Source: https://www.scribd.com/document/360101286/fundamentos-de-programacion-McGraw-Hill-Education-pdf
Timestamp: 2018-12-19 10:15:20+00:00

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fundamentos de programación - McGraw-Hill Educatio...
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3 Programación en C++. Algoritmos, estructuras de datos y objetos
1.1. ¿Qué es una computadora? 1.8. Sistema operativo
1.2. Organización física de una computadora 1.9. Lenguajes de programación
(hardware) 1.10. C: El origen de C++ como lenguaje univer-
1.3. Representación de la información en las sal
computadoras 1.11. El lenguaje C++: Historia y características
1.4. Concepto de algoritmo 1.12. El lenguaje unificado de modelado UML
1.5. Programación estructurada 2.0
1.6. Programación orientada a objetos REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y LECTURAS RE-
1.7. El software (los programas) COMENDADAS
Las computadoras electrónicas modernas son uno de los resolución de problemas con computadoras y con una
productos más importantes de los siglos XX y XXI Y espe- herramienta denominada C++.
cialmente la actual década. Son una herramienta esencial En el capítulo se describirá el concepto y organización
en muchas áreas: industria, gobierno, ciencia, educa- física (hardware) y lógica (software) de una computadora
ción..., en realidad en casi todos los campos de nuestras junto con las formas diferentes de representación de la
vidas. El papel de los programas de computadoras es información. El concepto de algoritmo como herramienta
esencial; sin una lista de instrucciones a seguir, la compu- de resolución de problemas es otro de los temas que se
tadora es virtualmente inútil. Los lenguajes de programa- abordan en el capítulo.
ción nos permiten escribir esos programas y por consi- Las dos paradigmas más populares y que soporta el
guiente comunicarnos con las computadoras. lenguaje de programación C++ son: programación estruc-
En esta obra, usted comenzará a estudiar la ciencia de turada y programación orientada a objetos. Junto con las
la computación o informática a través de uno de los len- características de los diferentes tipos de software —en
guajes de programación más versátiles disponibles hoy particular el sistema operativo— y de los lenguajes de
día: el lenguaje C++. Este capítulo le introduce a la programación y, en particular, C++ y UML 2.0 se articula
computadora y sus componentes, así como a los lengua- la segunda parte del contenido del capítulo.
jes de programación, y a la metodología a seguir para la
• Algoritmo. • DVD. • Memoria.
• CD-ROM, CDR/W. • DVD alta definición. • Memoria auxiliar.
• Compilador. • Hardware. • Memoria central.
• Computadora. • Intérprete. • Microprocesador.
• Diagrama de flujo. • Lenguaje de máquina. • Módem.
• Diagrama N-S. • Lenguaje de programación. • Software.
• Disquete. • Lenguaje ensamblador. • Unidad central de proceso.
Una computadora1 es un dispositivo electrónico utilizado para procesar información y obtener resulta-
trar una amplia información de “Introducción a las computadoras”, si desea ampliar este apartado.
moria principal o central y el programa.
1. Organización física de una computadora. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 5 Procesador (CPU) Memoria principal UAL Unidad de control. UC Programa Entrada Salida de datos de datos Figura 1.3). .1. Input/Output I/O) o periféricos permiten la comu- nicación entre la computadora y el usuario.2.3. 1. Si a la organización física de la Figura 1. Dispositivos de Entrada/Salida (E/S) Los dispositivos de Entrada/Salida (E/S) (en inglés. dispo- sitivos de salida.2. Organización física de una computadora. UCP (Procesador) Unidad de control Dispositivos bus Dispositivos de entrada bus de salida Memoria central Dispositivos bus Memoria externa de entrada/ Unidad (almacenamiento salida bus aritmética permanente) y lógica Figura 1.2 se le añaden los dispositivos para comunicación con la computadora. memoria externa y el procesador/memoria central con su programa (Fig. aparece la estructura típica de un sistema de computadora: dispositivos de entrada.
Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. funcionar. lectores de tarjetas digitales.2. Access Memory). lectores de códigos de barras. lectores de tarjetas perforadas —ya en desuso—. en inglés. Otros dispositivos de salida son: impreso- ras (imprimen resultados en papel). 2 Todas las acciones a realizar por el usuario se realizarán con el ratón con la excepción de las que se requieren de la escri- tura de datos por teclado. Random. reconocedores (sintetizadores) de voz. trazadores gráficos (plotters). Dispositivo de salida (Impresora HP Color LaserJet 2600n). palancas de mando (joystick). escáneres. CD-ROM. estructuras de datos y objetos Los dispositivos de entrada. Hoy día tal vez el dispositivo de entrada más popular es el ratón (mouse) que mueve un puntero gráfico (electrónico) sobre la pantalla que facilita la interacción usuario- máquina2. etc. lectores RFID (tarjetas de identificación por radio frecuencia). El dispositivo de salida típico es la pantalla (CRT)3 o monitor. discos duros. 1. Dispositivos de entrada/salida y dispositivos de almacenamiento masivo o auxiliar (memoria exter- na) son: unidad de discos (disquetes. micrófonos. debe ser situado en la memoria central. cualquier dato a procesar por el programa se debe llevar a la memoria mediante las instrucciones del programa. Los dispositivos de salida permiten representar los resultados (salida) del proceso de los datos.. en una operación denominada carga (load) del programa. memo- rias flash. cuando se eje- cuta (se realiza. Algoritmos. como su nombre indica. Después. cintas. etc. DVD. Dispositivos de entrada típicos son teclados.. Por ejemplo. de un programa y datos con los que operan las instrucciones.4. Los dispositivos de entrada convierten la información de entrada en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central. . la información almacenada en memoria puede ser de dos tipos: instrucciones.2. En general. funciona) el programa. Figura 1. run). rodar. sirven para introducir datos (información) en la computadora para su proceso.). 3 Cathode Ray Tube: Tubo de rayos catódicos.6 Programación en C++. lápices ópticos. En la memoria central. La memoria central (interna) La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar informa- ción (RAM. hay también datos diversos y espacio de almacenamiento temporal que necesita el programa cuando se ejecuta a fin de poder fun- cionar. etc.. para que un programa se pueda ejecutar (correr. altavoces. videocámaras. etc. USB.
Obsérvese que. *. La me- moria caché —en la actualidad— se incorpora casi siempre al procesador. normalmente todos los procesadores actuales (muy rápidos) utilizan una memoria denominada caché que sirve para almacenamiento intermedio de datos entre el procesador y la memoria principal. además de las letras. dígitos o in- cluso caracteres especiales (símbolos: $. dependiendo del tipo y modelo de computadora. Un byte tiene la capacidad de almacenar un carácter de información. Organización de la memoria La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual o celdas. Con el objetivo de que el procesador pueda obtener los datos de la memoria central más rápidamen- te. que son dígitos binarios (0 o 1).024. existen cuatro espacios en blanco y un punto (un espacio es un carácter que emplea también un byte). Figura 1. y pueden constar de letras del alfabeto. funciona) en una computadora. Por consiguiente. se dice que se ejecuta. hoy día el número suele ser millones (512. etc. Estos datos se llaman alfanuméricos. Computadora portátil digital. 1. pero si se almacena como P5-748-7891 ocupará 11. El número de celdas de memoria de la memoria central. La unidad elemental de memoria se llama byte (octeto). . y está formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits.). #. Cada celda de memoria consta de un cierto número de bits (normalmente 8. La memoria central consta de un conjunto de celdas de memoria (estas celdas o posiciones de memoria se denominan también palabras. un byte).).5. De modo similar. aunque no “guardan” analogía con las palabras del lenguaje). se acepta que un byte contiene ocho bits. el número del pasaporte P57487891 ocupará 9 bytes. etc. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 7 Ejecución Cuando un programa se ejecuta (realiza. si se desea almacenar la frase: Hola Mortimer todo va bien la computadora utilizará exactamente 27 bytes consecutivos de memoria. Por definición.
Gigabyte (GB o Gb) igual a 1.024 Kbytes Gigabyte Gbyte (GB) equivale a 1. el conte- nido puede cambiar mientras se ejecuta un programa. de modo que existen palabras de 8.024 bytes Megabyte Mbyte (MB) equivale a 1.048.576 (220) —prácticamente se consideran 1. Los datos numéricos ocupan 2. 16.6 muestra una me- moria de computadora que consta de 1.024 MB (230). Direcciones 999 998 Contenido de la 997 325 dirección 997 .024 bytes = = 1. Como el byte es una unidad elemental de almacenamiento.8 Programación en C++. . 1.024 × 1. se utilizan múltiplos de potencia de 2 para definir el tamaño de la memoria central: Kilo-byte (KB o Kb) igual a 1.6. Unidades de medida de almacenamiento. 32 dígitos binarios. Siempre que se almacena una nueva información en una posición.073.741. La información almacenada en una posición de memoria es su contenido. Byte Byte (B) equivale a 8 bits Kilobyte Kbyte (KB) equivale a 1.000.024 × 1.824 = prácticamente se consideran 1. se destruye (desaparece) cualquier información que en ella hubiera y no se puede recuperar.048.000 millones de MB. Megabyte (MB o Mb) igual a 1.024 Gbytes 1 Tb = 1. El con- tenido de estas direcciones o posiciones de memoria se llaman palabras. Por consiguiente. Memoria central de una computadora.741. Cada celda o byte tiene asociada una única dirección que indica su posición relativa en me- moria y mediante la cual se puede acceder a la posición para almacenar o recuperar información. Existen dos conceptos importantes asociados a cada celda o posición de memoria: su dirección y su contenido. 32 y 64 bits. Algoritmos. dependiendo del tipo de dato numérico (se verá en el Capítulo 12). La Figura 1.024 bytes (210) —prácticamente se consideran 1.024 Gb = 1.024 Mb = 1. estructuras de datos y objetos Mientras que cada carácter de un dato alfanumérico se almacena en un byte. es decir. 4 e incluso 8 bytes consecutivos. bien ceros o unos. la información numé- rica se almacena de un modo diferente. Tabla 1.824 B . La dirección es permanente y única.000 posiciones en memoria con direcciones de 0 a 999.000—. La memoria central de una computadora puede tener desde unos centenares de millares de bytes hasta millones de bytes.024 Mbytes Terabyte Tbyte (TB) equivale a 1. .1. significa que en cada posición de memoria de su computadora puede alojar 32 bits.576 Kb = 1.073. 3 2 1 0 Figura 1. si trabaja con una máquina de 32 bits.000.
3. 1. La UCP procesa o manipula la información al- macenada en memoria. la que se suele conocer como memoria principal o de trabajo. En realidad el microprocesador representa a la Unidad Central de Proceso de una computadora. Memoria de sólo lectura) es una memoria permanente en la que no se puede escribir (viene pregrabada por el fabricante). El primer microprocesador comercial. asimismo controla y sincroniza todo el proceso de la computadora. . multiplicación. ALU) realiza opera- ciones aritméticas y lógicas. Los programas almacenados en ROM no se pierden al apagar la computadora y cuando se enciende. es una memo- ria de sólo lectura. La unidad aritmético-lógica (Arithmetic-Logic Unit. se lee la información almacenada en esta memoria. UCP (Central Processing Unit. dirige y controla el proceso de información realizado por la computadora. el Intel 4004 fue presentado el 15 de noviembre de 1971. En la memoria principal se almacenan: • Los datos enviados para procesarse desde los dispositivos de entrada. La memoria ROM (Read Only Memory. AMD. Memoria de acceso aleatorio) almacena los datos e instrucciones a procesar. resta. 80486. tales como suma. La memoria RAM (Random Access Memory. La Unidad Central de Proceso (UCP): el Procesador La Unidad Central de Proceso. división y comparaciones. Al ser esta memoria de sólo lectura. AMD 80386. El microprocesador El microprocesador es un chip (un circuito integrado) que controla y realiza las funciones y operacio- nes con los datos. CU) coordina las actividades de la computadora y determina qué operaciones se deben realizar y en qué orden. La memoria principal es la encargada de almacenar los programas y datos que se están ejecutando y su principal característica es que el acceso a los datos o instrucciones desde esta memoria es muy rápido. MC 68020. Los datos en la memoria central se pueden leer (recuperar) o escribir (cambiar) por la UCP. MC68400. CPU. Microprocesadores históricos de 8 bits son el Intel 8080. en realidad. esta memoria es. Se suele conocer como procesador y es el cerebro y corazón de la computadora. otros microproce- sadores muy populares han sido: 8086. en esta memoria se pueden escribir datos y leer de ella. Cyrix.2. Motorola. Zilog. • Los resultados obtenidos preparados para enviarse a un dispositivo de salida.4. La UCP consta de dos componentes: unidad de control (UC) y unidad aritmética-lógica (UAL) (Figura 1. aunque ya es muy frecuente verlas con memorias de 4 GB y hasta 8 GB. • Los programas que realizarán los procesos. En la década de los ochenta eran populares: Intel 80286. 8088 de Intel o el Motorola MC68000. 1. etc.2. en inglés). Zilog Z80 o Motorola 6800. La unidad de control (Control Unit. puede recuperar información desde memoria (esta información son datos o ins- trucciones: programas).7). También puede almacenar los resultados de estos procesos en memoria para su uso posterior. Existen diferentes fabricantes de microprocesadores. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 9 En la actualidad las computadoras personales tipo PC suelen tener memorias centrales de 512 MB a 2 GB. Motorola. los programas almacenados en los chips ROM no se pueden modificar y suelen utilizarse para almacenar los programas básicos que sirven para arrancar la computadora. Es un tipo de memoria volátil (su contenido se pierde cuando se apaga la computadora). 80486. Tipos de memoria principal En la memoria principal se pueden distinguir dos tipos de memoria: RAM y ROM. 80386. como Intel.
