Introducción

Bien, aquellos que hayáis seguido el curso desde sus comienzos, en septiembre de 2000, conocéis la trayectoria y la evolución que ha tenido. El curso está ya muy avanzado, parecía imposible al principio, pero ya están tratados la mayor parte de los temas sobre C++.

Lo que queda de comentar sobre C++ se reduce a un único tema: asm, y algo sobre el modificador explicit. Actualmente estoy haciendo un repaso a fondo y añadiendo más ejercicios y ejemplos.

Sigo esperando que este curso anime a los nuevos y futuros programadores autodidactas a incorporarse a esta gran y potente herramienta que es el C++, ese era el objetivo original y sigo manteniéndolo.

No he pretendido ser original, (al menos no demasiado), como dije que haría, he consultado libros, tutoriales, revistas, listas de correo, news, páginas web... En fin, cualquier fuente de datos que he podido, con el fin de conseguir un buen nivel. Espero haber conseguido mi objetivo, y seguiré completando explicaciones sobre todo aquello que lo requiera. Espero que haya resultado ser un texto ameno, me gustaría que nadie se aburra leyendo el curso.

Pretendo también (y me gustaría muchísimo), que el curso siga siendo interactivo, propondré problemas, cuya resolución pasará a ser parte del curso. Además se añadirán las preguntas que vaya recibiendo, así como sus respuestas. Y en la lista de correo podremos discutir sobre los temas del curso entre todos aquellos que lo sigan.

He intentado que los ejemplos que ilustran cada capítulo corran en cualquier versión de compilador, sin embargo, he de decir que yo he usado el compilador Dev-C++ de Bloodshed en modo consola. Este compilador, está pensado para hacer programas en Windows. De modo que aprovecho para aclarar que los programas de Windows tienen dos modos de cara al usuario:

• El modo consola simula el funcionamiento de una ventana MS-DOS, trabaja en modo de texto, es decir, la ventana es una especie de tabla en la que cada casilla sólo puede contener un carácter. El modo consola de Windows no permite usar gráficos de alta resolución. Pero esto no es una gran pérdida, pues como veremos, ni C ni C++ incluyen manejo de gráficos de alta resolución. Esto se hace mediante librerías externas no estándar.
• El otro modo es el GUI, Interfaz Gráfico de Usuario. Es el modo tradicional de los programas de Windows, con ventanas, menús, iconos, etc. La creación de este tipo de programas se explica en otro curso de este mismo sitio, y requiere el conocimiento de la librería de funciones Win API32.

Para aquellos de vosotros que programéis en otros entornos como Linux, Unix o Mac, he de decir que no os servirá el compilador Dev-C++, ya que está diseñado especialmente para Windows. Pero esto no es un problema serio, todos los sistemas operativos disponen de compiladores de C++ que soportan la norma ANSI, sólo menciono Dev-C++ y Windows porque es el entorno en el que yo, me muevo actualmente.

Además intentaré no salirme del ANSI, es decir del C++ estándar, así que no es probable que surjan problemas con los compiladores.

De nuevo aprovecho para hacer una aclaración. Resumidamente, el ANSI define un conjunto de reglas. Cualquier compilador de C o de C++ debe cumplir esas reglas, si no, no puede considerarse un compilador de C o C++. Estas reglas definen las características de un compilador en cuanto a palabras reservadas del lenguaje, comportamiento de los elementos que lo componen, funciones externas que se incluyen, etc. Un programa escrito en ANSI C o en ANSI C++, podrá compilarse con cualquier compilador que cumpla la norma ANSI. Se puede considerar como una homologación o etiqueta de calidad de un compilador.

Todos los compiladores incluyen, además del ANSI, ciertas características no ANSI, por ejemplo librerías para gráficos. Pero mientras no usemos ninguna de esas características, sabremos que nuestros programas son transportables, es decir, que podrán ejecutarse en cualquier ordenador y con cualquier sistema operativo.

Este curso es sobre C++, con respecto a las diferencias entre C y C++, habría mucho que hablar, pero no es este el momento adecuado. Si sientes curiosidad, consulta la sección de preguntas frecuentes. Pero para comprender muchas de estas diferencias necesitarás cierto nivel de conocimientos de C++.

Los programas de ejemplo que aparecen en el texto están escritos con la fuente courier y en color azul con el fin de mantener las tabulaciones y distinguirlos del resto del texto. Cuando sean largos se incluirá también un fichero con el programa, que se podrá descargar directamente.

