Operaciones Aritméticas

Las operaciones aritméticas básicas en C++ son muy parecidas a las de otros lenguajes.

OperadorOperación
+Suma
Resta
*Multiplicación
/División
%Módulo

Una librería muy útil a la hora de realizar operaciones matemáticas es cmath. Una de sus funciones más útiles es pow().

Fíjate en su uso:

#include <cmath>

std::pow(base, exponente);

Como por ejemplo:

std::pow(2, 5);

cmath incluye también algunas constantes muy útiles a la hora de realizar operaciones matemáticas, como por ejemplo M_PI que es el equivalente al número PI.

M_PI = 3.14159265358979323846

Conversiones implícitas

Como ya sabes, C++ es un lenguaje compilado y como tal requiere conocer los tipos de variable que van a ser usados durante la ejecución.

Sin embargo se permiten ciertas conversiones implícitas, como por ejemplo un entero que se asigna a una variable de tipo float o un entero tratado como un char.

Echa un vistazo al siguiente ejemplo para comprender mejor este concepto:

#include<iostream>

int main()
{
    
    int a = 65;
    char charA = 65;
    char charB = 'B';
    float answer = 0;
    char charC = 67;
    int integer = 80;
    float floatNumber = 0.0;
    
    std::cout<<"a = "<<a<<"\n";
    std::cout<<"charA = "<<charA<<"\n";
    std::cout<<"charB = "<<charB<<"\n";
    
    // se puede asignar un integer a un float 
    floatNumber = integer;
    std::cout<<"integer = "<<integer<<"\n\n";
    std::cout<<"floatNumber = integer = "<<floatNumber<<"\n";
    
    // se puede asignar un char a un float
    floatNumber = charB;
    std::cout<<"floatNumber = charB = "<<floatNumber<<"\n";  
    
    answer = floatNumber/4;
    std::cout<<"respuesta = floatNumber/4 = "<<answer<<"\n"; 
    
    // Asignar un float a un char no funciona tan bien...
    charC = answer;
    std::cout<<"charC = respuesta = "<<charC<<"\n";
    
    // y si asignas un float a un integer el valor s truncado
    integer = answer;
    std::cout<<"integer = floatNumber = "<<integer<<"\n";   
    return 0;
}

Prefijo y postfijo

En C++, como en otros lenguajes, hay operadores que pueden funcionar como prefijos y postfijos.

Para incrementar una variable:

  • prefijo: ++a
  • postfijo: a++

Para reducir:

  • prefijo: –a
  • postfijo: a–

Existe una diferencia pequeña pero crucial entre ambas y es que el prefijo modifica el valor de la variable y después la devuelve y el postfijo crea una copia de la variable, la modifica y devuelve una copia anterior a la modificación.

Entrada y salida de datos II

Ya hemos visto anteriormente (lección anterior aquí) que para escribir en la consola usamos std::cout. De forma muy parecida tenemos std::cin para capturar la entrada desde la consola. Prueba un ejemplo:

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
  int pokNumber = 0;
  int pokPs = 0;
  std::string pokemon = "";
  
  std::cout<<"¿Cuántos pokemon tienes? ";
  std::cin >> pokNumber;
  
  std::cout << "No está mal, yo tengo " << pokNumber + 1 << std::endl;
  
  std::cout << "¿Cuántos PS tiene tu pokemon más fuerte? ";
  std::cin >> pokPs;
  
  std::cout<<"Está muy bien, mi Pikachu tiene "<< pokPs + 10 << " PS" << std::endl;

  std::cout<<"¿Cuál es tu pokemon favorito? ";
  std::cin >> pokemon;
  
	std::cout << "Qué casualidad! Mi pokemon favorito también es " << pokemon << std::endl;

	return 0;
}

¿Qué sucede al intentar capturar la entrada del usuario si se introducen dos palabras?

Te invito a que lo pruebes en tu propio programa y veas el resultado.

Podemos comprobar como std::cin no está pensado para capturar cadenas largas o espacios. Para ello tenemos a nuestra disposición una función llamada getline.

Su forma básica de operar es la siguiente: captura caracteres de std::cin y los almacena en la variable asignada. Se realiza esta operación hasta alcanzar una línea nueva o bien el carácter asignado, por defecto ‘\n’. Más info aquí.

#include<iostream>
#include<string>

int main()
{
    std::string apodo; 
    std::cout<<"¿Cuál es tu apodo?: ";
    std::getline(std::cin, apodo);
    std::cout<<"Hey, "<<apodo<<"!\n";
    return 0;
}

Stringstream

Esta librería resulta muy útil a la hora de manipular cadenas. Stringstream permite la manipulación de variables como si fueran streams de datos.