discos compactos (CD-ROM. Unidad central de proceso. Las cintas son utilizadas principalmente por . Organización física de una computadora con un microprocesador. Intel Pentium Pro. se necesitan dispositivos de almacenamiento secundario. Dispositivos Memoria Unidad de entrada principal de control Unidad Dispositivos Dispositivos aritmético de salida de E/S y lógica Microprocesador Figura 1. En los años 2005 y 2006 aparecen las nuevas tecnologías Intel Core Duo. AMD Duxor. Algoritmos.10 Programación en C++. auxiliar o masivo (“mass storage” o “secondary storage”). Compact Disk Read Only Memory) y videodiscos digitales (DVD). Memoria externa: almacenamiento masivo Cuando un programa se ejecuta. la información almacenada en la memoria se pierde (borra) cuando se apaga (desconecta de la red eléctrica) la computadora. 1. discos magnéticos. Intel Pentium D o bien AMD Athlon XP. Por esta razón. etc. Intel Titanium. se debe situar primero en memoria central de igual modo que los datos. tanto para programas como para datos. En 2000. En el año 1993 aparecieron el Intel Pentium y durante esa década. Intel Pentium II/III y AMD K6. para poder disponer de almacenamiento permanente. Intel y AMD controlan el mercado con Intel Pentium IV.2.5. estructuras de datos y objetos Unidad central de proceso Unidad lógica Memoria central y aritmética Unidad de control Programa Datos Datos de entrada de salida Figura 1. AMD Athlon 64.8.7. Los dispositivos de almacenamiento o memorias auxiliares (externas o secundarias) más común- mente utilizados son: cintas magnéticas. y por otra parte la memoria central es limitada en capacidad. Sin embargo.
antes de que puedan ser procesados. Las computadoras modernas necesitan comunicarse con otras computadoras. DVD±RW. ya casi en desuso. Los discos pueden ser duros. Los discos y dis- quetes magnéticos se utilizan por todas las computadoras.44 MB de capacidad. Su capacidad de almacenamiento va de 650 MB a 875 MB e incluso 215 MB. documentos. es de 3. Si la computadora se conecta con una tarjeta de red se puede conectar a una red de datos locales (red de área local). La información almacenada en la memoria central es volátil (desaparece cuando se apaga la compu- tadora) mientras que la información almacenada en la memoria externa (masiva) es permanente. file en inglés).. especialmente las medias y pequeñas —las computadoras personales.). Aunque todavía se suelen comercializar lectoras de disquetes para compatibilidad con equipos an- tiguos. Los datos en memoria externa son permanentes y no desaparecen cuando se apaga la computadora.7 GB y 8. CD-R (graba- ble). CD-RW (reescribible).5’’ y de 1. De este . memoria flash USB (centro) y disco duro (derecha). Se desarrolló en 1980 y co- menzó a comercializarse en 1982. Los resultados de los programas se pueden guardar como archivos de datos y los programas que se escri- ben se guardan como archivos de programas. vídeo. DVD±R. Los discos compactos (conocidos popularmente como CD) son soportes digitales ópticos utilizados para almacenar cualquier tipo de información (audio. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 11 sistemas de computadores grandes similares a las utilizadas en los equipos de audio. Figura 1. Los datos en memoria central son: volátiles y desaparecen cuando se apaga la computadora. ya casi en des- uso.5 GB hasta 17. incluyendo películas de alta calidad de vídeo y audio. Memorias auxiliares: Tarjeta compact flash (izquierda). Existen diferentes modelos CD-ROM (de sólo lectura). En este libro —y recomendamos su uso— se utilizará el término memo- ria sólo para referirse a la memoria central. de dos caras y de una capa simple o capa doble. indistintamente. Estos discos son de alta definición y su capacidad de almacenamiento es muy grande de 15 GB a 50 GB y podrá llegar en el futuro hasta 200 GB.1 GB. disquetes o discos flexibles (“floppy disk”). Cualquier tipo de archivo se puede transferir fácilmente desde la memoria auxiliar hasta la memoria central para su proceso posterior. Los formatos más populares son: DVD–ROM. En el campo de las computadoras es frecuente utilizar la palabra memoria y almacenamiento o me- moria externa. Comparación de la memoria central y la memoria externa La memoria central o principal es mucho más rápida y cara que la memoria externa. Se deben transferir los datos desde la memoria externa hasta la memoria central. de gran capacidad de almacenamiento (su capa- cidad actual oscila entre 40 GB y 500 GB). Esta información se organiza en unidades independientes llamadas archivos (ficheros. El disquete. Los últimos discos ópticos presentados en el mercado durante 2006 son: Blu-ray y HD DVD. DVD±RAM. y sus capacidades de almacenamiento van desde 4..9. Los DVD constituyen un formato multimedia de almacenamiento óptico y que se puede usar para guardar datos. según sean de una cara. ambos en la memoria auxiliar.
Si la computadora tiene un módem. Marcas HP. Bluetooth. Sony. EI System. red inalámbrica 802.000 € e incluso más económicos.0 GHz. El texto se representa como una cadena larga de bits en la cual los sucesivos patrones represen- tan los sucesivos símbolos del texto original. procesador Pentium de 3.0 GB/2 GB. .83 GHz. Representación de textos La información en formato de texto se representa mediante un código en el que cada uno de los distintos símbolos del texto (tales como letras del alfabeto o signos de puntuación) se asignan a un único patrón de bits.12 Programación en C++. Memoria 512 MB a 1.2. siempre que su PC disponga de tarjetas o conexiones inalámbricas. 12" y 13").73/2. Gateways. Pantalla 15".736 GHz. procesadores Intel Pentium de 1.4" y con precios de 800 a 1200 €. 1. La computadora personal ideal para programación Hoy día el estudiante de informática o de computación y mucho más el profesional.73/1. IBM. La Tabla 1. REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN EN LAS COMPUTADORAS Una computadora es un sistema para procesar información de modo automático. Las redes inalámbricas permiten conexiones a Internet desde númerosos lugares. Características medias de una computadora portatil (laptop). Vídeo Memoria de vídeo de 128 a 512 MB.0. Toshiba. 1. 1. Almacenamiento Grabadora DVD +/– RW de doble capa. imágenes y valores numéricos y.2. AMD Turion 64). Se pueden conectar a una red de datos o enviar correo electrónioco a través de las redes corporativas Intranet/Ex- tranet o la propia red Internet. Internet Tarjeta de red.2 resume nuestra propuesta y recomendación de características me- dias para un/una PC. estructuras de datos y objetos modo se puede acceder y compartir a cada una de las memorias de disco y otros dispositivos de entrada y salida. En computadoras pórtatíles se pueden encontrar modelos de 1024 MB.3. pantalla de 15.. Compaq. cada una de ellas presentan peculiaridades distintas. 60-80 GB.00/3.11 b/g. disco duro de 200/400 GB por 800 a 1. lector de tarjetas. En el segundo semestre de 2006 se pueden encontrar computadoras personales (PC) con 1. 1 IEEE. 1. Procesador Intel Centrino 1. Un tema vital en el proceso de funcionamiento de una computadora es estudiar la forma de representación de la información en dicha computadora.6 a 1.6.. grabadoras de DVD de doblecapa. dispone de un amplio abanico de computadoras a precios asequibles y con prestaciones altas.83 GHz.1. modem 56 Kbps. Tabla 1. Otros temas importantes en el campo de la progra- mación se refieren a los métodos de detección de errores que se puedan producir en la transmisión o almacenamiento de la información y a las técnicas y mecanismos de comprensión de información al objeto de que ésta ocupe el menor espacio en los dispositivos de almacenamiento y sea más rápida su transmisión. a mediados de 2006. Dell.024 MB de memoria.4" o 17" (se comercializan también de 11". Las formas de información más significativas son: textos. Es necesario considerar cómo se puede codificar la información en patrones de bits que sean fácilmente almacenables y procesables por los elementos internos de la computadora. Cofiman. 15. Disco duro 60-120 GB. Algoritmos. Acer. Puertos 3/4 puertos USB 2. se puede comunicar con computadoras lejanas.3.20 GH2 y un monitor plano 17". sonidos. Intel CorneDuo (1.
ASCII y Unicode. • Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange). etc. X. Caracteres alfabéticos (letras mayúsculas y minúsculas. etc. salto de línea. • Código Unicode Aunque ASCII ha sido y es dominante en los caracteres se leen como referencia. de tipos de fuentes de letra y otros. c.. Z 2. hoy día se requiere de la necesidad de representación de la información en muchas otras lenguas. tabulaciones. chino. — — | | | ♠  . los caracteres se codifican según un código de entrada/salida de modo que a cada carácter se le asocia una determinada combinación de n bits. 4. Caracteres de control (representan órdenes de control como el carácter para pasar a la siguien- te línea [NL] o para ir al comienzo de una línea [RC... 4. CR»] emitir un pitido en el terminal [BEL]. 2. el archivo de texto producido por un procesador de textos contiene números.. Los códigos más utilizados en la actualidad son: EBCDIC. . aunque el ASCII ampliado con 8 bits permite llegar a 28 (256) caracteres distintos. el japonés. Éste fue el primer código utilizado para computadoras. en una primera versión del abecedario inglés). a. «carriage return. Caracteres geométricos y gráficos (símbolos o módulos con los cuales se pueden representar cuadros. Los caracteres que se utilizan en computación suelen agruparse en cinco categorías: 1. 3. español. como el portugués. iconos. Este código es el más utili- zado en computadoras. 5. e incluso pueden utilizar códigos propietarios distintos de ASCII o Unicode. A. Ambos constan de caracteres de texto. 6. Z. . a través de un periférico. { } Ñ ñ ! ? & > # ç . que permite 216 bits o sea hasta 65. • Código EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Inter Change Code). Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 13 En resumen. retorno de carro. Caracteres especiales (símbolos ortográficos y matemáticos no incluidos en los grupos ante- riores).. Al introducir un texto en una computadora.). El código ASCII básico utiliza 7 bits y permite representar 128 caracteres (letras mayúsculas y minúsculas del alfabeto inglés. Caracteres numéricos (dígitos del sistema de numeración). es un archivo de texto puro que codifica carácter a carácter. códigos que representan cambios de formato. Este código utiliza un patrón único de 16 bits para representar cada símbolo. figuras geométricas. Este código utiliza n = 8 bits de forma que se puede codificar hasta m = 28 = 256 símbolos di- ferentes. Desde el punto de vista de unidad de almacenamiento de caracteres. .. X. Y. 1. D. símbolos de puntuación. . el árabe. E. entre ellos ya símbolos y caracteres especiales de otros idiomas como el español. 5. 9 sistema decimal 3. C.536 patrones de bits (símbolos) diferentes. dígitos 0 a 9 y ciertos controles de infor- mación tales como retorno de carro. b. 7. tipo Microsoft Word. se puede representar cualquier información escrita (texto) mediante caracteres. aceptado en principio por IBM. se utiliza el archivo (fichero). 0.. Es importante diferenciar entre archivos de tex- to simples que son manipulados por los programas de utilidad denominados editores de texto y los ar- chivos de texto más elaborados que se producen por los procesadores de texto. Un archivo consta de una secuencia de símbolos de una determinada longitud codificados utilizando ASCII o Unicode y que se denomina archivo de texto. etc.).. B. pero mientras el obtenido con el editor de texto. Y. 8. etc.
se conocen como números en coma flotante. La solución que se adopta para la representación de datos numéricos es la siguiente: al introducir un número en la computadora se codifica y se almacena como un texto o cadena de caracteres. El rango de posibles valores de enteros depende del tamaño en bytes ocupado por los números y si se representan con signo o sin signo (la Tabla 1.14152.14 Programación en C++. pero dentro del programa a cada dato se le envía un tipo de dato específico y es tarea del programador asociar cada dato al tipo adecuado correspondiente a las tareas y operaciones que se vayan a realizar con dicho dato. estructuras de datos y objetos 1. Normalmente. el rango puede ir de 0 a 65. por esta razón en los lenguajes de programación. conocida también como notación E. en C++) o sin signo (unsigned.32 0. Representación de enteros Los datos de tipo entero se representan en el interior de la computadora en notación binaria. si un entero no se especifica «con/sin signo» se suele asignar con signo por defecto u omisión. La memoria ocupada por los tipos enteros depende del sistema. números positivos o negativos.3. en C++).35 99901. Esta notación es muy útil para representar números muy grandes o muy pequeños. si utilizamos nota- ción binaria para almacenar enteros. Veamos esta situación con la codificación del número 65. de modo que el número mayor que se podía almacenar en 16 bits (dos bytes) sería 99. . Existen dos formas de representar los números reales. Representación de valores númericos El almacenamiento de información como caracteres codificados es ineficiente cuando la información se registra como numérica pura. Existen dos formas de representar los datos numéricos: números enteros o números reales. Ejemplos 12. La primera se utiliza con la notación del pun- to decimal (ojo en el formato de representación español de números decimales. Sin embargo. la parte decimal se re- presenta por coma). la notación binaria (o variantes de ellas) es la más utilizada para el almacenamiento de datos numéricos codificados. se necesita un total de 16 bits. Los reales se representan en notación científica o en coma flotante. Los enteros sin signo al no tener signo pueden contener valores positivos más grandes.00025 9. un entero almacenado en 2 bytes (16 bits): 1000 1110 0101 1011 Los enteros se pueden representar con signo (signed. Algoritmos. Representación de reales Los números reales son aquellos que contienen una parte decimal como 2. si se almacena como caracteres ASCII utilizando un byte por símbolo. se utiliza un bit para el signo. El método práctico realizado por la computadora es que una vez definidos los datos numéricos de un programa. Por consiguiente. Normalmente. pero normalmente son dos.535 (216 – 1) para números de 16 bits.0 La segunda forma para representar números en coma flotante en la notación científica o exponencial. bytes (en las versiones de MS-DOS y versiones antiguas de Windows y cuatro bytes en los sistemas de 32 bits como Windows o Linux).2. una rutina (función interna) de la biblioteca del compilador (traductor) del lenguaje de pro- gramación se encarga de transformar la cadena de caracteres que representa el número en su notación binaria. Por ejemplo. como C++.3 resume características de tipos estándar en C++).6 y 3. es decir.
se representan por patrones de bits.52 e + 8 8.3. . 'B'. En C++. tal como Java. '4'. Representación de imágenes Las imágenes se adquieren mediante periféricos especializados tales como escáneres. 'c'.11e – 31 equivale a 0. reales y carácter utilizados en C++. '5'.) Mantisa Ejemplos 2.95E25 9.000000000000000000000000000000911 Representación de caracteres Un documento de texto se escribe utilizando un conjunto de caracteres adecuado al tipo de documento. En los lenguajes de programación se utilizan.35e15 5. utilizan Unicode (www. El código ASCII básico que utiliza 7 bits (128 caracteres distintos) y el ASCII ampliado a 8 bits (256 caracteres distintos) son los códigos más utilizados. principalmente. Ambos códigos se basan en la asignación de un código numé- rico a cada uno de los tipos de caracteres del código.unicode. Así se pueden representar caracteres tales como 'A'.. Una imagen. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 15 Se puede utilizar el E Opcional (signo +/–) Signo +/o u omitido +6.34/104 = 0. etc. Existen dos métodos básicos para re- presentar imágenes: mapas de bits y mapas de vectores. 1. 2.45 E+15 { Ningún espacio Punto decimal opcional Notación exponencial Exponente E N = M · B Base de numeración (10. que asocia cada carácter a un código numérico que se almacena en un byte. generados por el periférico correspondiente. En el caso de C++ se considera un dato de tipo carácter denominado wchar_t que sirve para repre- sentar caracteres de tipo internacional para manejar lenguajes extranjeros.. cámaras fotográficas. etc. '$'.3. dos códigos de caracteres. La Tabla 1. la memoria utilizada (nú- mero de bytes ocupados por el dato) y el rango de números.3. al igual que otros tipos de información.org). los caracteres se procesan normalmente usando el tipo char. recoge los tipos enteros. El más común es ASCII (American Standard Code for Information Interchange) y algunos lenguajes.000834 7E5 –18. cámaras digitales de vídeo.34 E – 4 equivale a 8.
