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Acerca de este documento
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Licencia de Uso
3
Índice
● Licencia de uso de este documento● Introducción al lenguaje C● El preprocesador● Variables, constantes y literales● Expresiones y Operadores● Punteros● Control de flujo● Funciones● Arrays● Cadenas de caracteres● Estructuras● Tipos combinados● Gestión de memoria dinámica● Ficheros y streams
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Introducción al lenguaje C
● Lenguaje compilado
● Lenguaje de nivel mediobajo
● “casesensitive”
● Especificaciones:– K&R (Dennis Ritchie and Brian Kernighan)
– ANSI C (X3.1591989) e ISO C
– C99
● Más información en:http://en.wikipedia.org/wiki/C_programming_language
Características generales
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Introducción al lenguaje C
Fases
Fuente
Precompilador
Fuenteprecompilado
Fuentecompilado
Compilador
Enlazador
EjecutableLibrería 1Librería 1
Librerías
.h,.c
GNU/Linux: .oMs: .obj
GNU/Linux: .a,.la,.soMs: .lib
Ms: .exe
Editor1. Edición
2. Precompilación
3. Compilación
4. Enlazamiento o Linkado
vim, emacs, eclipsenano, kate, gedit,...
cpp
gcc
ld
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Introducción al lenguaje C
● Claridad y facilidad de lectura:– Usar indentaciones
– Dejar espacios
– Ejemplos de malas prácticas:http://www.es.ioccc.org/main.html
● Sintaxis de estructura correcta. Palabras reservadas.
● Tipos de errores y avisos:– Error de compilación: el compilador indica un error y no llega a
compilar el fuente
– Warning: el compilador compila el fuente pero avisa de algo.
– Error de ejecución
– Errores de funcionalidad y/o diseño
Edición de ficheros fuente
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Introducción al lenguaje C
Estructura de un fichero fuente .c
int main (void)
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Introducción al lenguaje C
Tipo de líneas de un fichero fuente .c
● Instrucciones de precompilador: #
● Comentarios– 1 sola línea: //
– Más de 1 línea: entre /* y */
● Sentencias simples acabadas en ;
● Líneas no acabadas en ; (ej. sentencias if de una línea).
● Bloques de sentencias entre { y }
● Líneas vacías
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Introducción al lenguaje C
Estructura de un fichero cabecera .h
● Símbolos y macros de preprocesador
● Declaraciones de estructuras, uniones y enumeraciones
● Declaraciones typedef
● Declaraciones de funciones externas
● Declaraciones de variables globales
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El preprocesador
● Preprocesador = Precompilador
● Usos:– Incluir ficheros externos en compilación.
– Definir y reemplazar etiquetas y macros.
– Realizar compilaciones condicionales.Ej. un único fuente compilable para más de un sistema operativo
Introducción
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El preprocesador
● Sintaxis: líneas comienzan por #
● Algunos símbolos definidos: __DATE__, __FILE__, __LINE__, __TIME__
Sintaxis
Uso Sintaxis
Inclusión de ficherosexternos
#include < >#include “ “
Definición de símbolos ymacros
#define#undef
Condiciones #ifdef#ifndef#if expresión#elif expresión#else#endif
Operadores para #if y #elif defined && ||
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Sistemas numéricosy de caracteres
● Conceptos:– Conjunto de símbolos=base
– Tamaño de palabra.
– Rango de valores representables en un sistema de base B con N símbolos:
● Se pueden formar BN palabras● Los valores van de 0 a BN1
● Desbordamientos u overflow.
Sistemas numéricos
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Sistemas numéricosy de caracteres
● Bases más empleadas:– Personas: decimal (base 10)
– Ordenadores:● binario (2): 0, 1. Bit y byte. Valores negativos: en C complemento a 2
(“rueda”, ej. 100 binario =4 decimal, 111 binario=1 decimal)● hexadecimal (16): 0,1,...,9,A,B,C,D,E,F● octal (8): 0, 1,...,7
● Conversión entre sistemas (base 10 a binario y viceversa).
Sistemas numéricos
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Sistemas numéricosy de caracteres
● 1 byte = 8 bits
● 1 K = 1024
● 1 M = 1024 K
● 1 G = 1024 M
Equivalencias
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Sistemas numéricosy de caracteresTabla ASCII de caracteres
● Representación de 128 caracteres con 7 bits.– 33 no imprimibles
– 95 imprimibles. Ej. '0'=48,'A'=65. !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>? @ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_ `abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~
– No están ej. acentos ñ º ª
● Dualidad carácter – número y uso de tipo char
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Variables, Constantes y Literales
● Variables y constantes: son representaciones de una dirección de memoria en la que se guardará un dato o conjunto de datos de un tipo concreto.
● Conceptos básicos:– Dirección de memoria.
– Valor. Valor inicial. Cambio en tiempo de ejecución.
– Ámbito de acceso o zona del programa de validez.
Variables y Constantes
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Variables, Constantes y Literales
● Concepto de declaración:– Se reserva de espacio en memoria para almacenar el valor o
valores que representa.
– Especificación del ámbito y el tipo.
● Es obligatorio antes del uso.
● Si son variables locales a una función, se suelen declarar al principio de la misma (aunque no es estrictamente obligatorio).