Para utilizarla debemos incluir la cabecera:

#include <sstream>

Fíjate en el siguiente ejemplo:

#include <string>
#include <iostream>
#include <sstream>

int main () {

  std::stringstream ss;

  ss << "pikachu" << ' ' << "bulbasaur";

  std::string pika, bulbasaur;
  ss >> pika >> bulbasaur;

  std::cout << "pokemon 1: " << foo << '\n';
  std::cout << "pokemon 2: " << bar << '\n';

  return 0;
}

Archivos de cabecera

También conocidos como header files. Como ya vimos en lecciones anteriores, podemos incluir todo tipo de librerías adicionales en C++, y podemos crear las nuestras e incluirlas también.

Generalmente los archivos de cabecera tienen la extensión .hpp, pero puedes utilizar la extensión que prefieras. Lo más importante acerca de los archivos de cabecera es que tienes que saber que son usados para definir información sobre como ejecutar una tarea, a diferencia del programa principal, que define lo que se va a ejecutar.

Veamos como un archivo de cabecera funciona con un sencillo programa ‘Hola, mundo!’

#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
  cout << "Hola, estamos usando archivos de cabecera!";
  return 0
}

Si quisiéramos usar un archivo de cabecera para este propósito podríamos mover todo el código que no estuviera estrictamente relacionado con la tarea, de forma que podríamos generar un archivo main.hpp con el siguiente contenido:

#include <iostream>

using namespace std;

Y modificaríamos nuestro archivo principal (el que contiene la funcion main) para que quedara de la siguiente manera:

#include "main.hpp"

int main(){
  cout << "Hola, estamos usando archivos de cabecera!";
  return 0
}

Fíjate en las comillas dobles para incluir el archivo. De esta forma indicamos que se encuentra en el directorio actual.

Entrada y salida de datos I

En este artículo vamos a ver como funciona la entrada y salida de datos en C++, también conocida como I/O. En C++ los flujos de datos son llamados Streams y pueden tomar muchas formas: Desde texto que el usuario introduce en la terminal, a la lectura de un sensor de infrarrojos de un robot, pasando por archivos o bases de datos.

Escribir en la consola

Como ya hemos visto en el programa de ejemplo de la primera lección, escribimos en la consola usando ‘cout‘.

Las cadenas de texto tienen que ir entre comillas dobles ‘»‘, las comillas simples »’ denotan un caracter únicamente, es decir, un tipo char. Si utilizamos cout con una variable, el valor de la variable es impreso. Cout puede ser usado multiples veces, encadenando el resultado en una única salida:

int integer = 42;
std::cout<<"El valor del entero es "<<integer;

Es importante señalar que cout no añade un salto de línea de forma automática, para ello debes hacerlo tú poniendo un ‘\n’ al final de la cadena de texto.

Prueba a escribir un programa que imprima por consola el tamaño en bytes de los diferentes tipos de variable. Utiliza la función sizeof() para ello.

Más información acerca de sizeof() aquí.

Dicho programa se podría parecer al siguiente ejemplo:

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
   cout << "Bytes de variable char : " << sizeof(char) << endl;
   cout << "Bytes de variable int : " << sizeof(int) << endl;
   cout << "Bytes de variable short int : " << sizeof(short int) << endl;
   cout << "Bytes de variable long int : " << sizeof(long int) << endl;
   cout << "Bytes de variable float : " << sizeof(float) << endl;
   cout << "Bytes de variable double : " << sizeof(double) << endl;
   cout << "Bytes de variable wchar_t : " << sizeof(wchar_t) << endl;
  
   return 0;
}

Fíjate sobre todo en el uso del namespace y de endl el cual finaliza la línea de forma muy parecida a como lo hace ‘\n’.

Formato de salida

Podemos dar formato a la salida usando secuencias de escape sin necesidad de usar ninguna librería adicional. Estas secuencias de escape son muy parecias a las de otros lenguajes, por ejemplo \n para el salto de línea o \t para insertar una tabulación,

Puedes incluir la librería iomanip para poder darle un ancho fijo a la salida con la función setw:

#include <iomanip>

std::cout<<"\n\nTexto sin formato\n";
std::cout<<"Roca"<<"Tierra"<<"Volador"<< "\n";
std::cout<<"\nTexto con setw(15)\n";
std::cout<<"Roca"<<std::setw(15)<<"Tierra"<<std::setw(15)<<"Volador"<< "\n";
std::cout<<"\nTexto con tabulaciones\n";
std::cout<<"Roca\t"<<"Tierra\t"<<"Volador"<< "\n";

Que produce:

Texto sin formato
RocaTierraVolador

Texto con setw(15)
Roca         Tierra        Volador


Texto con tabulaciones
Roca    Tierra    Volador

Entrada y salida de archivos

Las operaciones con archivos son algo que suele generar quebraderos de cabeza en los programadores noveles. En C++ es muy importante seguir determinadas pautas si no queremos encontrarnos con programas erróneos o archivos corruptos.