EPS Adobe Computer. JPEG Grupo JPEG. polígonos y textos con sus respectivos atributos o detalles (grosor. Cuando se utilizan técnicas de mapas de bits. Muchos de los periféricos de computadora —tales como cámaras de vídeo. Otros métodos de representar una imagen se fundamentan en descomponer la imagen en una colección de objetos tales como líneas. En el caso de imágenes en color. el patrón de bits resultante se llama mapa de bits. Mapas de vectores. Tabla 1.5. banderas. en C++.767 int 4 bytes –2.. Muy usuado en la web.147.. Pict Apple Computer.647 float (real) 4 bytes 10–38 a 1038 (aproximadamente) double 8 bytes 10–308 a 10308 (aproximadamente) long double 10 bytes 10–4932 a 104932 (aproximadamente) char (carácter) 1 byte Todos los caracteres ASCII bool 1 byte True (verdadero) y false (falso) En las técnicas de mapas de bits.147.— con- vierten imágenes de color en formato de mapa de bits.648 a 2. color. Mapas de vectores.. Formato sencillo con imágenes de gran calidad pero con el inconveniente de ocu- par mucho (no útil para la web). .483.4.3.. Muy adecuado para imágenes no naturales (logotipos. etc.). Se utiliza en la web. cada uno de los cuales se llama pixel (abreviatura de «picture element»).. una imagen se considera como una colección de puntos. donde cada bit es bien 1 o bien 0. significando que el patrón de bits resultante que representa la imagen es poco más que un mapa de la imagen.147. Una imagen en blanco y negro se repre- senta como una cadena larga de bits que representan las filas de píxeles en la imagen. TrueType Apple y Microsoft para EPS. Calidad aceptable para imágenes naturales.. Formato Descripción IGES ASME/ANSI. Estándar para intercambio de datos y modelos de (AutoCAD. cada pixel se representa por una combinación de bits que indican el color de los pixel.483.648 a 2.647 long (long int) 4 bytes –2.147.738. Algoritmos. Incluye compresión. Los formatos más utilizados en la representación de imágenes se muestran en la Tabla 1. Imágenes vectoriales. dibujos ani- dados. Tipos enteros reales. etc.32.483. estructuras de datos y objetos Tabla 1.16 Programación en C++. GIF CompuServe. Carácter y bool Tipo Tamaño Rango short (short int) 2 bytes –32. Formato Origen y descripción BMP Microsoft. Tabla 1.).4. escáneres. dependiendo de que el pixel correspondiente sea blanco o negro. Mapas de bits.483.).
histó- ricamente. Esta técnica es similar a la utilizada. Naturalmente. se suele utilizar.4.3.4. El eje central de esta metodología es el concepto. 4 En las obras del profesor Alberto Prieto. etc. matemático persa que vivió durante el siglo IX y alcanzó gran reputación por el enunciado de las reglas paso a paso para sumar. una frecuencia de muestreo de 44. concepto que se denomina metodología de la programación. ya tratado. CONCEPTO DE ALGORITMO El objetivo fundamental de este texto es enseñar a resolver problemas mediante una computadora. restar. cada segundo de música grabada en estéreo requiere más de un millón de bits. por lo que para llegar a ser un programador eficaz se necesita aprender a resolver problemas de un modo riguroso y sistemático. Rrepresentación de sonidos La representación de sonidos ha adquirido una importancia notable debido esencialmente a la infinidad de aplicaciones multimedia tanto autónomas como en la web. para lo cual se recurre a una técnica de muestreo. sitios web. al menos. Algoritmos + Estructuras de datos = Programas. Esta ecuación será una de las hipótesis fundamentales consideradas en esta obra. la traducción al latín del apellido en la palabra algorismus derivó posteriormente en algoritmo. publicadas en McGraw-Hill. de algoritmo. se considera con Al-Khowârizmi el otro gran padre de la algoritmia (ciencia que trata de los algoritmos). Schaum «Conceptos de Informática e Introducción a la Informática». La resolución de un problema exige el diseño de un algoritmo que resuelva el problema propuesto. multiplicar y dividir números decimales. La señal de sonido se capta mediante micrófonos o dispositivos similares y produce una señal analógica que puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo continuo determi- nado. 1. Como dato anecdótico. de modo que la señal de sonido se representa por secuencias de bits (por ejemplo. Un sistema de codificación de música muy extendido en sintetizadores musicales es MIDI (Musical Instruments Digital Interface) que se encuentra en sintetizadores de música para sonidos de videojuegos. significándonos que sólo se puede llegar a realizar un buen programa con el diseño de un algoritmo y una correcta estructura de datos. . A lo largo de todo el libro nos referiremos a la metodología necesaria para resolver proble- mas mediante programas. por las comunicaciones telefónicas a larga distancia. El profesor Niklaus Wirth —inventor de Pascal.000 muestras por segundo. Las muestras obteni- das se digitalizan con un conversor analógico-digital. Euclides. que es necesario almacenar y procesar. el gran matemático griego (del siglo IV antes de Cristo) que inventó un método para encontrar el máximo común divisor de dos números. Un algoritmo es un método para resolver un problema. Aunque la popularización del término ha llegado con el advenimiento de la era informática. algoritmo proviene de Mohammed al-Khowârizmi. Modula-2 y Oberon— tituló uno de sus más famo- sos libros. En un intervalo de tiempo continuo se dispone de infinitos valores de la señal analógica. teclados electrónicos. dependiendo de la calidad de sonido que se requiera. 8 o 16) para cada muestra. El programador de computadora es antes que nada una persona que resuelve problemas. Los datos obtenidos en cada muestra se codifican en 16 bits (32 bits para grabaciones en estéreo). se necesitarán más números de bits por muestra. frecuencias de muestreo más altas y lógicamente más muestreos por períodos de tiempo4. Como datos de referencia puede considerar que para obtener reproducción de calidad de sonido de alta fidelidad para un disco CD de música. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 17 1. El método más genérico de codificación de la información de audio para almacenamiento y manipu- lación en computadora es mostrar la amplitud de la onda de sonido en intervalos regulares y registrar las series de valores obtenidos. puede encontrar una excelente referencia sobre estos conceptos y otros complementarios de este capítulo in- troductorio.
inglés o francés. (Análisis del problema y desarrollo del algoritmo. los algoritmos son más importantes que los lenguajes de programación o las computadoras. por ejemplo. Así.4. A la enseñanza y práctica de esta tarea denominada algoritmia se dedica gran parte de este libro. Un lenguaje de programación es tan sólo un medio para expresar un algoritmo y una computadora es sólo un procesador para ejecutarlo. En el algoritmo de receta de cocina citado anteriormente se tendrá: Entrada: ingredientes y utensilios empleados.) 2. (Fase de codificación. Ejecución y validación del programa por la computadora. • Un algoritmo debe ser finito. Tanto el lenguaje de programación como la computadora son los medios para obtener un fin: conseguir que el algoritmo se ejecute y se efectúe el proceso correspondiente. Los pasos para la resolución de un problema son: 1. Resolución de un problema. la solución de un problema se puede expresar mediante un algo- ritmo. Características de los algoritmos Las características fundamentales que debe cumplir todo algoritmo son: • Un algoritmo debe ser preciso e indicar el orden de realización de cada paso. Algoritmos. Los algoritmos son independientes tanto del lenguaje de programación en que se expresan como de la computadora que los ejecuta.18 Programación en C++. debe tener un número finito de pasos. de modo que sin algoritmo no puede existir un programa. Proceso y Salida.1. estructuras de datos y objetos Diseño Programa Problema del algoritmo de computadora Figura 1. Expresar el algoritmo como un programa en un lenguaje de programación adecuado. los pasos para la elabora- ción del plato se realizarán sin importar el idioma del cocinero.) 3. . Proceso: elaboración de la receta en la cocina. En esencia. El diseño de la mayoría de los algoritmos requiere creatividad y conocimientos profundos de la téc- nica de la programación. Para llegar a la realización de un programa es necesario el diseño previo de un algoritmo. Si se sigue un algoritmo. Dada la importancia del algoritmo en la ciencia de la computación. o sea. un aspecto muy importante será el diseño de algoritmos. Salida: terminación del plato (por ejemplo. en una analogía con la vida diaria.10. En cada problema el algoritmo se puede expresar en un lenguaje dife- rente de programación y ejecutarse en una computadora distinta. Diseño del algoritmo. se debe terminar en algún momento. 1. se debe obtener el mismo resultado cada vez. el algoritmo será siempre el mismo. una receta de un plato de cocina se pue- de expresar en español. cordero). En la ciencia de la computación y en la programación. Si se sigue un algoritmo dos veces. sin embargo. La definición de un algoritmo debe describir tres partes: Entrada. pero cualquiera que sea el lenguaje. que describe la secuencia ordenada de pasos —sin ambigüedades— que conducen a la solución de un problema dado. • Un algoritmo debe estar definido.
Un número es primo si sólo puede dividirse por sí mismo y por la unidad (es decir.. 9 es divisible por 3. 3 y 4. 4. los pasos anteriores serían: 1. 1. Inicio. 8. 2.2 Se desea diseñar un algoritmo para saber si un número es primo o no. X = 2.131/X. ya que son divi- sibles por números distintos a ellos mismos y a la unidad. 2. aceptar pedido. 3. 5. si el cliente es solvente entonces la empresa acepta el pedido. Si X es igual a N. Redactar el algoritmo correspondiente. 3. Por ejemplo. 3 y 4. Como X no es 131 bifurca al punto 3. 4. 2. Inicio. Si el resultado de N/X es entero. 6. . Leer el pedido. 131/X. Suma 1 a X (X ← X + 1). x variable que representa a los divisores del número que se busca N). 5. Inicio. luego X = 3. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 19 Ejemplo 1. Dividir N por X (N/X). 3. se continúa el proceso. Los pasos del algoritmo son: 1. 6. 9. Así. rechazar pedido. si N es 131. El algoritmo de resolución del problema pasa por dividir sucesivamente el número por 2. Fin. Si el cliente es solvente. 12. 8 lo es por 2. La fábrica examina en su banco de datos la ficha del clien- te. en caso contrario. 7. no son primos. 5. rechazará el pedido. entonces N es un número primo y bi- furcar al punto 7. 6. continuar el proceso. etc. 16. 6. X ← 2 + 1. 4. etc. X = 4. bifurcar al punto 3. Como X no es 131. entonces N es un número primo. en caso contrario. 4. Fin. en caso contrario. 131/X resultado no es entero. 3 y 4. no tiene más diviso- res que él mismo y la unidad). Por ejemplo.. Examinar la ficha del cliente. etc. se bifurca al punto 3. Como el resultado no es entero. Ejemplo 1. Fin.. 5. 20. Poner X igual a 2 (x = 2. en caso contrario.1 Un cliente ejecuta un pedido a una fábrica.. etc. X ← 3 + 1. 7.