Declaración de variables y constantes
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Variables, Constantes y Literales
● Sintaxis para la declaración:[<modificador>] <tipo_dato> <nombre_var>;
o bien:<tipo_dato> [<modificador>] <nombre_var>;
● Elementos:–
Declaración de variables y constantes
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Variables, Constantes y Literales
● Identificador o nombre
● Normas para identificadores:– 1er carácter: sólo ‘A’,…,’Z’, ’a’,…, ’z’, ‘_’, (‘$’ según versiones)
– Resto de caracteres: ‘A’,…,’Z’, ’a’,…, ’z’, ‘0’,..., ‘9’, ‘_’, (‘$’ según versiones)
– No se permiten palabras clave de C
● Por convenio (no obligatorio):– Las variables se escriben en minúsculas
– Las constantes se escriben en mayúsculas
– Si constan de varias palabras, van separadas por _
Identificadores
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Variables, Constantes y Literales
● El tipo de un dato especifica:– La naturaleza o uso de los datos que representa
– El nº de bytes que ocupa en memoria
– El rango de valores que puede contener
● Los tipos de datos pueden ser:– Predefinidos o propios del lenguaje C
– Combinados a partir de los definidos
– Definidos por quien programa
Tipos
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Variables, Constantes y Literales
● Números enteros
● Números reales
(Para ver los rangos, mirar /usr/include/limits.h)
Tipos de datos predefinidos en C
Palabra clave Tamaño (bytes) Rango
char 1 [-128, 127]
unsigned char 1 [0,255]
short 2 (>=2 según S.O.) [-32.768, 32.767]
unsigned short 2 (>=2 según S.O.) [0, 65.535]
int 4 (>=2 según S.O.) [-2.147.438.648, 2.147.438.647]
unsigned int 4 (>=2 según S.O.) [0, 232-1]
long 4 (>=4 según S.O.) [-2.147.438.648, 2.147.438.647]
unsigned long 4 (>=4 según S.O.) [0, 232-1]
Palabraclave
Tamaño(bytes)
Rango
float 4 [-3,4 * 1038, -1,18 * 10-38] 0 [1,18 * 10-38, 3,4 * 1038]
double 8 [-1,79 * 10308, -2,23 *10-308] 0 [1,79 * 10-308, 2,23 * 10308]
long double 12
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Variables, Constantes y Literales
● Otros
– Nota: void no representa un tipo como tal pero aplica a:● Funciones que no devuelven nada● Argumento para funciones que no tienen parámetros● Punteros
Tipos de datos predefinidos en C
Palabra clave Tamaño (bytes)
struct depende
union depende
[ ] depende
* 4 (según S.O.)
(bitfields) depende
enum depende
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Variables, Constantes y Literales
● Elemento sintáctico para indicar características como:– Ámbito. Si no se indica nada, en una declaración dentro de una
función indica ámbito local, y fuera de una función indica ámbito global.
– Si es constante o variable. Si no se indica nada es variable (no constante)
Modificadores
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Variables, Constantes y Literales
● const:– El valor es una constante en tiempo de ejecución
– Ámbito: idem que lo indicado
● static– En una declaración dentro de una función indica ámbito local, y:
● El valor se mantiene entre llamadas a la función.● El valor se inicializa a 0.
– En una declaración fuera de una función, indica ámbito de módulo.
● extern: Se emplea para referenciar a variables y constantes globales declaradas en otro fichero.
(Modificadores)
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Variables, Constantes y Literales
● Variables y Constantes locales– Ámbito: la función en la que se declaran– Valor inicial: si se usa static 0 y si no indeterminado
● Parámetros de una función– Ámbito: la función en la que se declaran– Valor inicial: el valor de la llamada
Clasificación de variables
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Variables, Constantes y Literales
● Variables y Constantes de módulo o fichero fuente– Ámbito: el fichero fuente– Valor inicial: 0
● Variables y Constantes globales– Ámbito: todo el programa, incluso distintos módulos– Valor inicial: 0
(Clasificación de variables)
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Variables, Constantes y Literales
● Concepto de Asignación: dar un valor a la variable.
● Sintaxis para la asignación:<nombre_var> = <valor>;
● La primera vez que se asigna un valor se llama “inicialización”. Hasta ese momento el valor de la variable es indeterminado.
● Puede inicializarse en la declaración. Sintaxis para la declaración con inicialización:[<modificador>] <tipo_dato> <nombre_var> = <valor>;
Asignación de variables
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Variables, Constantes y Literales
● No cambian de valor en tiempo de ejecución
● Definición de constantes:– En el preprocesador, mediante #define
– En el compilador, declarando una variable con el modificador const. Es obligatorio inicializarlas en la declaración. Ej:int const PI=3.14;
Constantes
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Variables, Constantes y LiteralesLiterales
Constante Representación Tipo Ejs
Númerosenteros
-Formato decimal-Formato octal: 0nn siendo nn cifras de 0 a 7-Formato hexadecimal: 0xnnnn... siendo nnnn...:0,...,9,a,...,f,A,...,F
int olong ('L')
35L047067L0xA40x123L
Númerosreales
-Formato decimal: M.N-Formato exponencial (equivalente a Mx 10N):MeN
double ofloat (‘f’ o‘F’).
