nos dan de poder tratar con datos de un tamaño
arbitrario sin tener que moverlos por la memoria. Esto puede
ahorrar un tiempo de
computación muy importante en algunos tipos
de aplicaciones. También permiten que una función
reciba y cambie el valor de una variable. Recordemos que todas
las funciones C únicamente aceptan parámetros por
valor. Mediante un puntero a una variable podemos modificarla
indirectamente desde una función cualquiera.

Un puntero se declara de la forma: tipo
*nombre;

float *pf;

PLANETA *pp;

char *pc;

Para manipular un puntero, como variable que es, se
utiliza su nombre; pero para acceder a la variable a la que
apunta se le debe preceder de *. A este proceso se le
llama indirección. Accedemos indirectamente a una
variable. Para trabajar con punteros existe un operador, &,
que indica 'dirección de'. Con él se puede asignar
a un puntero la dirección de una variable, o pasar como
parámetro a una función.

void prueba_puntero ( void ) {

long edad;

long *p;

p = &edad;

edad = 50;

printf("La edad es %ldn", edad );

*p = *p / 2;

printf("La edad es %ldn", edad );

}

void imprimir_string ( char string[] ) {

char *p;

for ( p = string; *p != ''; p++ )

imprimir_char(*p);

}

Definimos un vector de N_PLA componentes de tipo
PLANETA. Este tipo está formado por un registro. Vemos que
en la función de inicialización del vector el
puntero a la primera componente se inicializa con el nombre del
vector. Esto es una característica importante de C. La
dirección de la primera componente de un vector se puede
direccionar con el nombre del vector. Esto es debido a que en la
memoria del ordenador, los distintos elementos están
ordenados de forma ascendente. Así, SSolar se puede
utilizar como &SSolar[0]. A cada iteración llamamos a
una función que nos inicializará los datos de cada
planeta. A esta función le pasamos como argumento el
puntero a la componente en curso para que, utilizando la
notación ->, pueda asignar los valores
adecuados a cada campo del registro. Debemos fijarnos en el
incremento del puntero de control de la iteración, p++.
Con los punteros se pueden realizar determinadas operaciones
aritméticas aunque, a parte del incremento y decremento,
no son muy frecuentes. Cuando incrementamos un puntero el
compilador le suma la cantidad necesaria para que apunte al
siguiente elemento de la memoria. Debemos fijarnos que esto es
aplicable sólo siempre que haya distintas variables o
elementos situados consecutivamente en la memoria, como ocurre
con los vectores.

De forma similar se pueden utilizar funciones que tengan
como parámetros punteros, para cambiar el valor de una
variable. Veamos:

void intercambio ( void ) {

int a, b;

a = 1;

b = 2;

swap( &a, &b );

printf(" a = %d b = %dn", a, b );

}

void swap ( int *x, int *y ) {

int tmp;

tmp = *x;

*x = *y;

*y = tmp;

}

La sintaxis de C puede, a veces, provocar
confusión. Se debe distinguir lo que es un prototipo de
una función de lo que es una declaración de una
variable. Así mismo, un puntero a un vector de punteros,
etc…

• int f1(); función que devuelve un
  entero
• int *p1; puntero a entero
• int *f2(); función que devuelve un puntero a
  entero
• int (*pf)(int); puntero a función que toma y
  devuelve un entero
• int (*pf2)(int *pi); puntero a función que
  toma un puntero a entero y devuelve un entero
• int a[3]; vector de tres enteros
• int *ap[3]; vector de tres punteros a
  entero
• int *(ap[3]); vector de tres punteros a
  entero
• int (*pa)[3]; puntero a vector de tres
  enteros
• int (*apf[5])(int *pi); vector de 5 punteros a
  función que toman un puntero a entero y devuelven un
  entero.

En los programas que se escriban se debe intentar evitar
declaraciones complejas que dificulten la legibilidad del
programa. Una forma de conseguirlo es utilizando typedef para
redefinir/renombrar tipos.

typedef int *intptr;

typedef intptr (*fptr) ( intptr );

fptr f1, f2;

Capítulo 11.

El Preprocesador.