2. se conocen como lenguajes procedimentales (por procedimientos). Utilizaremos las palabras SUMA y NUMERO (variables. + 1. El programador sólo tiene que crear esta lista de instrucciones en un lenguaje de programación. etcétera. producir una salida. De este modo en un programa orientado a procedimientos se divide en funciones. unos centenares de líneas de instrucciones. en caso contrario. La solución se puede escribir con el siguiente algoritmo: 1. 1. Primero. Segun- do. Cuando los programas se vuelven más grandes. El resultado será el nuevo valor de la suma (SUMA). ejecuta estas instrucciones. 6.20 Programación en C++. establecer NUMERO a 2. Si NUMERO =< 1. estructuras de datos y objetos Ejemplo 1. (2+4+6+8). Esta característica hace que a medida que los programas se hacen más grandes y complejos. fundamentos del paradigma procedimental proporcionan un mode- lo pobre del mundo real. en el caso de C.5. Es decir. la lista de instrucciones aumenta considerablemente. dividir por cinco. las funciones inconexas y datos. Sumar NUMERO a SUMA. Para resolver este problema los programas se descompusieron en unidades más pequeñas que adoptaron el nombre de funciones (procedimientos. C. En el caso de pequeños programas. a su vez. un programa en un lenguaje procedimental es un conjunto de instrucciones o sentencias. de modo normal. las funciones tienen acceso ilimitado a los datos globales. denominadas archivos o ficheros). escribir el último valor de SUMA y terminar el pro- ceso.. cosa que lógicamente sucede cuando aumenta la complejidad del problema a resolver. 8. Incrementar NUMERO en 2 unidades. Tal vez las dos razo- nes más evidentes son éstas. sin embargo. El problema consiste en sumar 2 + 4 + 6 + 8 . y lenguajes similares. Los pro- gramadores pueden controlar. 4. Algoritmos. 5. el paradigma estructurado comienza a dar señales de debilidad y resultando muy difícil terminar los programas de un modo eficiente. la idea de romper en programa en funciones fue evolucionando y se llegó al agrupamiento de las funciones en otras unidades más grandes llamadas módulos (normalmente. Inicio. .3 Realizar la suma de todos los números pares entre 2 y 1. Pascal y FORTRAN. 7. Para apreciar las ventajas de la POO. es preciso constatar las limitaciones citadas y cómo se producen con los lenguajes de programación tradicionales. de modo que cada función tiene un propósito bien definido y resuelve una tarea concreta. 3. sumar tres números.. En resumen. etc. Fin. de modo tal que el programador tiene muchas dificultades para controlar ese gran número de instrucciones.000. estos principios de organización (denominados paradigma) se demuestran eficien- tes. cada sentencia o instrucción señala al compilador para que realice alguna tarea: obtener una entrada.000.000 bifurcar al paso 4. compilar en la computadora y ésta. Existen varias razones de la debilidad de los programas estructurados para resolver problemas complejos. serán denominadas más tarde) para representar las sumas sucesivas (2+4). subprogramas o subrutinas en otros lenguajes de programación). (2+4+6). el principio seguía siendo el mismo: agrupar componentes que ejecutan listas de instrucciones (sentencias). Con el paso de los años. y se diseña una interfaz claramente defi- nida (el prototipo o cabecera de la función) para su comunicación con otras funciones. establecer SUMA a 0. PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA La programación orientada a objetos se desarrolló para tratar de paliar diversas limitaciones que se en- contraban en anteriores enfoques de programación.
12. Datos Datos Datos globales globales globales Función Función Función Función Figura 1. hacen difícil con- ceptuar la estructura del programa. dos o más funciones pueden acceder a los mismos datos siempre que estos datos sean globales. existen dos tipos de datos. Es decir. Un programa grande (Figura 1. Todas estas conexiones múltiples originan diferentes problemas.11. por cualquier función Variables locales Variables locales Función A Función B Accesible sólo por función A Accesible sólo por función B Figura 1. Datos locales que son ocultos en el interior de la función y son utilizados. por ejemplo escrito en C. Otro tipo de datos son los datos globales a los cuales se puede acceder desde cualquier función del programa. Datos locales y globales.12) se compone de numerosas funciones y datos globales y ello con- lleva una multitud de conexiones entre funciones y datos que dificulta su comprensión y lectura. Datos locales y datos globales En un programa procedimental. En segundo lugar. Variables globales Accesibles.5. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 21 1. el programa es difícil de modificar ya que cambios en datos globales pueden necesitar la reescritura de todas las funciones que acceden a los mismos.11 se muestra la disposición de variables locales y globales en un programa procedimental. Un programa procedimental. Tam- bién puede suceder que estas modificaciones de los datos globales pueden no ser aceptadas por todas o algunas de las funciones. . En la Figura 1. En primer lugar. exclusivamente. Estos datos lo- cales están estrechamente relacionados con sus funciones y están protegidos de modificaciones por otras funciones.1. por la función.
22 Programación en C++. por ejemplo: en las personas. Los objetos complejos o no del mundo real tienen atributos y comportamiento. número de puertas. Tal unidad se llama un objeto.13. el año de construcción. etc. Las funciones de un objeto se llaman funciones miembro en C++ o métodos (éste es el caso de Sma- lltalk. Si se desea modificar los datos de un objeto. La programación estructurada mejora la claridad. estructuras de datos y objetos 1. Ninguna otra función puede acceder a los datos. tal como 200 metros cuadrados. trae un nuevo enfoque a los retos que se plantean en la programación estructurada cuando los problemas a resolver son complejos. Estos objetos no son como los datos ni como las funciones. en una casa. Los datos son ocultos. POO intenta ajustar el lenguaje al problema. tienen un valor específico.000 dólares. el precio. Un programa C++ se compone nor- malmente de un número de objetos que se comunican unos con otros mediante la llamada a otras fun- ciones miembro. El encapsulamiento de datos y la ocultación de los datos son términos clave en la descripción de lenguajes orientados a objetos. ni los datos ni las funciones. 1. su profesión. se conoce exactamente cuáles son las funciones que interactúan con las funciones miembro del objeto.. el número de matrícula. depuración y mantenimiento del programa. 20.2 Modelado del mundo real Un segundo problema importante de la programación estructurada reside en el hecho de que la disposi- ción separada de datos y funciones no se corresponden con los modelos de las cosas del mundo real. etc. En lugar de intentar ajustar un problema al enfoque procedimental de un lenguaje. el precio. Los atributos o características de los objetos son. Algoritmos. La idea fundamental de los lenguajes orientados a objetos es combinar en una única unidad o módu- lo. su domicilio. y son el único medio para acceder a sus datos. Si se desea leer datos de un objeto. tal vez el paradigma de programación más utilizado en el mundo del desarrollo de software y de la ingeniería de software del siglo XXI. la dirección. La idea es diseñar formatos de datos que se correspondan con las carac- terísticas esenciales de un problema. Por estas razones. sin embargo. La organización de un programa en C++ se muestra en la Figura 1.5.6. La llamada a una función miembro de un objeto se denomina enviar un mensaje a otro objeto. la POO enfatiza en los da- tos. en esencia. la potencia. En el mundo físico se trata con objetos físicos tales como personas. fiabilidad y facilidad de mantenimiento de los programas. se conocen también como atributos o variables de instancia. Esto simplifica la escritura. su edad. en un auto. el auto aumenta su velocidad. . tanto los datos como las funciones que operan sobre esos datos. etc. Los datos y las funciones se dice que están encapsulados en una única entidad. Se accede a los datos y se devuelve un valor. se llama a una función miembro del objeto. modelan los objetos del mundo real de un modo eficiente. El comportamiento es una acción que ejecutan los objetos del mundo real como respuesta a un de- terminado estímulo. etc. uno de los primeros lenguajes orientados a objetos). por sí mismas. En realidad. cinco puertas. es como una función: se llama a una función para hacer algo (visualizar la nómina de los empleados de una empresa). autos o aviones. el coche (carro) se detiene. Al contrario que la programación procedimental que enfatiza en los algoritmos. si acelera. presentan retos de difícil solución. para programas grandes o a gran escala. los atributos del mundo real tienen su equivalente en los datos de un programa. PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS La programación orientada a objetos. Los datos de un objeto. etc. No se puede acceder a los datos directamente. El comportamiento. la superficie. Si usted pisa los frenos en un auto. de modo que están protegi- dos de alteraciones accidentales.
C++ soporta todas las características anteriores que definen la orientación a objetos. Estas propiedades son: • Abstracción (tipos abstractos de datos y clases). C++ es un lenguaje multiparadig- ma que permite programación estructurada.13. el programa se organiza como un conjunto finito de obje- tos que contiene datos y operaciones (funciones miembro en C++) que llaman a esos datos y que se comunican entre sí mediante mensajes. Java o C#. • Ocultación de datos. .6. • Encapsulado de datos. Organización típica de un programa orientado a objetos En el paradigma orientado a objetos. Propiedades fundamentales de la orientación a objetos Existen diversas características ligadas a la orientación a objetos. C++ soporta orientación a objetos pero es compatible con C y permite que programas C++ se escriban sin utilizar características orientadas a objetos. La razón es que en contraste con lenguajes tales como Smalltalk. De hecho. aunque hay numerosas discusiones en torno a la consideración de C++ como lenguaje orientado a objetos. • Herencia. C++ no es un lenguaje orientado a objetos puro. procedimental. orientada a objetos y genérica. • Polimorfismo. ya que pueden existir en otros paradigmas.1. pero en su conjunto definen claramente los lenguajes orientados a objetos. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 23 Objeto Datos Función miembro (método) Función miembro (método) Objeto Objeto Datos Datos Función miembro Función miembro (método) (método) Función miembro Función miembro (método) (método) Figura 1. no son exclusivas de este paradigma. Todas las propiedades que se suelen considerar. 1.
un au- tomóvil. De este modo. BMW.6.. Es la abstracción la que permite ignorar los detalles internos de un dispositivo complejo tal como una computadora. gasoil. cinco puertas. etc. Esto nos permite concentrarnos en cómo cada compo- nente interactúa con otros componentes y centrarnos en la parte del sistema que es más relevante para la tarea a realizar en lugar de perderse a nivel de detalles menos significativos. híbrido…). Ejemplo 1. Pueden clasificarse por el nombre del fabricante (Audi.4 Diferentes modelos de abstracción del término coche (carro). carrocería. Toyota. En cada nivel de abstracción se visualiza el sistema en términos de componentes. En estructuras o registros. Abstracción La abstracción es la propiedad de los objetos que consiste en tener en cuenta sólo los aspectos más im- portantes desde un punto de vista determinado y no tener en cuenta los restantes aspectos. Algoritmos. SEAT. La abstracción posee diversos grados denominados niveles de abstracción. todoterreno.. • Un coche (carro) es la combinación (o composición) de diferentes partes. por su categoría (turismo. las características complejas se hacen más manejables. la abstracción posee diversos grados de complejidad que se denominan niveles de abstracción que ayudan a estructurar la complejidad intrínseca que poseen los sistemas del mundo real.6. El primer concepto en el mundo de la orientación a objetos nació con los tipos abstractos de datos (TAD).). estructuras de datos y objetos 1. Las características y los procesos se reducen a las propiedades esenciales. y usarlo como una única unidad comprensible. Para los objetos es de interés cómo están organizados sino también qué se puede hacer con ellos.. En el caso de los objetos que poseen las mismas características y .. los componentes más pequeños de los cuales están compuestos. Un medio de reducir la complejidad es la abstracción. En consecuencia. denominados herramientas abstractas. Mediante la abstracción se diseñan y fabrican estos sistemas complejos en primer lugar y. cuya composición interna se ignora. gas. tales como motor. posteriormen- te. En el modelado orientado a objetos de un sistema esto significa centrarse en qué es y qué hace un obje- to y no en cómo debe implementarse. deportivo. Durante el proceso de abstracción es cuando se decide qué carac- terísticas y comportamiento debe tener el modelo. Es decir. Así.. cuatro ruedas. Encapsulación y ocultación de datos El encapsulado o encapsulación de datos es el proceso de agrupar datos y operaciones relacionadas bajo la misma unidad de programación. Chrisler. La abstracción coche se utilizará siempre que la marca. 1. sino también su comportamiento (las ope- raciones). la categoría o el carburante no sean signi- ficativos. por el carburante que utilizan (gasolina. Un tipo abstracto de datos describe no sólo los atributos de un objeto. las operaciones que forman la internan de un objeto son también importantes.).2. las propiedades individuales de los objetos se pueden almacenar en los miembros. un carro (coche) se utilizará para transportar personas o ir de Carchelejo a Cazorla. Cada componente representa un nivel de abstracción en el cual el uso del componente se aísla de los detalles de la composición interna del componente.24 Programación en C++. son resumidas o combinadas entre sí. una lavadora o un horno de microondas.3. analizar y gestionar sistemas de computadoras complejos y grandes que no se podrían diseñar si se tratara de modelar a un nivel detallado. • Un coche (carro) es un concepto común para diferentes tipos de coches. Aplicando la abstracción se es capaz de construir. Esto puede incluir también una descripción de los estados que puede alcanzar un objeto. etc. El término abstracción que se suele utilizar en programación se refiere al hecho de diferenciar entre las propiedades externas de una entidad y los detalles de la composición interna de dicha entidad.
se intentan descubrir e im- plementar los objetos que juegan un rol en el dominio del problema y en consecuencia programa. una clase define qué datos se utilizan para representar un objeto y las ope- raciones que se pueden ejecutar sobre esos datos. Diferentes variables se pueden crear de este tipo. incluyen una descripción de operaciones permisibles para cada clase. por consiguiente.. 1. Si una variable de tipo Carro se declara. Cada clase tiene sus propias características y comportamiento. en una primera fase. los lenguajes POO facilitan la tarea ya que incorporan clases existentes en su propia programación. la realización de los objetos descritos en una clase. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 25 comportamiento se agrupan en clases. Por ejemplo. Agrupar en clases a todos objetos que tengan características y comportamiento comunes. Linux. se uti- liza y juega un rol o papel. El diseño de clases fiables y útiles puede ser una tarea difícil. Identificar las relaciones que pueden existir entre las clases. son términos similares pero distintos. por ejemplo. Si se programa con enfoque orientado a objetos. Un objeto es algo que se visualiza.6. Las operaciones definidas en los objetos se llaman métodos. En general. Los fabricantes de soft- ware proporcionan numerosas bibliotecas de clases. Las instancias son. que utiliza un método específico para procesar la operación. ya los datos internos están protegidos del exterior y no se pueden acceder a ellos más que desde su propio interior y por tanto. no tiene prioridad. 3. un objeto es un elemento individual con su propia identidad. pinceles. éstas se llaman instancias. Uno de los beneficios reales de C++ es que permite la reutilización y adaptación de códigos existentes y ya bien probados y depurados. un programa de dibujo. Una clase describe un objeto. Afortunadamente. salario. líneas. Los términos objeto e instancia se utilizan frecuentemente como sinónimos (especialmente en C++). que no son más que unidades o módulos de programación que encapsulan datos y operaciones. El diseño de un programa orientado a objetos contiene. 1. cargo. A continuación se prosigue el diseño de un programa utilizando objetos de las clases. di- rector general). se crea un objeto Carro (una instancia de la clase Carro).. En el sentido estricto de programación. colores. tales como desplazamiento de un círculo o rotación de una línea. La estructura interna y el comportamiento de un objetivo. 2. Es im- portante que un objeto tal como un carro o una casa juegan un rol.) mientras que un objeto representará a un ejecutivo específico (Luis Mackoy.. Los términos ocultación de la información (information hiding) y encapsulación de datos (data encapsulation) se suelen utilizar como sinónimos. de sus detalles internos de implementación. En C++. título. una clase es un tipo de datos. y muy al contrario. puede definir clases que representan rectángulos. los siguientes pasos. no están ocultos. Estas instancias constan de datos o atributos descritos en la clase y se pueden manipular con las operaciones definidas dentro de ellas. un au- tomóvil. al menos. Identificar los objetos del sistema. Las definiciones de clases. En programación orientada a objetos. pero no siempre es así. etc. 4. en general. En C++ no es lo mismo. un libro. Objetos El objeto es el centro de la programación orientada a objetos. En el diseño de programas orientados a objetos se realiza en primer lugar el diseño de las clases que representan con precisión aquellas cosas que trata el programa. . incluyendo bibliotecas de clases diseñadas para simplificar la creación de programas para entornos tales como Windows. Cada operación llamada por un objeto se interpreta como un mensaje al objeto.4. definido por su interfaz con el exterior. Una clase puede describir las propiedades genéricas de un ejecutivo de una empresa (nombre. Identificar los datos y operaciones de cada una de las clases. una clase define los datos que se utilizan y las operaciones que se pueden ejecutar sobre esos datos. Macintosh o Unix. La ocultación de datos permite separar el aspecto de un componente.. El acceso al objeto está restringido sólo a través de una interfaz bien definida.