3.045.6F2.4e3f
Caracteres Valor entre comillas simplesCaracteres no imprimibles: Secuencias de Escape
char 'a''\t'
Cadenasdecaracteres
Valor entre comillas doblesInternamente terminan en '\0'Caracteres no imprimibles: Secuencias de Escape
“\nKaixo\tama”
● Son las apariciones de números, caracteres y cadenas de caracteres.
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Variables, Constantes y LiteralesLiterales – secuencias de escape
Secuencia de Escape Carácter
\" "
\' '
\? ?
\\ \
\a BEL (timbre)
\b BS (backspace)
\f FF (form feed)
\n NL (newline)
\r CR (Carriage Return)
\t HT ( Horizontal Tab)
\v VT (Vertical Tab)
\0 NULL
● Las secuencias de escape son literales formados por parejas de caracteres donde el primer carácter es \ que tienen un significado especial.
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Funciones básicas de E/S
E S Comentarios
scanf printf Según formato
getchar putchar Carácter
gets puts Cadena
● (Más adelante se verán las funciones en profundidad)
● Funciones:
● Necesario:
#include <stdio.h>
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Funciones básicas de E/S
● Cadenas de formato para printf y scanf:
● Uso de & en scanf:– Sí para leer variables de tipo número o carácter
– No para leer contenidos de arrays o cadenas y se hace con el nombre del array o la cadena
Tipo Cadena Comentarios
char "%c” Con printf muestra el carácter del código ASCIIcorrespondiente
int “%d” o “%i” Con printf de char muestra el valor numérico delcódigo ASCII
long “%li”
float y double “%f”
Cadena “%s”
Puntero “%p”
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Funciones básicas de E/S
● En funciones con formato (printf, scanf) hacer corresponder el nº y tipo de parámetros al nº y tipos indicados con %
● En scanf usar adecuadamente &
Precauciones
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Expresiones y Operadores
Introducción
● Expresiones: combinación de operadores y operandos.
● Operadores: indican la operación a realizar para evaluar un valor.
● Operandos: variables y constantes
● Conversión de tipos de datos: implícita y explícita
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Expresiones y Operadores
Clasificación de operadores
Grupo Nº args
Aritméticos unarios expr++ expr-- ++expr --expr + -
binarios + - * / %
Aritméticos bits unarios ~
binarios >> << & | ^
Lógicos unarios !
binarios > < >= <= == !=&& ||
ternarios ?:
Asignación binarios = += -= *= /= %=
Asignación bits binarios >>= <<= &= |= ^=
Memoria unarios * &
binarios . -> [ ]
Otros unarios () (casting) sizeof
binarios ,
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Expresiones y Operadores
Operador sizeof
● Indica el tamaño en bytes ocupado por el operando, que puede ser:– una variable
– una constante literal
– una constante en tiempo de ejecución
– un tipo de dato; es obligatorio que el tipo esté entre ( )
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Expresiones y Operadores
Comentarios a operadores
● % sólo opera entre números enteros
● Operadores lógicos:
– Dan como resultado numérico 1 si es verdadero y 0 si es falso es.
– El operador ! aplicado a números da 1 si el argumento es distinto de 0 y 0 en caso contrario. Equivale a arg!=0
● () puede tener 3 usos: función, agrupación y casting.
● Operador coma ,: se usa para separar expresiones y el resultado es la última expresión. Poco empleado.
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Expresiones y Operadores
Precauciones
● No confundir = con ==. El operador = siempre devuelve el valor de la asignación.
● Cuidado con la precisión y los overflows o desbordamientos. Especialmente en el operador casting
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Expresiones y Operadores
Tabla de precedenciaGrupo Operador Dirección
Expresiones varias () [] . -> expr++ expr-- izda-a-dcha
Operadores unarios* & + - ! ~ ++expr --expr(typecast) sizeof() dcha-a-izda
Operadores binarios * / % izda-a-dcha+ ->> <<< > <= >=== !=&^|&&||
Operador ternario ?: dcha-a-izda
Asignación= += -= *= /= %= >>= <<= &=^= |= dcha-a-izda
Coma , izda-a-dcha
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Punteros
● Conceptos: dirección y contenido
● En una dirección de memoria puede haber uno de estos contenidos:– Datos: variables y constantes en tiempo de ejecución
– Código: funciones
● Puntero: tipo de dato que representa una dirección de memoria en la cual se almacena un dato o bien se encuentra una función
Concepto
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Punteros
● Se reserva memoria para almacenar una dirección (4 bytes).
● Sintaxis para la declaración:<tipo_apuntado> * <nombre_var_puntero>;
● Si <tipo_apuntado> es void, el puntero puede usarse para apuntar a una función, o para apuntar a cualquier tipo de dato.
Declaración
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Punteros
● Usos:– (Multiplicación)
– Declaración de puntero.
– Contenido de una dirección de memoria. El operando puede ser:● Una variable de tipo puntero● Una constante en tiempo de ejecución de tipo puntero● Un número entero (esté en una variable, constante en tiempo de
ejecución, o sea un literal) al que se hace un casting a puntero.
