Manual De C Para Principiantes 5l3t5u

) <s>. La sentencia for se puede escribir también como: ; while ( <e> ) { <s>;

; } 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 ) {

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if ( count == 4 ) start_engines(); if ( status() == WARNING ) break; printf("%d ", count ); } if ( count == 0 ){ launch(); printf("Shuttle launched\n"); } else { printf("WARNING condition received.\n"); printf("Count held at T - %d\n", count ); } } d2 () { int f; for ( f = 1; f <= 50; f++ ) { if ( f % 2 == 0 ) continue; printf("%d",f ); } }

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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 de 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 ... );

o int fact_i ( int v ); o int mayor ( int a, int b ); o int cero ( double a ); o long raiz ( long valor ); o void final_countdown ( void ); o 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; { ...

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} 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.

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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];

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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 '\0', 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:

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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 };

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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, 0, 0 }, { 0, 0, 0 }, 100,"Mercurio" };

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ÁMBITO 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.

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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. void contar ( void ) { static long cuenta = 0; cuenta++; printf("Llamada%ld veces\n", 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; }

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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 . 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 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 no se puede obtener su dirección, ya que está almacenada en un registro y no en memoria.

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Estructuras de las Tablas 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 %ld\n", edad ); *p = *p / 2;

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printf("La edad es %ld\n", edad ); } void imprimir_string ( char string[] ) { char *p; for ( p = string; *p != '\0'; 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 = %d\n", a, b ); }

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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...

o int f1(); función que devuelve un entero o int *p1; puntero a entero o int *f2(); función que devuelve un puntero a entero o int (*pf)(int); puntero a función que toma y devuelve un entero o int (*pf2)(int *pi); puntero a función que toma un puntero a entero y devuelve un entero

o int a[3]; vector de tres enteros o int *ap[3]; vector de tres punteros a entero o int *(ap[3]); vector de tres punteros a entero o int (*pa)[3]; puntero a vector de tres enteros o 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;

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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 kernel\n" #define MSG02 "SCI-I-STOP: Stopping system kernel\n" 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

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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.

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 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: Tipo d, i o u x X f e g E

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Descripción Entero decimal con signo Entero octal sin signo Entero decimal sin signo Entero hexadecimal sin signo (en minúsculas) Entero hexadecimal sin signo (en mayúsculas) Coma flotante en la forma [-]dddd.dddd Coma flotante en la forma [-]d.dddd e[+/-]ddd Coma flotante según el valor Como e pero en mayúsculas

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G c s % p

Como g pero en mayúsculas Un carácter Cadena de caracteres terminada en '\0' Imprime el carácter % Puntero

Los flags pueden ser los caracteres: Modificador Descripción + Siempre se imprime el signo, tanto + como Justifica a la izquierda el resultado, añadiendo espacios al final blank Si es positivo, imprime un espacio en lugar de un signo + # Especifica la forma alternativa En el campo width se especifica la anchura mínima de la forma: Modificador Descripción n Se imprimen al menos n caracteres. Se imprimen al menos n caracteres y si la salida es menor, se anteponen 0n ceros * La lista de parámetros proporciona el valor Hay dos modificadores de tamaño, para los tipos enteros: Modificador Descripción Imprime un l long Imprime un h short

entero entero

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, ...] );

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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); }

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