¿Qué tipos de cosas son objetos en los programas orientados a objetos? La respuesta está limitada por su imaginación aunque se pueden agrupar en categorías típicas que facilitarán su búsqueda en la definición del problema de un modo más rápido y sencillo. . caso de C. también se puede ver como un objeto. peso. Los atributos de este objeto pueden ser los jugadores. — Listas. etc. • Tipos de datos definidos por usuarios: — Hora. Un carro puede ser ensamblado de partes tales como un motor. — Ratón (mouse). — Grafos. • Colecciones de datos: — Arrays (arreglos). rectas. De modo similar una persona. • RecursosHumanos: — Empleados. su kilometraje o su fabricante. — Socios. esos atributos pueden ser el nombre. puntos. — Árboles binarios.26 Programación en C++. número de teléfono. — Puntos del espacio. del cual se disponen de diferentes atributos. — Ventanas. círculos. • Elementos de computadoras: — Menús. — Clientes. — Vendedores. Algoritmos. El pensar en tér- minos de objetos tiene una gran ventaja: se asocian los objetos del problema a los objetos del mundo real. estructuras de datos y objetos Dependiendo del problema. — Aviones. sino en objetos. Dependiendo de la definición del problema. — Tarjetas de memoria de cámaras fotográficas. — Pilas. Cuando se trata de resolver un problema con orientación a objetos.…). — Estudiantes. unas puertas o puede ser descrito utilizando propiedades tales como su velocidad. — Ángulos. • Objetos físicos: — Carros. — Teclado. Puede ser totalmente abstracto y también puede describir un proceso. Un objeto no necesariamente ha de realizar algo concreto o tangible. diferentes aspectos de un aspecto son relevantes. la puntuación y el tiempo transcurrido de partido. un partido de baloncesto o de rugby puede ser des- crito como un objeto. color del cabello. — Puntos del plano. — Objetos gráficos (rectángulos. una carrocería. Por ejemplo. profesión. — Lados. altura. — USB. apellido. — Árboles. Estos atributos indican el objeto. — Impresora. el entrenador. dirección. — Números complejos. dicho problema no se descompone en funciones como en programación estructurada tradicional.
— Motocicletas. Los objetos resultantes ofrecen una mejor solución al diseño del programa que en el caso de los lenguajes orientados a procedimientos. aunque su definición no implica creación de objetos. Representación de objetos en UML (Lenguaje Unificado de Modelado). Una clase contiene muchos objetos y es preciso definir- la. Clases En POO los objetos son miembros de clases. una clase es un tipo de datos al igual que cual- quier otro tipo de dato definido en un lenguaje de programación. — Barcos. Desde el punto de vista de implemen- tación un objeto es una entidad que posee un conjunto de datos y un conjunto de operaciones (funciones o métodos). — Memoria. — Mandos.14.5.14. La representación gráfica de un objeto en UML se muestra en la Figura 1. • Componentes de videojuegos: — Consola. En esencia. El estado de un objeto viene determinado por los valores que toman sus datos. Los datos se denominan también atribu- tos y componen la estructura del objeto y las operaciones —también llamadas métodos— representan los servicios que proporciona el objeto. — Casas. — Acceso a Internet.6. 1. Un objeto se puede definir desde el punto de vista conceptual como una entidad individual de un sistema y que se caracteriza por un estado y un comportamiento. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 27 — Trenes. — Conectores. cuyos valores pueden tener las restricciones impuestas en la definición del problema. La correspondencia entre objetos de programación y objetos del mundo real es el resultado eficiente de combinar datos y funciones que manipulan esos datos. — Volante. Un objeto: Clase X Un objeto: Clase X (a) Notación completa de un objeto (b) Notación reducida de un objeto Toyota: Carro Mackoy: Persona (c) Un objeto Toyota de la clase Carro (d) Un objeto Mackoy de la clase Persona Figura 1. La diferencia reside en que la clase es un tipo de dato que contiene datos y funciones. .
. Madonna.6.15. etc. cada uno de estos aparatos es un subclase de la clase Electrodoméstico y a su vez Electrodoméstico es una superclase de todas las otras clases (máquinas lavadoras. lavavajillas. tostadoras. Un objeto concreto. (a) Notación completa de un objeto (b) Notación abreviada de un objeto Carro Persona Marca Modelo Año de matrícula Carro Potencia Acelerar ( ) Frenar ( ) Girar ( ) Avión (c) Clase Carro (d) Clases Persona.28 Programación en C++. Una clase se representa en UML mediante un rectángulo que contiene en una banda con el nombre de la clase y opcionalmente otras dos bandas con el nombre de sus atributos y de sus operaciones o mé- todos (Figura 1.. Por ejemplo. Una clase encapsula las abstracciones de datos y operaciones necesarias para describir una entidad u objeto del mundo real. Generalización y especialización: herencia La generalización es la propiedad que permite compartir información entre dos entidades evitando la redundancia. Juanes.. hornos de microondas. Algoritmos.). Representación de clases en UML. hornos de mi- croondas. una descripción de un número de objetos similares.. tostadoras. por consiguiente. Sting.6. Juanes o Carlos Vives. frigoríficos. Una clase es. frigoríficos. Por defi- nición todos los objetos de una clase comparten los mismos atributos (datos) y las mismas operaciones (métodos). son instancias de la clase "músicos de rock". lavavajillas. 1.16). son todos electrodomésticos (aparatos del hogar). estructuras de datos y objetos Nombre de la clase Nombre de la clase Atributos Métodos Excepciones. Carlos Vives o Juan Luis Guerra son miembros u objetos de la clase “músicos de rock”. Prince. Una clase es una descripción general de un conjunto de objetos similares. En el mundo de la orientación a objetos. etc. Carro y Avión Figura 1. máquinas lavadoras. En el comportamiento de objetos existen con frecuencia propiedades que son comunes en diferentes objetos y esta propiedad se denomina generalización. El proceso inverso de la generalización por el cual se definen nuevas clases a partir de otras ya existentes se denomina especialización . En C++ una clase es una estructura de dato o tipo de dato que contiene funciones (métodos) como miembros y datos.
Los carros. El principio de la división o clasificación es que cada subclase comparte características comunes con la clase de la que procede o se deriva. La idea de clases conduce a la idea de herencia. de modo que presentan las mismas características y comportamiento de éstas.16. Por ejemplo los camiones tienen una cabina independiente de la caja que transporta la carga. En C++ la clase original se denomina clase base y las clases que se derivan de ella se denominan clases derivadas y siempre son una especialización o concreción de su clase base. La herencia permite definir nuevas clases a partir de otras clases ya existentes. Además de las características comunes con los otros miembros de la clase. etc. . Representación de clases en UML con atributos y métodos. En orientación a objetos. La cla- se animal se divide en anfibios. etc. Como ya se ha comentado anteriormente con las relaciones de generalización y especialización. el mecanismo que implementa la propiedad de generalización se denomina herencia. etc. la clase base es la genera- lización de la clase derivada. así como otras adicionales. y la clase vehículo en carros. buses. pájaros. cada subclase tiene sus propias características. Esto significa que todas las propiedades (atributos y operaciones) de la clase base se heredan por la clase derivada.. Herencia de clases en UML.17. En la Figura 1. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 29 Perro Jugador de Baloncesto Nombre Nombre Edad Altura Peso Peso Altura Edad Correr ( ) Lanzar ( ) Dormir ( ) Saltar ( ) … Figura 1. insectos. normalmente suplementada con propiedades adicionales. motos. Animal Reptil Mamífero Anfibio Serpiente Caballo Rana Figura 1. camiones y buses tiene ruedas. mamíferos.17 se muestran clases pertenecientes a una jerarquía o herencia de clases. son las características que definen a un vehículo. A la inversa. motores y ca- rrocerías. camiones. en nuestras vidas diarias se utiliza el concepto de clases divididas en subclases. De modo similar una clase se puede convertir en padre o raíz de otras subclases. motos. los buses tienen un gran número de asientos independientes para los viajeros que ha de transportar. Clases diferentes se pueden conectar unas con otras de modo jerárquico.
Las propiedades comunes de varias clases sólo necesitan ser implementadas una vez y sólo necesitan modificarse una vez si es necesario. La traducción no ha sido aprobada por la RAE. cuando un operador 5 El término proviene del concepto ingles reusability. Desde un punto de vista práctico de ejecución del programa. en particular. La facilidad de reutilizar o reusar el software existente es uno de los grandes beneficios de la POO: muchas empresas consiguen con la reutilización de clase en nuevos proyectos la reducción de los costes de inversión en sus presupuestos de programación. Otro ejemplo a considerar y relativo a los operadores “+” y “*” aplicados a números enteros o números complejos. de marcas diferentes. La otra ven- taja es que el concepto de abstracción de la funcionalidad común está soportada. pero es libre de añadir nuevas características propias. Sin embargo.6.8. Su concepto es similar a las funciones incluidas en las bibliotecas de funciones de un lenguaje procedimental como C que se pueden incorporar en diferentes programas. Esta propiedad se llama reusabilidad 5 o reutilización. El uso de operadores o funciones de forma diferente.30 Programación en C++. sin embargo. etc. la operación de abrir se puede dar en diferentes clases: abrir una puerta. de mo- delos diferentes. Polimorfismo es la propiedad de que un operador o una función actúen de modo diferente en función del objeto sobre el que se aplican. En C++. el polimorfismo signifi- ca la capacidad de una operación de ser interpretada sólo por el propio objeto que lo invoca.7 Reusabilidad Una vez que una clase ha sido escrita. el polimorfismo se realiza en tiempo de ejecución ya que durante la compilación no se conoce qué tipo de objeto y por consiguiente que operación ha sido llamada. En un taller de reparaciones de automóviles existen numerosos carros. etc. de tipos diferentes. mientras que en el caso de los números complejos al componerse de parte real y parte imaginaria. se utiliza para consistencia y reducir código. . abrir una ventana. En cada caso se ejecuta una operación dife- rente aunque tiene el mismo nombre en todos ellos “abrir”. creada y depurada. En el capítulo 14 se describirá en profundidad la propiedad de polimorfismo y los diferentes modos de implementación del polimorfismo. se puede distribuir a otros programadores para utilizar en sus propios programas. la operación será muy diferente. incluye los mismos principios. La operación a realizar es la misma. abrir un archivo. Esto se consigue derivando una nueva clase de una ya existente. la herencia. el concepto de herencia proporciona una extensión o ampliación al concepto de reusabili- dad. El polimorfismo es la propiedad de una operación de ser interpretada sólo por el objeto al que pertenece. Así. La nue- va clase heredará las características de la clase antigua. La propiedad de polimorfismo es aquella en que una operación tiene el mismo nombre en diferentes clases. por ejemplo. incluirá diferentes acciones en cada caso.6. Veamos el concepto con ejemplos de la vida diaria. aporta también otra gran ventaja: facilitar el polimorfismo. dependiendo de los objetos sobre los que están actuando se llama polimorfismo (una cosa con diferentes formas). Algoritmos. aunque ambos son números. En la practica. pero se incorpora al texto por su gran uso y difusión entre los profesionales de la informática. Polimorfismo Además de las ventajas de consistencia y reducción de código. Constituyen una clase o colección hetero- génea de carros (coches). en un caso la suma y multiplicación son operaciones simples. pero se ejecuta de diferentes formas en cada clase. añadir competencias y propiedades adicionales a ella. Supongamos que se ha de realizar una operación común “cambiar los frenos del carro”. será necesario seguir un método específico para tratar ambas partes y obtener un resultado que también será un número complejo. ¿En esencia cuales son las ventajas de la herencia? Primero. abrir un libro. estructuras de datos y objetos 1. Un programador puede considerar una clase existente y sin modificarla. 1. abrir un periódico. potencias diferentes. abrir una cuenta corriente en un banco. Existen diferentes formas de imple- mentar el polimorfismo y variará dependiendo del lenguaje de programación. dependien- do del coche.