Operador *
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Punteros
● Usos:– (and lógico de bits)
– Dirección de memoria (donde hay una variable,...). El operando puede ser:● Una variable● Una constante en tiempo de ejecución● Una función● (Nunca un literal)
● Ejemplo: uso en función scanf
Operador &
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Punteros
● Operadores aritméticos +, , ++, : tienen en cuenta el tipo apuntado.
● Operadores de comparación (==,!=) entre punteros:– Comparan las direcciones de los punteros, pero no el contenido.
● Operador de asignación (=) entre punteros:– Copia una dirección en la otra, no los contenidos.
Operadores aritméticos, de comparación y asignación
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Punteros
● Acceso indebido a memoria: no se debe acceder a zonas de memoria no declaradas por el programa– Puede ocasionar errores graves en lectura, y muy graves en
escritura.
– No es un error detectado en tiempo de compilación
● Saber cuándo hay que usar &, * o ninguno de los anteriores
Precauciones
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Control de Flujo
● Condicionales: ejecutan una sola vez una o varias líneas de código dependiendo de una condición– if
– switch
● Repetitivas: ejecutan varias veces una o varias líneas de código dependiendo de una condición– while
– do – while
– for
Clasificación de sentencias
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Control de Flujo
● Sintaxis:
if (<expresión>) { <bloque sentencias ok>} [else { <bloque sentencias no ok>}]
Sentencia if
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Control de Flujo
● Sintaxis:switch (<expresión>) {
case <constante 1>:
[<bloque sentencias 1>
[break;]]
case <constante 2>:
[<bloque sentencias 2>
[break;]]
...
case <constante n>:
[<bloque sentencias n>
[break;]]
[default:
<bloque sentencias default>]
}
– Si no se indica break, se ejecuta el siguiente bloque siempre, aunque no se cumpla su condición case
Sentencia switch
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Control de Flujo
● Sintaxis while:
while (<expresión>) { <bloque sentencias ok>}
● Sintaxis do while:
do { <bloque sentencias>} while (<expresión>);
Sentencias while y do-while
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Control de Flujo
● Sintaxis:for ([<inicialización>];[<expresión>];[<actualización>])
{
<bloque sentencias>
}
● Funcionamiento:– 1) <inicialización>
– 2) La expresión se evalúa a verdadero o falso
– 3.a) Si <expresión> es verdadera se ejecuta el bloque, después se ejecuta <actualización> y finalmente se vuelve a 2)
– 3.b) Si <expresión> es falsa se termina
Sentencia for
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Control de Flujo
● Uso de <expresión>– En if, while, do while, for: se evalúa a verdadero o falso
– En switch: se compara con constantes enteras
● En if, while, do while, for si <bloque de sentencias> tiene sólo 1 línea no es necesario encerrarlo entre { }, e incluso se puede escribir todo en una línea.
● Claridad en la escritura:– Indentación
– Distintos lugares posibles de { }
● Posibilidad de anidamientos.
Resumen y Comentarios
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Control de Flujo
● Bucles infinitos para las sentencias repetitivas
● Si <bloque de sentencias> tiene más de 1 línea:– En if, while, do while, for es obligatorio el uso de { }
– En switch no es obligatorio lo anterior
● Anidamientos: ojo a indentaciones, else, {} y ;
● if y while no llevan ; después de la condición, a no ser que se ponga a propósito por algo
● Casos especiales de expresiones condicionales:– Si no es una expresión de comparación
– Uso de = en vez de ==
Precauciones
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Funciones
● Filosofía de programación modular:– Dividir problema complejo en problemas sencillos
– Razones:● Claridad● Facilidad de desarrollo● Facilidad de mantenimiento: detección de errores, modificaciones,...
Introducción
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Funciones
● Función: Bloque de sentencias que realizan una tarea de mayor o menor nivel (=más general o más concreta)
● Función que hace la llamada y función que es llamada
● Llamada una o, en general, más veces
● Resultado
● Parámetros o argumentos:– Formales: los de la declaración.
– Reales: los valores concretos pasados en tiempo de ejecución.
Conceptos
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Funciones
● En C:– Puede recibir o no parámetros concretos en cada llamada
– Puede devolver uno o ningún resultado
– Puede modificar los valores originales de los parámetros que recibe
– En un fichero fuente no puede haber más de una función con un mismo nombre
– Función especial: main
● 3 Sentencias de funciones:– Declaración, Definición, Llamada
Introducción
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Funciones
● Concepto: indicar al compilador y al enlazador:– El nombre de la función
– El tipo de dato que devuelve
– El nº y tipo de parámetros
– (El ámbito:)● static: local al fichero fuente; el nombre no se exporta al linker● extern: el código está en otro fichero
● Sinónimo: prototipo.
Declaración de Funciones
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Funciones
● Sintaxis:<tipo> <nombre funcion> ([lista de parámetros]);
– <tipo>: si no devuelve nada, se indica void
– <lista de parámetros>:● Tipos y, opcionalmente nombres (útil a nivel descriptivo, ej. caso de
funciones de librerías), separados por comas.● Si no recibe ningún parámetro, se puede indicar void
● Lugar para la declaración: antes de ser llamadas– Las funciones definidas por el usuario van antes del main
– Las funciones no definidas por el usuario (ej. las del sistema, otras librerías,...) van en un fichero .h.