Sigue estos pasos cada vez que vayas a realizar algún tipo de operación con archivos:

 - Incluye la librería <fstream> 
 - Crea un stream (input, output, both)
      - ofstream miarchivo; (para escribir a un archivo)
      - ifstream miarchivo; (para leer un archivo)
      - fstream miarchivo; (para leer y escribir a un archivo)
 - Abre el archivo miarchivo.open("nombre");
 - Escribe o lee el archivo
 - Cierra el archivo miarchivo.close();

Te adjunto un programa de ejemplo que puedes usar como base para el trabajo con archivos:

// incluye la libreria iostream
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main () {
    string line;
    // crea un stream para escritura
    ofstream miArchivo1 ("entrada.txt", ios::app);
    if (miArchivo1.is_open())
    {
        miArchivo1 << "\nAñado una linea.\n";
        miArchivo1 << "Otra línea más.\n";
        miArchivo1.close();
    }
    else cout << "Imposible abrir el archivo para escritura";

    // crea un stream para lectura
    ifstream miArchivo2 ("entrada.txt");
    // crear una variable de tipo ifstream abre el archivo
    if (miArchivo2.is_open())
    {
        while ( getline (miArchivo2, line) )
        {
            cout << line << '\n';
        }
        miArchivo2.close();
    }
    else cout << "Imposible abrir el archivo para lectura";

    return 0;
}

Usando el Namespace

Si recuerdas, hemos escrito esto en el programa de ejemplo de la primera lección:

std::cout << "Hola, mundo!";

Al utilizar librerías y funciones de la biblioteca estándar, tenemos que referenciar su uso añadiendo ‘std::’ antes de lo que vayamos a utilizar. Esto puede resultar muy tedioso, por lo que hay una forma de solucionar este problema indicando que estamos usando un programa en la biblioteca estándar, de la siguiente forma:

using namespace std;

int main()
{
  cout << "Hola, mundo!";
}

Así le estamos indicando al compilador que asuma que utilizamos la biblioteca estándar y no tendremos que prefijar las variables o funciones con ‘std::’.

Este sistema tiene un efecto secundario que debes tener en cuenta, si tu programa se añade a un proyecto más grande, corres el riesgo de que tu código comience a referenciar comandos de otra librería.

Un gran poder conlleva una gran responsabilidad.

Comentarios y estilo

Comentarios

Los comentarios son pequeños fragmentos de texto destinados a proporcionar información extra a la persona que está leyendo el código.

Es generalmente aceptado que los comentarios no deben ser sustituto de un código claro y que tenga un propósito claro. El código debe ser lo suficientemente entendible como para no tener que explicar su propósito. Habrá situaciones, sin embargo, en las que no habrá más remedio que explicar un proceso mediante un comentario bien realizado.

Hay dos formas de añadir comentarios en C++:

  1. Con un bloque de comentario
  2. Como una única línea

Bloque de comentario

Los bloques de comentario comienzan con ‘/*’ y acaban con ‘*/’. Todo lo que vaya entre ambos símbolos se considera comentario. Por ejemplo

/* Esto es un comentario
que ocupa varias lineas.
Los comentarios son útiles */

Comentario de una sola línea

Se puede crear un comentario de una sola línea poniendo dos ‘//’. Por ejemplo:

int main()
{
  int edad = 40;
  int anyo = 0;
  // mostrar mensaje al usuario
  std::cout << "Prueba";
  // acabar programa
  return 0;  
}

Guías de estilo

Como sucede con todos los lenguajes de programación, también en C++ hay muchas formas diferentes de escribir código. Voy a intentar permanecer constante a lo largo del curso, tratando de mostrame lo más legible posible.

Es importante señalar que a pesar de que existan muchas guías de estilo, al final lo más importante es permanecer alineado con el estilo de la gente que te está pagando.

A continuación te dejo dos guías de estilo para que tomes como ejemplo:

Estructura de un programa en C++

Estructura de un programa en C++

Los programas de C++ tienen una estructura básica muy definida que al novato le puede parecer demasiado complicada o incluso arcaica. Como ya vimos en la introducción, C++ es un lenguaje compilado. Vamos a ver que la estructura de un programa en C++, a nivel básico, consta de dos partes principales.

Estructura básica

Cada programa de C++ consta de dos partes básicas: las directivas de preprocesador y la función principal, o main(). Mira este programa de ejemplo:

#include <iostream>

int main() 
{
  std::cout << "Hola, mundo!";
  return 0;
}

Directivas de preprocesador

La primera línea contiene el símbolo #, o hash, como primer caracter. Esto significa que es una directiva de preprocesador.

Tras el símbolo del hash viene la palabra include. Hay varias directivas de preprocesador disponibles en C++, pero include es la que veremos más a menudo.