18 se muestra una vista organizacional de un computador donde muestran los diferentes tipos de software a modo de capas de la computadora desde su interior (el hardware) hasta su exterior (usuario): Las diferentes capas funcionan gracias a las instrucciones específicas (instrucciones máquina) que forman parte del software del sistema y llegan al software de aplicación. que es utilizado por el usua- rio que no requiere ser un especialista. Las operaciones que debe realizar el hardware son especificadas por una lista de instrucciones. o software. se le permite la posibilidad de operar sobre nuevos tipos de datos. tal como + o =. El proceso de escritura o codificación de un programa se denomina programación y las personas que se especializan en esta actividad se denominan programadores. se debe esencial- mente. al desarrollo de sucesivas generaciones de software potentes y cada vez más amistosas (“fáciles de utilizar”). se dice en- tonces que el operador está sobrecargado. En la Figura 1. Relación entre programas de aplicación y programas del sistema. enlaces de comunicaciones y dispositivos periféricos. de modo que los usuarios y los programadores pueden hacer así un uso eficiente del computador. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 31 existente. tal como el procesador central. Software del sistema es un conjunto generalizado de programas que gestiona los recursos del com- putador.7. . 1. Cada tipo realiza una función dife- rente. este nuevo concepto. Un programa de software es un conjunto de sentencias o instrucciones al computador. Software de aplicaciones son el conjunto de programas escritos por empresas o usuarios individuales o en equipo y que instruyen a la computadora para que ejecute una tarea específica.18. también en profundidad. EL SOFTWARE (LOS PROGRAMAS) El software de una computadora es un conjunto de instrucciones de programa detalladas que controlan y coordinan los componentes hardware de una computadora y controlan las operaciones de un sistema informático. Programas de la aplicación Programas del sistema Figura 1. Los pro- gramadores que escriben software del sistema se llaman programadores de sistemas. Los dos tipos de software están relacionados entre sí. programado por los programadores de aplicaciones. En el Capítulo 10 se ampliará. El auge de las computadoras en el siglo pasado y en el actual siglo XXI. lla- madas programas. Los programadores que escriben software de aplicaciones se llaman programadores de aplicaciones. La sobrecarga es un tipo de polimorfismo y una característica importante de la POO. Existen dos tipos impor- tantes de software: software del sistema y software de aplicaciones.
Algoritmos. es de- cir.19 muestra el proceso general de ejecución de un programa con una entrada (datos) al progra- ma y la obtención de una salida (resultados). Otro software del sistema son los programas traductores o de traducción de lenguajes de computador que convierten los lenguajes de programación. Otro tipo de software del sistema que gestiona controla las actividades de la computadora y realiza tareas de proceso comunes. imágenes o sonido.7. información numérica. análisis estadístico. los programas que podrá escribir en Turbo Pascal. se denominan también programas del sistema. entendibles por los programadores. Se debe diferenciar entre el acto de crear un programa y la acción de la computadora cuando ejecu- ta las instrucciones del programa.32 Programación en C++. compran el software de aplicaciones en discos CDs o DVDs (antigua- mente en disquetes) o los descargan (bajan) de la Red Internet y han de instalar el software copiando los programas correspondientes de los discos en el disco duro de la computadora. tales como datos numéricos o caracteres. se deno- mina utility o utilidades (en algunas partes de Latinoamérica. a generar diagramas o gráficos. a conti- nuación. La entrada puede tener una variedad de formas. navegación y manipulación en Internet. en lenguaje máquina que entienden las computadoras El software del sistema es el conjunto de programas indispensables para que la máquina funcione. básicamente. Los programas de utilidad 6 facilitan el uso de la computadora. etc. nóminas. señales para controlar equipos o robots. 1.2. La creación de un programa se hace inicialmente en papel y.7. La Figura 1. Este libro ha sido escrito en un editor de textos o procesador de palabras (“word procesor”). . Cuando compre estos programas asegúrese que son compatibles con su computador y con su sistema operativo. como de negocios. Software de aplicación El software de aplicación tiene como función principal asistir y ayudar a un usuario de un computador para ejecutar tareas específicas. los compiladores/intérpretes (lenguajes de programación) y los programas de uti- lidad. una aplicación de procesamiento de textos (word pro- cessing) tal como Word o Word Perfect que ayuda a crear documentos. gráficos y presentaciones visuales. La salida puede también tener formas. tales como texto. estructuras de datos y objetos 1. bits) que ésta pueda entender. o a crear bases de datos como Acces u Oracle que ayudan a crear archivos y registros de datos. una hoja de cálculo tal como Lotus 1-2-3 o Excel que ayudan a automatizar tareas tediosas o repetitivas de cálculos matemáticos o estadísticos. Un buen ejemplo es un editor de textos que permite la escritura y edición de documentos.. Por ejemplo. Existe una gran diversidad de programas de aplicación para todo tipo de actividades tanto de modo personal. Los lenguajes de programación sirven para escribir programas que permitan la comunicación usua- rio/máquina. Unos programas especiales llamados traductores (compiladores o intérpretes) convierten las instrucciones escritas en lenguajes de programación en instrucciones escritas en lenguajes máquina (0 y 1. Los programas de aplicación se pueden desarrollar con diferentes len- guajes y herramientas de software. Los programas que realizan tareas concretas. Los usuarios. El software del sistema que gestiona y controla las actividades del computador se denomina sistema operativo. A lo largo del libro se verán pequeños programas de aplicación que muestran los principios de una buena programación de computadora. etc. Estos programas son. los editores de texto. el sistema operativo. se denominan programas de aplicación. presentaciones visuales como PowerPoint. se introduce en la computadora y se convierte en lenguaje entendible por la computadora. normalmente. etc. contabilidad. 6 Utility: programa de utilidad o utilería.1 Software del sistema El software del sistema coordina las diferentes partes de un sistema de computadora y conecta e interac- túa entre el software de aplicación y el hardware de la computadora. utilerías).
dispositivos de E/S (Entrada/Salida). Windows NT. La Tabla 1. Vista. y moni- toriza a las actividades del sistema informático. que sirve. atendiendo al número de usuarios y monocarga (una sola tarea) o multitarea (múltiples tareas) según las tareas (procesos) que puede realizar simultáneamente. esencialmente. El sistema operativo dirige las operaciones glo- bales de la computadora.. UNIX. Otra parte del sistema operativo puede residir en disco que se almacena en memoria RAM en la inicialización del sistema por primera vez en una operación que se llama carga del sistema (booting). y la UCP (Unidad Central de Proceso). Mac. Gracias al sistema operativo es posible que el programador pueda introducir y grabar nuevos programas. Los sistemas operativos modernos utilizan una interfaz gráfica de usuario. Ejecución de un programa. y por ello a veces.. o tiempo compartido (diferentes usuarios). el sistema operativo se almacena de modo permanente en un chip de memoria de sólo lectura (ROM) de modo que esté disponible tan pronto el computador se pone en marcha (“se enciende” o “se prende”). la interacción está controlada por el sistema ope- rativo. Uno de los programas más importante es el sistema operativo. se le compara con el director de una orquesta ya que este software es el responsable de dirigir todas las operaciones del computador y gestionar todos sus recursos. planifica el uso de recursos y tareas del computador. el sistema operativo es la colección de programas de computador que controla la interacción del usuario y el hard- ware del computador. Cuando un usuario interactúa con un computador. instruye a la computadora para ejecutar otros programas y controla el alma- cenamiento y recuperación de archivos (programas y datos) de cintas y discos. IGU (Gra- phical User Interface. así como instruir a la computadora para que los ejecute.8 SISTEMA OPERATIVO Un sistema operativo SO (Operating System. C++ corre prácticamente en todos los sistemas operativos. Un usuario se comunica con un sistema operativo a través de una interfaz de usuario de ese sis- tema operativo. Los sistemas operativos pueden ser: monousuarios (un solo usuario) y multiusuarios. Sun. barras y cuadros de diálogo para realizar tareas que se controlan por el teclado o el ratón (mouse) entre otros dispositivos. Windows XP. En la práctica. Estos recursos incluyen memoria. etc. .6 muestra algunos de los sistemas ope- rativos más populares utilizados en enseñanza y en informática profesional.. y en casi todas las computadoras personales actuales PC. GUI) que hace uso masivo de iconos. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 33 Memoria externa UCP Sistema operativo Programa Programa Entrada Salida (datos) (resultados) Figura 1. botones. Windows 2000. OS) es tal vez la parte más importante del software del sistema y es el software que controla y gestiona los recursos del computador.19. El sistema operativo es el administrador principal del computador. El sistema operativo asigna recursos. El sistema operativo proporciona servicios tales como asignar memoria a un programa y manipulación del control de los dispositivos de E/S tales como el monitor el teclado o las unidades de disco. Normalmente. Windows 95. 1. Linux. para facilitar la escritura y uso de sus propios programas.
34 Programación en C++. un grupo de programas se ejecutan alter- nativamente y se alternan en el uso del procesador. estructuras de datos y objetos Tabla 1. pero no utilizan los recur- sos del computador simultáneamente. un sistema antivirus y otras funcionalidades importantes. DOS y OS/2 Sistemas operativos creados por Microsoft e IBM respectivamente. y una gran alternativa a Windows. Muy utilizado actualmente en servi- dores de aplicaciones para Internet. Su fabricante es Microsoft. En base a sus características específicas los sistemas operativos se pueden clasificar en va- rios grupos: Multiprogramación/Multitarea La multiprogramación permite a múltiples programas compartir recursos de un sistema de computadora en cualquier momento a través del uso concurrente de una UCP. Dos o más programas están activos al mismo tiempo. PDA. similar a UNIX. así como un buscador. UNIX Sistema operativo abierto. Algoritmos. actualización de Windows XP pero con numerosas funcionalidades. Sólo un programa utiliza realmente la UCCP en cualquier momento dado. PalmOS Sistema operativo para agendas digitales.. Windows 98/ME/2000 Versiones anteriores de Windows pero que todavía hoy son muy utilizados. incluyendo en el sistema operativo programas que actualmente se comercializan independientes. . especialmente de Internet y de seguridad.. 1. bien de modo secuencial. la multiprogramación toma el nombre de multitarea. Con multiprogramación. sin embargo. como en la industria y negocios. escrito en C y todavía muy utilizado en el campo profesional.1. Mac OS Sistema operativo de las computadoras Apple Macintosh. Windows Mobile. las necesidades de entrada/salida pueden ser atendidas en el mismo momento. CP/M Sistema operativo de 8 bits para las primeras microcomputadoras nacidas en la década de los setenta. del fabricante Palm. Sistemas operativos más utilizados en educación y en la empresa. ya poco utilizados pero que han sido la base de los actuales sistemas operativos. Windows XP Sistema operativo más utilizado en la actualidad. tanto en el campo de la ense- ñanza. un nuevo sistema operativo llamado Windows Vista. pero que se lanzará comercialmente en 2007.8. Symbian Sistema operativo para teléfonos móviles apoyado fundamentalmente por el fabricante de teléfonos celulares Nokia. Sistema operativo Características Windows Vista7 Nuevo sistema operativo de Microsoft presentado en 2006. vídeo. Multiprogramación Método de ejecución de dos o más programas concurrentemente utilizando la misma computa- dora. CE Sistema operativo para teléfonos móviles con arquitectura y apariencias simila- res a Windows XP.6. Cuando se utiliza un sistema operativo de un único usuario. gratuito y de libre distribución. Linux Sistema operativo de software abierto. La UCO ejecuta sólo un programa pero puede atender los servicios de entrada/salida de los otros al mismo tiempo. y funda- mentalmente un sistema de representación gráfica muy potente que permitirá construir aplicaciones en tres dimensiones. tales como programas de reproducción de música. 7 Microsoft tiene previsto presentar en el año 2006. Tipos de sistemas operativos Las diferentes características especializadas del sistema operativo permiten a los computadores manejar muchas diferentes tareas así como múltiples usuarios de modo simultáneo o en paralelo.
El proceso de conversión de un algoritmo escrito en pseudocódigo hasta un programa ejecutable comprensible por la máquina. • realizar las operaciones correspondientes. ... Así pues. la mayoría de los programadores emplean lenguajes de programación como C++. este lenguaje se conoce como lenguaje máquina y el código correspondiente código máquina. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN Como se ha visto en el apartado anterior. divi- diendo el trabajo entre las diferentes UCP. y el algoritmo escrito en un lenguaje de programación se denomina código fuente. Pascal o el mítico BASIC. Visual Basic. HTML. Perl. Los programas que traducen el código fuente escrito en un lenguaje de programación —tal como C++— a código máquina se denominan traductores. En la realidad la computadora no entiende directamente los lenguajes de programación sino que se requiere un programa que traduzca el código fuente a otro lenguaje que sí entiende la máquina directa- mente. los clásicos COBOL. PHP. se muestra en la Figura 1. Java. FORTRAN. el multiproceso utiliza proceso simultáneo con múltiples CPUs. Estos lenguajes se denominan lenguajes de alto nivel y permiten a los profesionales resolver problemas convirtiendo sus algoritmos en programas escritos en alguno de estos lenguajes de programación. sobre todo profe- sionalmente. la sensación es de que todos los usuarios es- tán conectados simultáneamente a la UCP con cada usuario recibiendo únicamente un tiempo de máquina. ya que el pseudocódigo o el diagrama de flujo no son comprensibles por la compu- tadora. La multiprogramación utiliza proceso concurrente con una CPU.. los lenguajes utilizados para escribir programas de computadoras son los lenguajes de programación y programadores son los escritores y diseñadores de programas. pero muy complejo para las personas. Multiproceso Un sistema operativo trabaja en multiproceso cuando puede enlazar a dos o más UCPs para trabajar en paralelo en un único sistema de computadora. aunque todavía se utilizan. Hoy en día. El sistema operativo puede asignar múltiples UCPs para ejecutar diferentes instrucciones del mismo programa o de programas diferentes simultáneamente. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 35 Tiempo compartido (múltiples usuarios. se realiza la tarea del siguiente. JavaScript. XML. lo que significa: • comprender las instrucciones de cada paso.9. time sharing) Un sistema operativo multiusuario es un sistema operativo que tiene la capacidad de permitir que muchos usuarios compartan simultáneamente los recursos de proceso de la computadora. Centenas o millares de usuarios se pueden conectar al computador que asigna un tiempo de computador a cada usuario. de modo que a medida que se libera la tarea de un usuario. para que un procesador realice un proceso se le debe suminis- trar en primer lugar un algoritmo adecuado. C. El proce- so de traducir un algoritmo en pseudocódigo a un lenguaje de programación se denomina codificación. Dada la alta velocidad de transferencia de las operaciones. C#. el algoritmo se ha de expresar en un formato que se de- nomina programa. Un programa se escribe en un lenguaje de programación y las operaciones que conducen a expresar un algoritmo en forma de programa se lla- man programación. Cuando el procesador es una computadora. El procesador debe ser capaz de interpretar el algoritmo.20. y así sucesivamente. 1. aunque pueda entenderlos cualquier programador.