Declaración de Funciones
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Funciones
● Concepto: programación del código o implementación
● Sintaxis:<tipo> <nombre funcion> ([lista de tipos y nombres de parámetros]){
[<declaración de variables locales a la función>]
[<sentencias de la función>][return <expresión>;]
}
Definición de Funciones
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Funciones
● Comentarios:– Primera línea semejante a la declaración. Diferencias:
● No termina en ;● Además de los tipos ha de incluir los nombres de los parámetros
● Lugar de la definición: suelen ir en el mismo fichero después del main, pero podrían estar:– En un fichero fuente .c aparte.
– En un fichero ya compilado (objeto o librería), ej. printf
Definición de Funciones
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Funciones
● Concepto: salto a la primera línea del código de la función
● Sintaxis:... <nombre funcion> ([lista de valores de parámetros]) ...
<lista de valores de parámetros>
– Separados por comas.
– Los valores reales en el momento de la llamada
– Pueden ser:
● Variables● Expresiones de variables y/o constantes
Llamadas a Funciones
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Funciones
● Lugares de la llamada: puede llamarse una o varias veces en el programa, siempre desde una función que puede ser:– La main
– Otra función
– La misma función: recursividad
Llamadas a Funciones
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Funciones
● Contexto = ámbito = zona del programa donde unas variables tienen sentido
● Se distinguen:– Contexto de la función desde la que se hace la llamada
– Contexto de la función llamada
● Los parámetros pasados a una función existen en ambos contextos:– En el de la función desde la que se llama y a la que se vuelve.
Pueden ser:● Variables● Expresiones de variables y/o constantes
– En el de la función llamada. Son idénticos a las variables locales
Contextos
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Funciones
● En el caso de que un parámetro sea una variable (no una expresión de variables y/o constantes), al volver al contexto de la función desde la que se llamó pueden ocurrir dos casos:
– Que el valor de la variable no se haya modificado en la función llamada
– Que el valor de la variable se haya modificado en la función llamada
Paso de parámetros
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Funciones
● Paso por valor:– Al volver no se ha modificado la variable original
– En la llamada se pasa su valor
● Por referencia– Al volver se ha modificado la variable original
– En la llamada se pasa la referencia o dirección de memoria en la que se encuentran
– Utilidad: para que una función calcule más de un valor (return sólo puede devolver, como mucho, un único valor)
Paso de parámetros
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Funciones
● Almacenamiento del contexto del punto desde el que se llama (posición de ejecución, entorno de variables locales) y de los valores de los argumentos
● Salto al nuevo punto de ejecución
● Creación de nuevo ámbito o contexto:
– Parámetros, como variables locales a la función
– Variables locales propias de la función● (Ejecución de sentencias de la función)
Sencuencia en la llamada a una función
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Funciones
● Almacenamiento del posible valor de retorno● Destrucción del contexto (variables locales) de la función llamada
● Vuelta (salto) al punto original de la ejecución
● Recuperación del valor devuelto por la función
● Recuperación del contexto de la función llamante
Sencuencia en la vuelta de una función
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Funciones
● Declaración con varias posibilidades:– int main (void)
– int main (int argc, char*argv[])
– Menos estándar: int main (int argc, char*argv[], char **envp)(envp: array de cadenas siendo el elemento final la cadena NULL)
● El valor de retorno se puede recoger desde el programa que hace la llamada en tiempo de ejecución.Ej. en bash, de la forma:echo $?
o bien:
a=$?
echo $a
Función especial: main
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Funciones
● Declaración:– Nombre
– Tipo del valor de retorno
– Nº y tipo de Parámetros
● Fichero(s) cabecera
● Objetivo y descripción
● Valor de retorno
● Observaciones
Documentación de una función
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Funciones
● Definición:– Conjunto de ficheros objeto (compilados), con funciones y/o
variables listas para ser enlazadas
– Paquetizados según un formato específico
● Clasificaciones:– Estándares o no; http://en.wikipedia.org/wiki/C_standard_library
– Programadas por el usuario o del sistema
Librerías
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Funciones
● Toda librería consta de:– Fichero .h: con declaraciones de funciones externas,...
(En GNU/Linux están en /usr/include)
– Fichero .o,.a,.la de código compilado(En GNU/Linux están en /usr/lib, ej. libc.a)
– Ficheros .c de código fuente. Importancia del Software libre
● Correspondencia de fichero compilado a fichero cabecera no siempre 1 a 1:
libm.a ............ math.h
libc.a ............. stdio.h, stdlib.h, string.h,...
Librerías
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Arrays
● Tipo de dato que representa un conjunto de datos de igual tipo, almacenados en posiciones contiguas de memoria
● Tiene una o varias dimensiones:– Unidimensionales (semejante avectores)
– Bidimensionales (semejante a matrices de 2 dimensiones)
– ...