Cuando se exponga la sintaxis de cada sentencia se adoptarán ciertas reglas, que por lo que sé son de uso general en todas las publicaciones y ficheros de ayuda. Los valores entre corchetes "[]" son opcionales, con una excepción: cuando aparezcan en negrita "[]", en ese caso indicarán que se deben escribir los corchetes. El separador "|" delimita las distintas opciones que pueden elegirse. Los valores entre "<>" se refieren a nombres. Los textos sin delimitadores son de aparición obligatoria.

Proceso para la obtención de un programa ejecutable  

Probablemente este es el lugar más adecuado para explicar cómo se obtiene un fichero ejecutable a partir de un programa C++.

Para empezar necesitamos un poco de vocabulario técnico. Veremos algunos conceptos que se manejan frecuentemente en cualquier curso de programación y sobre todo en manuales de C y C++.

Fichero fuente y programa o código fuente:

Los programas C y C++ se escriben con la ayuda de un editor de textos del mismo modo que cualquier texto corriente. Los ficheros que contiene programas en C o C++ en forma de texto se conocen como ficheros fuente, y el texto del programa que contiene se conoce como programa fuente. Nosotros siempre escribiremos programas fuente y los guardaremos en ficheros fuente.

Ficheros objeto, código objeto y compiladores:

Los programas fuente no pueden ejecutarse. Son ficheros de texto, pensados para que los comprendan los seres humanos, pero incomprensibles para los ordenadores.

Para conseguir un programa ejecutable hay que seguir algunos pasos. El primero es compilar o traducir el programa fuente a su código objeto equivalente. Este es el trabajo que hacen los compiladores de C y C++. Consiste en obtener un fichero equivalente a nuestro programa fuente comprensible para el ordenador, este fichero se conoce como fichero objeto, y su contenido como código objeto.

Los compiladores son programas que leen un fichero de texto que contiene el programa fuente y generan un fichero que contiene el código objeto.

El código objeto no tiene ningún significado para los seres humanos, al menos no directamente. Además es diferente para cada ordenador y para cada sistema operativo. Por lo tanto existen diferentes compiladores para diferentes sistemas operativos y para cada tipo de ordenador.

Librerías:

Junto con los compiladores de C y C++, se incluyen ciertos ficheros llamados librerías. Las librerías contienen el código objeto de muchos programas que permiten hacer cosas comunes, como leer el teclado, escribir en la pantalla, manejar números, realizar funciones matemáticas, etc. Las librerías están clasificadas por el tipo de trabajos que hacen, hay librerías de entrada y salida, matemáticas, de manejo de memoria, de manejo de textos, etc.

Hay un conjunto de librerías muy especiales, que se incluyen con todos los compiladores de C y de C++. Son las librerías ANSI o estándar. Pero también hay librerías no estándar, y dentro de estas las hay públicas y comerciales. En este curso sólo usaremos librerías ANSI.

Ficheros ejecutables y enlazadores:

Cuando obtenemos el fichero objeto, aún no hemos terminado el proceso. El fichero objeto, a pesar de ser comprensible para el ordenador, no puede ser ejecutado. Hay varias razones para eso:

1. Nuestros programas usaran, en general, funciones que estarán incluidas en librerías externas, ya sean ANSI o no. Es necesario combinar nuestro fichero objeto con esas librerías para obtener un ejecutable.
2. Muy a menudo, nuestros programas estarán compuestos por varios ficheros fuente, y de cada uno de ellos se obtendrá un fichero objeto. Es necesario unir todos los ficheros objeto, más las librerías en un único fichero ejecutable.
3. Hay que dar ciertas instrucciones al ordenador para que cargue en memoria el programa y los datos, y para que organice la memoria de modo que se disponga de una pila de tamaño adecuado, etc. La pila es una zona de memoria que se usa para que el programa intercambie datos con otros programas o con otras partes del propio programa. Veremos esto con más detalle durante el curso.

Existe un programa que hace todas estas cosas, se trata del "link", o enlazador. El enlazador toma todos los ficheros objeto que componen nuestro programa, los combina con los ficheros de librería que sea necesario y crea un fichero ejecutable.

Una vez terminada la fase de enlazado, ya podremos ejecutar nuestro programa.

Errores:

Por supuesto, somos humanos, y por lo tanto nos equivocamos. Los errores de programación pueden clasificarse en varios tipos, dependiendo de la fase en que se presenten.