36 Programación en C++. lo traduce y. a continuación. Algoritmos. La compilación de programas. se detiene la traducción. lo ejecuta.9.1.22. Los traductores de lenguaje son programas que traducen a su vez los programas fuente escritos en lengua- jes de alto nivel a código máquina. Intérprete. se traduce la siguiente sentencia. El sistema de traducción consiste en: traducir la primera sentencia del programa a lenguaje máquina. se ejecuta la sentencia. Los programas intérpretes clásicos como BASIC. 1. se realiza mediante programas llamados “traductores”. un lenguaje orientado a objetos puro. se detiene la traducción. estructuras de datos y objetos Algoritmo en Escritura Problema pseudocódigo en C++ Algoritmo Edición Código fuente (o diagrama en C++ en C++ de flujo) (editory Resultado EID) Traducción y ejecución (traductor/ compilador) Código máquina (programa ejecutable) Figura 1. a continuación. Programa fuente Compilador Programa objeto Figura 1. . está muy extendida la versión interpretada del lenguaje Smalltalk. Intérpretes Un intérprete es un traductor que toma un programa fuente. más que en circunstancias especiales. se ejecuta la sentencia y así sucesivamente hasta terminar el programa. Proceso de transformación de un algoritmo en pseudocódigo en un programa ejecutable. prácticamente ya no se utilizan.20. Programa fuente Intérprete Traducción y ejecución línea a línea Figura 1. Traductores de lenguaje: el proceso de traducción de un programa El proceso de traducción de un programa fuente escrito en un lenguaje de alto nivel a un lenguaje má- quina comprensible por la computadora. Sin embargo. Los traductores se dividen en compiladores e interpretes.21.
2. es decir. sólo deberá volver a com- pilarse de nuevo en el caso de que se modifique alguna instrucción del programa. Escritura del programa fuente con un editor (programa que permite a una computadora actuar de modo similar a una máquina de escribir electrónica) y guardarlo en un dispositivo de alma- cenamiento (por ejemplo.23. un disco). 1. El enlazador (linker) obtiene el programa ejecutable. . se tendrá la salida del programa. si no existen errores. El proceso de ejecución sería el mostrado en las figuras 1. Introducir el programa fuente en memoria. Fases de la compilación. 6. De este modo el pro- grama ejecutable no necesita del compilador para su ejecución. Compilar el programa con el compilador C. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 37 Compiladores Un compilador es un programa que traduce los programas fuente escritos en lenguaje de alto nivel a lenguaje máquina. La compilación y sus fases La compilación es el proceso de traducción de programas fuente a programas objeto. FORTRAN y COBOL. 5. Los lenguajes compiladores típicos más utilizados son: C.24 y 1. Obtención del programa objeto. El proceso de ejecución de un programa escrito en un lenguaje de programación y mediante un com- pilador suele tener los siguientes pasos: 1. 4. El programa compilado y depurado (eliminados los errores del código fuente) se denomina programa ejecutable porque ya se puede ejecutar directamente y cuantas veces se desee.23). Pascal. Para conseguir el programa máquina real se debe utilizar un programa llamado montador o enlazador (linker). 2. El proceso de montaje conduce a un programa en lenguaje máquina directamente ejecutable (Figura 1. 3.9. Programa fuente Compilador (traductor) Programa objeto Enlazador (linker ) Programa ejecutable (en lenguaje máquina) Figura 1. La traducción del programa completo se realiza en una sola operación denominada compilación del programa. 7.25. C++. El programa obje- to obtenido de la compilación ha sido traducido normalmente a código máquina. Verificar y corregir errores de compilación (listado de errores). C#. se traducen todas las instrucciones del programa en un solo bloque. Java. Se ejecuta el programa y.
38 Programación en C++. la popularidad. Sin embargo. Algoritmos. de modo universal.24. al sistema operati- vo UNIX.25. C nació realmente en 1978. es conocido como el lenguaje de programación de sistemas. por excelencia. Modificación Programa fuente programa Compilador Existen errores en la copilación no Programa Montador Programa ejecutable Ejecución Figura 1. 1.10. Ejecución de un programa. por Brian Kernig- han y Dennis Ritchie (Prentice Hall. se ha producido porque este lenguaje no está prácticamente asociado a ningún sistema operativo. C: EL ORIGEN DE C++ COMO LENGUAJE UNIVERSAL C es el lenguaje de programación de propósito general asociado. 1978). C fue creciendo en popularidad y los . en especial. eficacia y potencia de C. ni a ninguna máquina. C es una evolución de los lenguajes BCPL —desarrollado por Martin Richards— y B —desarrolla- do por Ken Thompson en 1970— para el primitivo INIX de la computadora DEC PDP-7. En el Capítulo 2 se describirá en detalle el proceso completo y específico de ejecución de programas en lenguaje C. Desde su nacimiento. estructuras de datos y objetos Programa Datos programa Computadora ejecutable Resultados Figura 1. Fases de ejecución de un programa. por la cual C. con la publicación de The C Programming Languaje. Ésta es la razón fundamental.
Todos los compiladores de C++ pueden ejecutar programas escritos en lenguaje C. en el siglo XXI. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 39 sucesivos cambios en el lenguaje a lo largo de los años junto a la creación de compiladores por grupos no involucrados en su diseño.. Microsoft. MacOS. 1980]. en 1983. el American National Standard Institute (ANSI). e independiente de la máquina”. lo que proporciona una enorme cantidad de potencia y flexibilidad. especificadas por el estándar. Así. un lenguaje de progra- mación para escribir sistemas operativos y utilidades (programas) del sistema. 1997]9 fue Simula 67 [Dahl..net y en www. Otra fuente de inspiración... El estándar ANSI C formaliza construcciones no propuestas en la primera versión de C. el más utilizado en el mundo de la educación como primer lenguaje de programación y también copa un porcentaje alto de utilización en el campo profesional.. esencialmente. C es un lenguaje de propósito general que se puede utilizar para escribir cualquier tipo de programa. Java y C#.com puede asímismo encontrar diferentes compiladores totalmente gratuitos. en especial. que permite programar con instrucciones de lenguaje de propósito general. otra de las grandes aportaciones. También. profesional y científico actual y previsiblemente de los próximos años. se definió esencialmente. Con esta definición de C se asegura que cualquier fabricante de software que vende un compilador ANSI C incorpora todas las características del lenguaje.) ofrecen versiones a sus clientes aunque normalmente no son gratuitos 9 P. El lenguaje de programación C fue desarrollado por Dennis Ritche de AT&T Bell Laboratories que se utilizó para escribir y mantener el sistema operativo UNIX (hasta que apareció C. el sistema operati- vo UNIX fue desarrollado por Ken Thompson en AT&T Bell Laboratories mediante en lenguaje en- samblador o en B). Actualmente. C se mantiene como un subconjunto de C++. bloodshed.download. UNIX. hicieron necesario pensar en la estandarización de la definición del len- guaje C.) Los sistemas operativos 8 Opciones gratuitas buenas puede encontrar en el sitio del fabricante de software Borland. tal vez. C++ es heredero directo del lenguaje C que. C es un lenguaje de alto nivel. una nue- va forma de declaración de funciones (prototipos). así como en institutos tecnológicos. 1972] del que tomó el concepto de clase (con clases derivadas y funciones virtuales). (Fue desarrollado como lenguaje de programación de sistemas. Esto significa también que los programadores que escriban programas en C estándar tendrán la seguridad de que correrán sus modificaciones en cualquier sistema que tenga un compilador C. asignación de estructuras y enumeraciones. creó un comité (el denominado X3J11) cuya tarea fundamental consistía en hacer “una definición no ambigua del lenguaje C. escuelas de ingeniería y universidades. Linux. la biblioteca estándar de funciones. 11 . y aunque C sigue siendo. Pero es. C se define como un lenguaje de programación estructurado de propósito general. a su vez. es decir. Prácti- camente todos los fabricantes de sistemas operativos. Entre otras aportaciones. También puede encontrar y descargar un compilador excelente Dev-C++ en software libre que puede compilar código C y también código C++. preferentemente si cumplen el estándar ANSI C.11. Los fabricantes de software y de computa- doras (IBM. Había nacido el estándar ANSI del lenguaje C. C sigue siendo uno de los lenguajes de programación más utilizados en la in- dustria del software. como señala su autor Bjarne Stroustrup [Stroustrup. aunque en su diseño también primó el hecho que fuera especificado como un lenguaje de programación de Sistemas.8 1. Otros numerosos sitios puede encontrar en software gratuito en numerosos sitios de la red. se deriva del lenguaje B [Richards. sopor- tan diferentes tipos de compiladores de lenguaje C y en muchas ocasiones distribuciones gratuitas bajo cualquiera de los sistemas operativos citados. Windows. HP. Hoy. los tres lenguajes más populares junto con C en esta primera década del siglo XXI son herederos directos del propio C con características orientadas a objetos y a Internet. pero su éxito y popularidad está especialmente relacionado con el sistema operativo UNIX. en www. los tres lengua- jes con características técnicas de orientación a objetos forman con C el poker de lenguajes más emplea- dos en el mundo educativo. una organización internacional de estandarización. EL LENGUAJE C++: HISTORIA Y CARACTERÍSTICAS C++. Solaris.
C++ comenzó su proyecto de estandarización ante el comité ANSI y su primera referencia es The Annotated C++ Reference Manual [Ellis 89]12. Reference Manual son lectura y consulta obligada. ampliaron ese documento y publicaron un libro referencia del lenguaje The C Programming Language (también conocido por el K&R). 12 11 Esta obra ha sido traducida por un equipo de profesores de la universidad pontificia de Salamanca que coordinó y dirigió el autor de este libro. En diciembre de 1989 se reunió el comité X3J16 del ANSI por iniciativa de Hewlett Packard.resarch. Segundo C. En diciembre de 1996 se lanzó una segun- da versión (CD2) a dominio público. En 1997. etc. el Comité publicó diferentes artículos (working paper) y en abril de ese año. 12 Existe versión española de Addison-Wesley Díaz de Santos y traducida por los profesores Manuel Katrib y Luis Joyanes.The Design and Evolution of C++ y C++. a la estandarización de ANSI se unió ISO (International Organization for Standardization) con su propio comité (ISO-WG-21).com/~bs El sitio es actualizado con frecuencia por Stroustrup y contiene gran cantidad de información y una excelente sección de FAQ (frequently asked questions). La especificación formal del lenguaje C es un documento escrito por Ritchie. En 1995. C requiere un nivel de sofisticación a sus usuarios que les obliga a un difícil aprendizaje a los programadores principiantes ya que es de comprensión difí- cil. C estándar es un subconjunto de C++ y la mayoría de los programas C son también programas C++ (la afirmación inversa no es verdadera). genericidad. En general. funciones virtuales. Se han presentado varias versiones de C++ y su evolución se estudió en [Stroustrup 94]. presenta características y propiedades de programación orientada a objetos. C++ además de añadir propiedades a C. C++ ha ido evolucionando año a año y como su autor ha explicado: “evolucionó siempre para resolver problemas encontrados por los usuarios y como consecuencia de conversaciones entre el autor. www. Windows NT. Estos comités se reunen tres veces al año para aunar sus esfuerzos y llegar a una decisión de creación de un estándar que convirtiera a C++ en un lenguaje importante y de amplia difusión. tiene dos características que lo hacen inapropiado como una introducción moderna a la programación. Ejemplos bien conocidos de sistemas operativos además de UNIX son MS/DOS. Windows 95/98.att. fue diseñado al principio de los setenta. En junio de 1991. que es una técnica de programación muy potente y que se verá en la última parte de este libro. OS Mac. diseñador e implementador del lenguaje de programación C++ es la refe- rencia fundamental y definitiva para cualquier estudiante y programador de C++. Aunque C es un lenguaje muy potente. Las carac- terísticas más notables que han ido incorporándose a C++ son: herencia múltiple. Stroustrup diseñó C++ como un mejor C. Lynux.40 Programación en C++. estructuras de datos y objetos son los programas que gestionan (administran) los recursos de la computadora. plantillas. p. Algoritmos. excepciones. Primero. OS/2. creando un esfuer- zo común ANSI/ISO para desarrollar un estándar para C++. Para subsanar estas “deficiencias” Bjarne Stroustrup de AT&T Bell Laboratories desarrolló C++ al principio de la década de los ochenta. IMPORTANTE: Página oficial de Bjarne Stroustrup Bjarne Stroustrupo. se publicó un borrador del estándar (Comité Draft) para su examen público. titulado The C Refe- rence Manual. Su sitio web personal de AT&T Labs Researchs debe ser el primer sitio “favorito” que le recomendamos visite con cierta frecuencia. MVS. Windows 2000. Ritchie y Brian Kernighan. Estos documentos no sólo refinaron la descripción de las caracte- 10 [Stroustrup 98]. y la naturaleza de la programación ha cambiado de modo significativo en la década de los ochenta y noventa. sus amigos y sus colegas”10. . etc. Sus obras The C++ Programming Language11.