– Multidimensionales
Concepto de Arrays
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Arrays
● Distinguir:– Nº máximo de elementos : no puede ser modificado
dinámicamente en tiempo de ejecución
– Nº de elementos inicializados
● Tamaño en bytes de un array =nº máximo de elementos x tamaño de cada elemento
Concepto de Arrays
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Arrays
● Disposición en memoria
● Sintaxis para la declaración:– Modalidad 1: sin inicialización
<tipo> <nombre_var_array> [num_elem];
– Modalidad 2: con inicialización. En este caso el nº de elementos es opcional:
<tipo> <nombre_var_array> [num_elem]={valor1, valor2,...};
<tipo> <nombre_var_array> []={valor1, valor2,...};
● En caso de indicar el nº de elementos, éste ha de ser una constante
Arrays unidimensionales
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Arrays
● Acceso a los elementos de un array:– Cada elemento se referencia como:<nombre_var_array> [<indice>]siendo <indice> un valor entre 0 y <num_elem>1
● Dualidad arraypuntero:– Los elementos de un array se pueden referenciar con notación de
puntero, de la forma:var_array + N ≡ &var_array[N]
– El nombre del array representa la dirección de memoria en la que se encuentra el primer elemento:
var_array ≡ &var_array[0]
Arrays unidimensionales
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Arrays
● Posibilidades:– Elementos del array uno a uno. Problema: muchos parámetros
– Array completo
● Array completo: por referencia– Pasando el nombre se pasa la dirección de todo el array.
– Los valores de los elementos del array pueden ser modificados dentro de la función
– Para informar a la función del nº de elementos, puede hacerse:● Empleando otro parámetro para la función● Usando constantes con igual valor en la función llamante y la función
llamada
Arrays unidimensionales como parámetros de funciones
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Arrays
● Sintaxis de la declaración de un array unidimensional como parámetro por referencia:– Con notación array:<tipo_func><nombre_func (...,<tipo> [],...);
– Con notación puntero:<tipo_func><nombre_func (...,<tipo> *,...);
Arrays unidimensionales como parámetros de funciones
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Arrays
● No se debe devolver un array como resultado de una función en el caso de que dicho array se haya declarado como variable local a la función, ya que al finalizar ésta la zona de memoria del array no es válida (se destruye el contexto de la función llamada).
● Otras formas:– Modificar por referencia un array pasado como parámetro desde la
función que hace la llamada.
– Devolver un puntero a una zona de memoria reservada dinámicamente dentro de la función.
Arrays unidimensionales como resultado de funciones
78
Arrays
● Disposición en memoria: primero filas y luego columnas
● Sintaxis para la declaración:– Modalidad 1: sin inicialización
<tipo> <nombre_var_array> [num_filas][num_cols];
– Modalidad 2: con inicialización. En este caso el nº de filas es opcional:
<tipo> <nombre_var_array> [num_filas][num_cols]={valor1, valor2,...};
<tipo> <nombre_var_array> [num_filas][num_cols]={array_u1, array_u2,...};
(siendo array_u1,... arrays unidimensionales de num_cols elementos)<tipo> <nombre_var_array> [][num_cols]={valor1, valor2,...};
<tipo> <nombre_var_array> [][num_cols]={array_u1, array_u2,...};
(siendo array_u1,... arrays unidimensionales de num_cols elementos)
Arrays bidimensionales
79
Arrays
● Sintaxis de acceso a los elementos de un array bidimensional:<nombre_var_array> [<indice_fila>][<indice_col>]
● Sintaxis de la declaración de un array bidimensional como parámetro por referencia: indicar el tamaño de todas las dimensiones menos la primera.<tipo_func><nombre_func (...,<tipo> [][num_cols],...);
Arrays bidimensionales
80
Arrays
● Operadores de comparación (==,!=) entre arrays:– Comparan las direcciones de los arrays, pero no el contenido.
– Para comparar los contenidos hay que emplear un bucle.
● Operador de asignación (=) entre arrays:– No es aplicable.
– Para hacer la copia de un array a otro hay que hacerlo elemento a elemento o mediante funciones de librería.
Operadores de comparación y asignación
81
Arrays
● Acceso indebido a memoria: no se debe acceder a zonas de memoria no declaradas por el programa,ej. en arrays, acceso a elementos más allá de <tamaño1>– Puede ocasionar errores graves en lectura, y muy graves en
escritura.
– No es un error detectado en tiempo de compilación
● Inicialización de arrays completos, de la forma { }: sólo en la declaración. Si no, elemento a elemento.
● Los elementos de un array declarado como variable local dentro de una función llamada, no son válidas a la vuelta en la función llamante.
Precauciones
82
Cadenas de caracteres
● Definición: es un array de caracteres que termina con el carácter '\0' (NULL).
● Una constante literal de cadena tiene dos posibles representaciones:– Entre “ “. El compilador reserva automáticamente un byte más
para el carácter final '\0'. Ej.“cadena”
– Caracteres entre { } siendo el último '\0'. Ej:{'c','a','d','e','n','a','\0'}
Introducción
83
Cadenas de caracteres
● No son un tipo predefinido en C. Hay dos posibilidades:– Array de char. En memoria:
char a[]=”kaixo”;
+---+---+---+---+---+---+a | k | a | i | x | o |\0 | +---+---+---+---+---+---+
– Puntero a char. En memoria:
char *p=”kaixo”; +---+ +---+---+---+---+---+---+p | * =====>| k | a | i | x | o |\0 | +---+ +---+---+---+---+---+---+
Declaración
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Cadenas de caracteres
● Array de char:– Se hace una reserva de memoria igual al nº de elementos indicado
en la longitud del array, o si ésta no se indica igual a la longitud de la cadena a la que se inicializa más uno.