Errores de sintaxis: son errores en el programa fuente. Pueden deberse a palabras reservadas mal escritas, expresiones erróneas o incompletas, variables que no existen, etc. Los errores de sintaxis se detectan en la fase de compilación. El compilador, además de generar el código objeto, nos dará una lista de errores de sintaxis. De hecho nos dará sólo una cosa o la otra, ya que si hay errores no es posible generar un código objeto.

Avisos: además de errores, el compilador puede dar también avisos (warnings). Los avisos son errores, pero no lo suficientemente graves como para impedir la generación del código objeto. No obstante, es importante corregir estos avisos, ya que el compilador tiene que decidir entre varias opciones, y sus decisiones no tienen por qué coincidir con lo que nosotros pretendemos, se basan en las directivas que los creadores del compilador decidieron durante su creación.

Errores de enlazado: el programa enlazador también puede encontrar errores. Normalmente se refieren a funciones que no están definidas en ninguno de los ficheros objetos ni en las librerías. Puede que hayamos olvidado incluir alguna librería, o algún fichero objeto, o puede que hayamos olvidado definir alguna función o variable, o lo hayamos hecho mal.

Errores de ejecución: incluso después de obtener un fichero ejecutable, es posible que se produzcan errores. En el caso de los errores de ejecución normalmente no obtendremos mensajes de error, sino que simplemente el programa terminará bruscamente. Estos errores son más difíciles de detectar y corregir. Existen programas auxiliares para buscar estos errores, son los llamados depuradores (debuggers). Estos programas permiten detener la ejecución de nuestros programas, inspeccionar variables y ejecutar nuestro programa paso a paso. Esto resulta útil para detectar excepciones, errores sutiles, y fallos que se presentan dependiendo de circunstancias distintas.

Errores de diseño: finalmente los errores más difíciles de corregir y prevenir. Si nos hemos equivocado al diseñar nuestro algoritmo, no habrá ningún programa que nos pueda ayudar a corregir los nuestros. Contra estos errores sólo cabe practicar y pensar.

Propósito de C y C++  

¿Qué clase de programas y aplicaciones se pueden crear usando C y C++?

La respuesta es muy sencilla: TODOS.

Tanto C como C++ son lenguajes de programación de propósito general. Todo puede programarse con ellos, desde sistemas operativos y compiladores hasta aplicaciones de bases de datos y procesadores de texto, pasando por juegos, aplicaciones a medida, etc.

Oirás y leerás mucho sobre este tema. Sobre todo diciendo que estos lenguajes son complicados y que requieren páginas y páginas de código para hacer cosas que con otros lenguajes se hacen con pocas líneas. Esto es una verdad a medias. Es cierto que un listado completo de un programa en C o C++ para gestión de bases de datos (por poner un ejemplo) puede requerir varios miles de líneas de código, y que su equivalente en Visual Basic sólo requiere unos pocos cientos. Pero detrás de cada línea de estos compiladores de alto nivel hay cientos de líneas de código en C, la mayor parte de estos compiladores están respaldados por enormes librerías escritas en C. Nada te impide a ti, como programador, usar librerías, e incluso crear las tuyas propias.

Una de las propiedades de C y C++ es la reutilización del código en forma de librerías de usuario. Después de un tiempo trabajando, todos los programadores desarrollan sus propias librerías para aquellas cosas que hacen frecuentemente. Y además, raramente piensan en ello, se limitan a usarlas.

Además, los programas escritos en C o C++ tienen otras ventajas sobre el resto. Con la excepción del ensamblador, generan los programas más compactos y rápidos. El código es transportable, es decir, un programa ANSI en C o C++ podrá ejecutarse en cualquier máquina y bajo cualquier sistema operativo. Y si es necesario, proporcionan un acceso a bajo nivel de hardware sólo igualado por el ensamblador.

Otra ventaja importante, C tiene más de 30 años de vida, y C++ casi 20 y no parece que su uso se debilite demasiado. No se trata de un lenguaje de moda, y probablemente a ambos les quede aún mucha vida por delante. Sólo hay que pensar que sistemas operativos como Linux, Unix o incluso Windows se escriben casi por completo en C.

Por último, existen varios compiladores de C y C++ gratuitos, o bajo la norma GNU, así como cientos de librerías de todo propósito y miles de programadores en todo el mundo, muchos de ellos dispuestos a compartir su experiencia y conocimientos.