El preprocesador es una parte del compilador que se
ejecuta en primer lugar, cuando se compila un fuente C y que
realiza unas determinadas operaciones, independientes del propio
lenguaje C.
Estas operaciones se realizan a nivel léxico y son la
inclusión de otros textos en un punto del fuente, realizar
sustituciones o eliminar ciertas partes del fuente. Debemos tener
en cuenta que el preprocesador trabaja únicamente con el
texto del fuente y no tiene en cuenta ningún aspecto
sintáctico ni semántico del lenguaje.

El control del preprocesador se realiza mediante
determinadas directivas incluidas en el fuente. Una directiva es
una palabra que interpreta el preprocesador, que siempre va
precedida por el símbolo # y que está situada a
principio de línea.

La directiva #define se utiliza para definir una macro.
Las macros
proporcionan principalmente un mecanismo para la
sustitución léxica. Una macro se define de la forma
#define id secuencia. Cada ocurrencia de id en el fuente es
sustituida por secuencia. Puede definirse una macro sin una
secuencia de caracteres. Una macro se puede "indefinir" mediante
la directiva #undef.

#define MSG01 "SCI-I-START: Starting system
kerneln"

#define MSG02 "SCI-I-STOP: Stopping system
kerneln"

void print_msg ( void ) {

if ( check_state() == START ) printf(MSG01);

else printf(MSG02);

}

El estado de una
macro, si está definida o no, se puede comprobar mediante
las directivas #ifdef y #ifndef. Estas dos directivas se deben
completar con una #endif y, el texto comprendido entre ambas es
procesado si la macro está definida. Todas las directivas
deben ser completadas en el mismo fuente y pueden ser
anidadas.

#ifndef M_PI

#define M_PI 3.1415927

#endif

El preprocesador nos permite también incluir
también otros ficheros en un fuente C. Esto se consigue
con la directiva #include. Esta puede tomar tres formas: #include
, #include "fichero" y #include macro. La diferencia entre la
primera y la segunda está en el lugar dónde se
buscará el fichero en cuestión. Normalmente se
utiliza la primera para ficheros proporcionados por la
librería del compilador y la segunda para ficheros creados
por el programador.

Capítulo 12.

Funciones de entrada/salida.

En este apartado y los siguientes vamos a ver algunas de
las funciones más importantes que nos proporcionan las
librerías definidas por ANSI y su utilización. Como
hemos visto hasta ahora, el lenguaje C
no proporciona ningún mecanismo de comunicación ni con el usuario ni con el
sistema operativo. Ello es realizado a través de las
funciones de librería proporcionadas por el
compilador.

El fichero de declaraciones que normalmente más
se utiliza es el stdio.h. Vamos a ver algunas funciones definidas
en él.

Una función que ya hemos utilizado y que, ella y
sus variantes, es la más utilizadas para la salida de
información es printf. Esta permite dar
formato y enviar datos a la salida estándar del sistema
operativo.

#include <stdio.h>

int printf ( const char *format [, argumentos, …]
);

Acepta un string de formato y cualquier número de
argumentos. Estos argumentos se aplican a cada uno de los
especificadores de formato contenidos en format. Un especificador
de formato toma la forma %[flags][width][.prec][h|l] type. El
tipo puede ser:

Los flags pueden ser los caracteres:

En el campo width se especifica la anchura mínima
de la forma:

Hay dos modificadores de tamaño, para los tipos
enteros:

Otra función similar a printf pero para la
entrada de datos es scanf. Esta toma los datos de la entrada
estándar del sistema operativo. En este caso, la lista de
argumentos debe estar formada por punteros, que indican
dónde depositar los valores.

#include <stdio.h>

int scanf ( const char *format [, argumentos, …]
);

Hay dos funciones que trabajan con strings. La primera
lee un string de la entrada estándar y la segunda lo
imprime en el dispositivo de salida estándar.

#include <stdio.h>

char *gets ( char *s );

int puts ( char *s );

También hay funciones de lectura y
escritura de
caracteres individuales.

#include <stdio.h>

int getchar ( void );

int putchar ( int c );

Veamos, por ejemplo, un programa que copia la entrada
estándar a la salida estándar del sistema
operativo, carácter a carácter.

#include <stdio.h>

main()

{

int c;

while ( (c = getchar()) != EOF )

putchar(c);

}

Autor:

Richard A. Sequera A.