– Sólo se puede igualar a una cadena constante en la inicialización. Más adelante no se puede igualar a otras cadenas, sean constantes o variables
● Puntero a char:– Se hace una reserva de memoria para almacenar el tamaño del
puntero, y otra para almacenar los caracteres igual que en el caso anterior.
– Se puede igualar a otras cadenas en cualquier momento.
– Si al declararlo se inicializa, su contenido no puede ser modificado
Declaración
85
Cadenas de caracteres
● Sin inicialización:char str[<longitud>];
● Con inicialización. En este caso la longitud es opcional:char str[<longitud>]=”cadena”;
char str[<longitud>]={'c','a','d','e','n','a','\0'};
char str[]=”cadena”;
char str[]={'c','a','d','e','n','a','\0'};
char str[]={num1,num2,...,,numN,0};
– En caso de indicarse <longitud>, se almacena ese nº de bytes, independientemente de que no coincida con la longitud de cadena+1
Sintaxis para la declaración como array de char
86
Cadenas de caracteres
● Sin inicialización:char *str;
● Con inicialización:char *str=”cadena”;
– No es posible modificar a posteriori el contenido.
– No es válida la sintaxis:
char *str={'c','a','d','e','n','a','\0'};
Sintaxis para la declaración como puntero a char
87
Cadenas de caracteres
● Operadores de comparación (==,!=) entre cadenas de caracteres:– Comparan las direcciones de los punteros, pero no el contenido.
– Para comparar los caracteres de las cadenas se debe emplear la función strcmp
● Operador de asignación (=) entre cadenas de caracteres:– Si una cadena se declara como array de char, no se puede igualar a
otra cadena (excepto en la inicialización a un literal string).
– Si una cadena se declara como char *:● Para copiar los caracteres de una cadena a otra no vale con igualar los
punteros que las designan. Hay que copiar caracter a caracter (ej. con un bucle o con la función strcpy).
● Si se iguala a un literal string después no puede variar su contenido.
Operadores de comparación y asignación
88
Cadenas de caracteres
● Declaradas en stdio.h:
– E/S en stdin y stdout: printf, scanf, puts, gets
– E/S en un stream: fprintf, fscanf, fputs, fgets
– E/S en otra cadena: sprintf, sscanf
● Declaradas en string.h:
– Longitud (nº de caracteres) de una cadena: strlen
– Copia de una cadena a otra: strcpy
– Concatenación de una cadena detrás de otra: strcat
– Comparación de dos cadenas: strcmp
– Búsqueda de en una cadena: strchr, strrchr, strstr
Funciones
89
Cadenas de caracteres
● Carácter '\0' final:– A nivel de almacenamiento, considerar un byte adicional para el
carácter '\0' final
– Diferenciar entre la longitud de la cadena (el nº de caracteres), y el nº de bytes ocupados
– Todas las funciones que operan sobre cadenas sólo se detienen (ej. strlen, sprintf, strcpy) cuando encuentran '\0'.
Precauciones
90
Cadenas de caracteres
● Memoria controlada:– No se puede modificar el contenido de una cadena de tipo puntero
a char si apunta a un literal.
– Gestión de memoria: al copiar una cadena a otra (sprintf, strcat, strcpy), hay que tener espacio previamente reservado en el destino. Posibles problemas:● Array demasiado corto.● Puntero sin reserva de espacio.
– La función gets es insegura porque no comprueba desbordamiento de buffers. Mejor usar fgets (ver tema de ficheros y streams).
Precauciones
91
Estructuras
● Tipo de dato que almacena un conjunto de datos de distinto tipo bajo un mismo nombre.
● Pasos para el empleo de estructuras:– Declaración de la estructura fuera de funciones, antes de usarla en
variables y funciones.
– Declaración de las variables de tipo struct y/o funciones que devuelvan tipo struct
Introducción
92
Estructuras
● Sintaxis para declarar la estructura:struct <nombre_estructura> {
<declaración [e inicialización] campo 1>;
<declaración [e inicialización] campo 2>;
...
<declaración [e inicialización] campo n>;
};
● Ha de hacerse fuera de y antes de la función donde se use (main u otras): variables o valor de retorno de ese tipo.
● Si se inicializa algún campo, queda inicializado por defecto para todas las variables de tipo estructura
Declaraciones
93
Estructuras
● Sintaxis para declarar variables y valores de retorno de funciones de tipo estructura:
struct <nombre_estructura> <variable>;
struct <nombre_estructura> <funcion> ...
Declaraciones
94
Estructuras
● Acceso a los campos de estructura:– Si es una variable de tipo estructura:
operador .
<nombre_variable_estructura>.<nombre_campo>
– Si es una variable de tipo puntero a estructura:operador >
<ptr_a_estructura> -> <nombre_campo>
Equivale a: (*<ptr_a_estructura>).<nombre_campo>
● Paso de parámetros de tipo estructuras a funciones:mejor pasar por referencia, en vez de por valor
Uso de estructuras
95
Estructuras
● Operadores de comparación (==,!=) entre variables de tipo struct: no son válidos, y hay que hacer una comparación campo a campo.