estas características se pueden convertir como parte del C++ Standard. C++ es un lenguaje estandarizado. Aunque. Realmente. Debido a que se lleva mucho tiempo hasta que un fabricante de compiladores implementa las últimas especificaciones de un lenguaje. con frecuencia.0 de C++. El ANSI C estándar no sólo define el lenguaje C sino que también define una biblioteca de C estándar que las implementaciones de ANSI C deben soportar.ansi. pero no es cierto a la inversa. que soportan algunos compiladores de C++. la comunidad de C fue seguida de un estándar de facto. aunque también puede ser utilizado como lenguaje estructurado al estilo de C si se desea trabajar al modo clásico de programación estructurada. Stroustrup publicó en 1997 la tercera edición de su libro The C++ Programming Language. la versión de C++ más reciente de Bell Labs. fue adoptado por ISO en 1999 y por ANSI en 2000. run_time type identification). Esto puede conducir a restricciones en algunos casos. reducción de ambigüedades y simila- res. el k&R más simple se llamó. muchas personas aceptaron como estándar. Al igual que sucede con Java y C# que son superconjuntos de C++. MA. el nuevo estándar. Este estándar se conoció. tales como un nuevo tipo integer. denominado C99 que fue adoptado por ISO en 1999 y por ANSI en 2000. Estrictamente hablando. Este libro sigue el estándar ANSI/ISO C++. El estándar ANSI C no sólo definió el lenguaje C sino que también definió una biblioteca estándar de C que deben soportar todas las implementaciones de ANSI C. En 2003 una segunda versión del Estándar vio la luz y fue adoptada también como [Standard03]. C clásico. Así. tal como el prototipado de funciones y el calificador de tipo const. C++ es un lenguaje orientado a objetos que se ha hecho muy popular y con una gran difusión en el mundo del software y actualmente constituye un lenguaje estándar para programación orientada a obje- tos. con frecuencia C99. En 1998. C++ también utiliza esa biblioteca. La nueva edición es una revisión técnica. Este libro se basa en el estándar C++ como un superconjunto válido de C. También el estándar ANSI/ISO C++ proporciona una biblioteca estándar de clases. no son parte del es- tándar C++ actual. además de su propia biblioteca estándar de clases. plantillas (templates) y la biblioteca estándar de plantillas STL (Standard Template Library). sobre todo si se desea trabajar con algoritmos y estructura de datos. El estándar de C ha añadido algunas características que soportan algunos compiladores de C++. identificación en tiempo de ejecución (RTII. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 41 rísticas existentes. Este estándar añade algunas características de C. es un superconjun- to de C.1. Los elementos más importantes añadidos a C para crear clases C. un comité de ANSI/ISO (American Nacional Standard Institute/International Organization for Standardization) adoptó una especificación del lenguaje cono- cida como Estándar C++ de 1998. llamado.0 o 3. pero no cambian las características del lenguaje. Recientemente. C++ también utiliza la biblioteca. de C++ sino que también se amplió el lenguaje con excepciones. Antes de la emergencia de ANSI C. Antes de que el comité ANSI/ISO C++ comenzara su trabajo. objetos y . pero son pocas. Existen diferencias entre el estándar ANSI C y las reglas correspondientes de C++. en un principio.org donde se puede adquirir. C versus C++ C++ es una extensión de C con características más potentes. ANSI C incorpora algunas características primitivas introducidas en C++. Hace unos años se revisó el nuevo estándar de C. un compilador puede describirse como compatible con la versión 2. 1. con la emergencia de ANSI C. basado en el libro The C Programming Language. Por estas razones casi todas las sentencias de C también tienen una sentencia correcta en C++. como K&r. este libro se refiere a ella como la biblioteca estándar de C o simplemente biblioteca estándar. el C estándar ha sido revisado. oficialmente tiene el título ISO/ANSI C++ Standard (ISO/IEC 14882:1998) [Standard98]. Sin embargo. El estándar está disponible en Internet como archivo PDF con el número de docu- mento 14882 en http://www. 1978). de Kernighan y ritchie (Addison-Wesley Publishing Com- pany. existen compiladores que todavía no cumplen o conforman el estándar. significando que se ordena la primera edición —fijación de tipos. Reading.11. todos los programas de este libro han sido compilados con las últimas versiones de compiladores diferentes.
Si usted ya conoce C. La Figura 1. Características de C y C++. puede carecer de espacios de nombres o de las características más no- vedosas de plantillas. segunda edición. pero encontrará muchas propiedades nuevas y muy potentes que le harán disfrutar con este nuevo lenguaje y construir sus programas aprovechando la potencia de orientación a objetos y ge- nérica de C++. Por ello. Nuestro objetivo es ayudarle a escribir programas POO tan pronto como sea posible. al objeto de conseguir a la terminación del libro el dominio de la Programación en C++. como la clase “String” y la Standard Template Library que no son compatibles con los compiladores más antiguos. Por ejemplo. C++ proporciona a los programadores las nuevas características de C++ y enfatiza a utilizar estas caracterís- ticas. a C++ se han añadido nuevas características. Algoritmos. De hecho las diferencias prácticas entre C y C+ son mucho mayores que lo que se pueda pensar. de modo que los ejemplos funcionarán con cualquier implementación de C++ que sea compatible con el estándar. Sin embargo. Aunque se puede escribir un programa en C++ similar a un programa en C. los capítulos de la primera parte del libro le van intro- duciendo lenta y pausadamente en las potentes propiedades orientadas a objetos de las últimas partes. si su compi- lador no es una versión reciente. También puede suceder que si un compilador no cumple el estándar. de modo que.42 Programación en C++. algunas propiedades tales como el número de bytes usados para contener un entero. consideramos que usted necesita conocimientos pro- fundos del “viejo estilo procedimental”.26. Este libro describe el estándar ANSI/ISO C++. muchas características de C++ se han heredado de C. Sin embargo. pero también se suele utilizar en partes de los programas las características específicas y potentes de C. Sin embargo. pese a los años transcurridos. son dependientes de la implementación. aunque la estructura global de un programa pueda ser POO. (ISO/IEC 14882:2003). . incluyendo un enfoque mejorado de la entrada/salida (E/S) y un nuevo medio para escribir comentarios. C++ Standard se suele considerar todavía nuevo y se pueden encontrar algunas discrepancias con el compilador que esté usted utilizando. muchas propiedades le serán familiares y aprenderá de un modo mucho más rápido y eficiente. estructuras de datos y objetos programación orientada a objetos (C++ fue llamado originalmente “C con clases”). raramente se hace.26 muestra las relaciones entre C y C++ Características específicas de programación orientada Lenguaje C++ a objetos Otras características específicas de C++ Lenguaje C Características propias de C Características comunes a C/C++ Figura 1. como ya se ha observado.
alrededor de 2009. Se pretende hacer de C++ un lenguaje mejor para programación de sistemas y construcción de bibliotecas. comenta Struous- trup. En la actualidad UML está adoptado por OMG (Object Management Group). se trata de reforzar el estándar C++98 que ya es un lenguaje fuertemente implantado.0 y en 2006 Rumbaugh. un consorcio de más de 1. A lo largo de 2005 se presenta UML 2.27 se muestran representaciones gráficas de clases.5. diagramas de casos de uso que muestran cómo los usuarios de un programa interactúan con el programa. resi- de en un conjunto rico de diagramas gráficos. UML se puede aplicar a cualquier tipo de lenguaje de programación. simplemente. En la Figura 1. UML es de hecho estándar para representaciones gráficas. al ser un estándar. como un plano de una casa o similar. Una breve reseña de UML es la siguiente. 1. UML tiene una gran ri- queza semántica que lo abstrae de numerosos aspectos técnicos y ésa es su gran fortaleza. en segundo lugar. Booch y Jacobson publican las nuevas ediciones de la Guía de Usuario y Manual de Referencia. diagramas de objetos que muestran cómo se relaciona objetos específicos entre sí. Aunque. un medio para examinar el software que se está desarrollando. así como un lenguaje C++ que sea más fácil de enseñar y de aprender. En 2003 se presenta UML 1. James Rumbaugh y Grady Booch deciden unir- se para unificar sus notaciones y métodos: OMT y Booch. Cuando se modelan clases. Diagramas de clases que muestran las relaciones entre clases.000 sociedades y universidades activas en el campo de tecnologías orientadas a objetos y está dedicado especialmente a unificación de estándares. La nueva versión se ha llamado de modo informal como C++0X. En otras palabras.0 y en ese mismo año OMG adopta la notación y crea una comisión (Tark Forcs) encargada de estudiar la evolución de UML. UML proporciona un medio de visualizar la organización de alto nivel de los programas sin fijarse con detenimiento en los detalles del código real. La parte más importante de UML. Rumbaugh y Jacobson). está especialmente adaptado a la POO. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 43 1. ya que se espera su terminación al final de esta década.0) UML es un lenguaje gráfico para modelado de programas de computadoras.12. En 1995. EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO (UML 2. En 1994. un artículo titulado The Sc++ Source: A Brief Look at C++0X donde plantea brevemente los principios del trabajo del nuevo estándar y las esperanzas que existen para que el comité ISO C++ termine sus trabajos en 2008 y se puede convertir de facto en el nuevo estándar C++09. porque en programas grandes de computadoras es difícil entender el funcionamiento de un pro- grama examinando sólo su código y es necesario ver cómo se relacionan unas partes con otras. etc. al menos a un nivel de iniciación o medio en programación. “Modelado” significa como su nombre indica. crear modelos o representaciones de “algo”. .11. Bjarne Stroustrup ha publicado el 2 de enero de 2006. El lenguaje de modelado está unificado porque está basado en varios modelos previos (métodos de Booch. ¿Porqué ne- cesitamos UML en programación orientada a objetos? En primer lugar. objetos y relaciones de generalización y especialización (herencia) entre clases.2 El futuro de C++ C++ continúa evolucionando y se habían realizado ya trabajos para producir la próxima versión del es- tándar. UML no es un proceso de desarrollo de software sino. En 1997 se publica UML 1. porqué UML nació como herra- mientas gráficas y metodologías para implementar análisis y diseño orientados a objetos y. Juar Jacobson se une al equipo de «los tres amigos» en la empresa Rational Software.
Se describen mera introducción a la programación orientada a obje- los conceptos fundamentales de la misma y sus bloques tos y sus propiedades más importantes: abstracción. DVDs. tales como CPU encapsulamiento de datos. se analiza una pri- organización física de una computadora. estructuras de datos y objetos Nombre de la clase Un objeto: NombreClase Atributos Operaciones (a) Clase (b) Objeto Animal Anfibio Mamífero Reptil Rana Caballo Perro (c) Herencia de claves Figura 1. clases y herencia en UML 2. Algoritmos. memorias ción de los lenguajes de programación C y C++.). ROM. Asimismo. discos duros.27. y componentes más sobresalientes. Se hace también una breve introducción a la repre- sentación de la información en textos. ALU (UAL). RAM. microprocesador. Representaciones gráficas de objetos.44 Programación en C++. RESUMEN En este capítulo se realiza una breve descripción de la dos y datos numéricos.0. polimorfismo y herencia (UCP). etc. soni- . memorias junto a las clases y objetos. disquetes. CDs. flash con y sin conexiones USB. VC. imágenes. dispositivos de E/S y de almacenamiento El capítulo termina con una breve historia y evolu- (cintas.
bibliotecas de funcio- nes. PRATA. Algoritmos. Es también un libro enciclopédico (1. Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 45 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y LECTURAS RECOMENDADAS BROOKSHEAR. Robert. Colección Schaum. Su autor reedita cada cierto tiempo el libro. especificaciones. Aunque se puede leer y estudiar de modo independiente. ejercicios y problemas resueltos. Esta obra es el Estándar Internacional del lenguaje de programación C++. Glenn.ª ed. ingeniería de soft- ware. Fundamentos de programación. Madrid: Anaya. Trata todos los temas relacionados con el mundo de la programación con una visión académica y científica notable. Indianapolis (Indiana): Sams (2005). JOYANES AGUILAR. Uno de los mejores libros para aprender la ciencia de la computación a nivel de introducción y me- dio. 2006.. de clases.075 páginas) muy completo con profusión de ejemplos y ejercicios complejos resueltos. Uno de los mejores libros escritos sobre programación orientada a objetos y C++. Madrid: McGraw-Hill (2003). Esta edición contiene 1. oficialmente conocido como BS ISO/IEC 14882:1998 con las actualizaciones (Corrigendum Técnico 1) adoptadas entre 1997 y 2001. LAFORE. Luis. Indianapolis (Indiana): Sams (2002). Otro gran libro para aprender a programar C++ y métodos de orientación a objetos. Libro de referencia para el aprendizaje de la programación orientada a objetos y que se escribió en la segunda mitad de la década de los noventa cuando UML comenzaba a emerger. Computer Science. etc.. 3. estructuras de datos y obje- tos. Es un libro de consulta para resolver cualquier duda de aplicación de sintaxis. Madrid: McGraw- Hill. Libro com- plementario de esta obra y que ha cumplido ya quince años desde la publicación de su primera edición JOYANES AGUILAR. fifth ed. Prólogo de Bjarne Stroustrup inventor de C++ (2005).. British Standards Institute. así como en progra- mación orientada a objetos. Libro complementario de esta obra y con un carácter eminentemente teórico-práctico. Contiene un gran número de ejemplos. fourth ed.ª ed. Programación orientada a objetos. J. Programación en C++.006 páginas de esta enciclopedia recogen las especificaciones oficiales. Madrid: McGraw-Hill (2003). Las 1. C++ Primer Plus. también se ha escrito pensando en completar de modo práctico toda la teoría necesaria para iniciarse en algoritmos y estructura de datos. esperando publicarse la tercera edición en el segundo semestre de 2006. lo cual permite que el lector esté actualizado en todo momento. bases de datos y una excelente introducción a la inteligencia artificial y teoría de la computa- ción. Boston (USA): Pearson/Addison-Wesley (2005). 2. Luis. Stephen. Luis y SÁNCHEZ. JOYANES.. Ahora está en fase de revisión y mejora.040 páginas y es uno de los libros más completos que se encuentran en el mercado. Lucas. Esta versión traducida por la editorial Anaya del estándar original en inglés. Desde el estudio de algoritmos hasta lenguajes de programación. C++ estándar. Obra de referencia indispensable para el trabajo profesional en C++.. Eigth ed. recoge las especificaciones completas del C++ estándar. Libro de referencia para el aprendizaje de la programación con un lenguaje algorítmico. . Object-Oriented Programming in C++.
para pro- fundizar en técnicas de programación tanto en el campo del hardware como del software. Uno de los mejores libros teóricos para conocer todos los fundamentos de informática necesarios para iniciarse en carreras de ingeniería y ciencias. Introducción a la informática. 3. PRIETO. Conceptos de Informática. Alberto y PRIETO CAMPOS. y TORRES. Madrid: McGraw-Hill (2005). Beatriz. Colección Schaum. Lectura imprescindible y consulta obligada. A. Excelente libro teórico-práctico para conocer todos los fundamentos de la informática y de gran uti- lidad para el aprendizaje y dominio de la programación.. Madrid: McGraw-Hill (2005).ª ed.46 Programación en C++. Algoritmos. A.. LLORIS. estructuras de datos y objetos PRIETO ESPINOSA. .
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References: resolución 
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