Lo que hace include es indicar al compilador que queremos incluir o añadir declaraciones de la librería referenciada. Aquí estamos añadiendo las declaraciones de la librería iostream.

Los símbolos de mayor y menor (de aquí en adelante brackets) indican de qué forma se va a localizar esta librería. En este caso al ir entre brackets se va a tratar de buscar en el directorio de la librería estándar, donde se encuentran el resto de librerías.

También podemos usar comillas:

#include "main.hpp"

En este caso el compilador busca esta librería en el directorio actual y si no la encuentra busca en el directorio en el que están las librerías estándar.

Más adelante veremos por qué es muy importante esta diferenciación.

Función principal

El siguiente bloque es la sección principal del programa.

int main() 
{
	std::cout << "Hola, mundo!";
    return 0;
}

La función principal de los programas de C++, o main(), acostumbra a devolver un int. Por eso justo antes de la declaración del nombre de la función añadimos el tipo que vamos a retornar, en este caso int. Retornamos 0 al finalizar la ejecución cuando queremos indicar que no hay errores.

El propósito del programa no es más que el de imprimir la línea «Hola, mundo!» a través de la consola, que se encuentra conectada al búfer de salida. No te preocupes si no entiendes muy bien qué es un búfer de salida, de momento basta con saber que es posible mandar datos a diferentes fuentes tales como la terminal o archivos de diversa índole.

En el ejemplo, tenemos la cadena «Hola, mundo!», sabemos que es una cadena por estar entre comillas dobles. Utilizamos el símbolo ‘<<‘ para indicar que queremos redirigir dicha cadena a la salida std::cout. Como ya dijimos, esta salida suele estar conectada a la consola, por lo que veremos el texto escrito en nuestra pantalla.

Referencias

Microsoft preprocessor directives

Introducción al curso de C++

Curso de C++

Bienvenida o bienvenido a este curso de C++.

Este curso está dirigido a personas que ya tienen algo de experiencia con la programación y quieren conocer los fundamentos de C++. Es por ello que no nos detendremos demasiado en analizar los fundamentos que componen el lenguaje o cómo funciona internamente, si no que nos concentraremos sobre todo en su uso y posibilidades.

Trataré de emplear el español para todos los términos y conceptos del lenguaje pero nos encontraremos determinados tecnicismos que utilizaremos en inglés, no sin antes explicarlos adecuadamente.

Te recomiendo que le eches un vistazo a la página de la wikipedia sobre C++ si quieres profundizar en los siguientes conceptos.

Qué es el C++

Es un lenguaje de programación multiplataforma usado principalmente en aplicaciones que requieran ser especialmente exigentes en cuanto a su desempeño, consumo de energía o velocidad. Su acceso directo al hardware y su relativo bajo nivel hacen de C++ un lenguaje especiamente preparado para conseguir velocidad y optimización.

C++ es un lenguaje compilado, es decir, las instrucciones del programa deben ser enviadas previamente a su ejecución a un compilador que a su vez genera un archivo interpretable por la computadora.

Veremos otras características sobre C++ a medida que las vayamos usando durante el curso.

Por qué aprender C++

C++ es usado en una amplia variedad de campos y se encuentra presente en multitud de dispositivos. Casi todo lo que quieras hacer lo puedes hacer con C++.

Es un lenguaje con muchas características que lo hacen especialmente indicado para aprender los fundamentos de diversas variedades de programación. Hablaremos de estas variedades de programación en un futuro artículo.

Dónde se usa el C++

Es un lenguaje que se usa en multitud de campos, como en los Mars Rovers, en telescopios, para motores de videojuegos, en aplicaciones de escritorio, de servidor, coches autónomos, machine learning, y un largo etc…

Qué hace diferente a C++ de otros lenguajes de programación

Una de las cosas que hace diferente al C++ de otros lenguajes de programación es que trabaja directamente en el hardware de manera muy eficiente, proporcionando mecanismos de abstracción muy poderosos para ello.

Qué veremos en el curso de C++

Voy a tratar de hacer un curso práctico, orientado sobre todo a personas con algo de experiencia en la programación. Es por ello que nos centraremos sobre todo en los mecanismos que hacen de C++ un lenguaje diferente sin profundizar demasiado en los fundamentos teóricos que se encuentran más a menudo en otros cursos de teoría de la computación o CS (Computer Sciences).

Lecturas recomendadas para el curso de C++

Sin duda, para cualquier duda relacionada con C++, el libro más importante es “The C++ Programming Language: 4th Edition – ISBN: 9780133522853”, de Bjarne Stroustrup, creador del lenguaje.

Recomiendo también “A Tour of C++”, también de Bjarne Stroustrup, por ser mucho más conciso y abarcar una referencia completa del uso del lenguaje en menos de 200 páginas.