● Operador de asignación (=) entre estructuras: sí es posible copiar una variable de tipo estructura a otra del mismo tipo (internamente se produce una copia campo a campo), incluso aunque alguno de los campos sea de tipo array.
Operadores de comparación y asignación
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Tipos combinados
● Array de punteros
char *nombres[10];
● Array de estructuras
struct persona mi_clase[10];
● Estructura con tipos de campos variados:
struct alumna {
struct nom_ap1_ap2 identificador;float notas[10];char *mem_dinamica;
};
97
Tipos combinados
● En general útil para funciones con paso de parámetros por referencia
● Puntero a estructura:
struct persona * ptr_struct;
● Puntero a puntero. Como parámetro de una función se modificaría el valor de un puntero (no el contenido apuntado por el mismo).
int ** ptr_ptr;
● Puntero a array: su uso es infrecuente, y se emplea para pasar por referencia un array multidimensional con notación de puntero:
char (*ptr_a_array)[];
Puntero a ...
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Gestión de memoria dinámica
● Reserva estática:– En tiempo de compilación. Ej. arrays
– No puede modificarse el tamaño ni liberarse en tiempo de ejecución
● Reserva dinámica:– En tiempo de ejecución.
– Sí puede modificarse el tamaño de la reserva y liberarse en tiempo de ejecución
● Funciones:– Declaradas en malloc.h o en stdlib.h (con incluir uno es suficiente)
– Reserva: calloc, malloc, realloc
– Liberación: free
Introducción
99
Gestión de memoria dinámica
● Comprobar errores devueltos
● Liberar siempre lo reservado
Precauciones
100
Ficheros y streams
● Ficheros físicos: información almacenada en un dispositivo: disco (HD, CD, DVD), USB, memoria,...– Características: nombre, tamaño, ubicación, permisos, propietario
– Ubicación o path: en GNU/Linux directorios separados por '/'
● Fichero lógico: abstracción de un lenguaje de programación para acceder a los ficheros físicos.
Introducción
101
Ficheros y streams
● Contenido de los ficheros:– Caracteres ASCII, con líneas separadas. ('\n' en GNU/Linux)
– Caracteres no ASCII binarios (posiblemente contendrá caracteres ASCII). Ejs:● Audio, video, ejecutables● Texto formateado (rtf, openoffice,...)
● El contenido es independiente del nombre, ej. fichero1.dat, fichero.txt
Introducción
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Ficheros y streams
● Son los ficheros lógicos empleados en C: objetos para manejar ficheros y dispositivos.
● El tipo de un stream es: FILE*
● Definición en stdio.h. Otros símbolos:– NULL: 0
– EOF: 1 (end of file)
Streams
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Ficheros y streams
● Nombres de ficheros físicos
● Operaciones típicas:– Lectura y escritura. Caracteres ascii o binarios. Buffers de streams
– Desplazamiento. Indicador de posición.
● Abrir streams. Lo primero para trabajar con streams. Modos de apertura:– r, r+, w, w+, a, a+
– Diferenciación binario/ASCII: está definido en el estándar ANSI C, pero en los sistemas POSIX (GNU/Linux incluido) no hay distinción
● Indicadores de error y de fin de fichero
● Cerrar streams. Obligatorio para los streams abiertos.
Conceptos de streams
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Ficheros y streams
● Declaradas en stdio.h y stdio_ext.h (éste no es estándar)
● Streams:– E/S: contenido texto(=ASCII) o binario. Ver cuadro sinóptico
– Volcado de buffers de salida y entrada: fflush,__fpurge
– Abrir, cerrar y reasignar stream: fopen, fclose,freopen
– Indicadores de fin de fichero y error: feof, ferror, clearerr
– Desplazar y obtener indicador de posición: fseek, rewind, ftell
● Ficheros:
– Borrar, renombrar: remove, rename
Funciones
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Ficheros y streams
● Hay 3 streams especiales:
● Al ejecutar un programa ya están abiertos, y además de los dispositivos a los que están asignados por defecto, pueden ser redirigidos. Útiles en redirecciones y pipes.Ej. en bash:– programa >fichero1 <fichero2
– programa1 | programa 2 > fichero
– programa 2>fichero1
Streams predefinidos
Stream Definición Por defecto Valor
stdin Entrada estándar Teclado 0
stdout Salida estándar Pantalla 1
stderr Salida de errores Pantalla 2
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Ficheros y streams
Precauciones
● Comprobar errores devueltos
● Fijarse si la función de lectura o escritura opera sobre un fichero de texto o binario
● Fijarse si la función opera sobre un nombre de fichero o sobre un stream. En este caso, tener en cuenta el orden:– Abrir el stream antes de leer/escribir
– Cerrar el stream tras su uso, antes o después
● En funciones con formato (fprintf, fscanf,...) hacer corresponder el nº de parámetros al nº de %
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Referencias
● http://www.lysator.liu.se/c/
● http://www.faqs.org/faqs/Cfaq/faq/