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Curso C++:Variables y Tipos

Jorge Peña Pastor

jpena@cesvima.upm.es

June 7, 2011

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Variables

Representan cantidades y/o cualidades.Antes de usarlas debemos declararlas para que el compilador(o intérprete) pueda conocer:

• Su nombre• Su ámbito de vida• Su visibilidad• El tipo de datos asociado

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Declaración de Variables

• Simple:

int i ;

• Múltiple:

int i , j , k ;

• Con asignación de valor inicial:

int i = 5;

int i = −133, j = i , k ;

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Declaración de Variables

• Simple:

int i ;

• Múltiple:

int i , j , k ;

• Con asignación de valor inicial:

int i = 5;

int i = −133, j = i , k ;

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Nombres de Variables

Deben reflejar los términos abstractos del problema.No deben ser ambiguos.El lenguaje puede restringir el nombrado:

• Identificadores correctos: {a-zA-Z_}[a-zA-Z_0-9]*• No estan permitidas variables cuyo nombre coincida con

palabras reservadas del lenguaje.• No se admiten símbolos especiales: ; " ’ ñ , ? ! ^ ~ …• Otras restricciones (ej. longitud).

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Palabras Reservadas en C++

asm, auto, bool, break, case, catch, char, class, const,const_cast, continue, default, delete, do, double,

dynamic_cast, else, enum, explicit, export, extern, false,float, for, friend, goto, if, inline, int, long, mutable,

namespace, new, operator, private, protected, public,register, reinterpret_cast, return, short, signed, sizeof,static, static_cast, struct, switch, template, this, throw,true, try, typedef, typeid, typename, union, unsigned,

using, virtual, void, volatile, wchar_t, while

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Ámbito de Vida

Determina durante cuánto tiempo existe una variable.• Variable global a módulo o programa:

• Existen durante todo el tiempo de ejecución.• Toman valor inicial 0 (todos sus bits a 0).

• Variable local o parámetro formal de una función:• Existen sólo durante cada llamada.• Toman valor inicial indeterminado (basura).

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Visibilidad

Determina desde dónde podemos usar una variable.• Variable global al programa:

• Desde cualquier punto del programa.• Variable global a un módulo:

• Sólo desde dicho módulo.• Variable local o parámetro formal de función:

• Sólo desde dicha función.• Una variable local oculta a una global con el mismo

nombre.

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Ejemplos de Ámbito y Visibilidad

int a,b; /∗ Globales ∗/void funcion(void){/∗ Las variables a y b son variables enteras ∗//∗ La variable c no existe ∗/}int main(void){float a,c ; /∗ Locales ∗//∗ Las variables a y c son reales ∗//∗ La variable b es entera ∗/}

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Modificadores de Variablesconst

• Su valor no debe, y no puede, ser alterado.static

• Su valor se mantiene dentro de su ámbito.• Si global, sólo global al módulo.• Si local, conserva valor entre invocaciones.• Valor inicial 0.

register• Indica nuestra intención de ubicar la variable en un registro.• Es una pista para el compilador (no está garantizado).

volatile• El contenido de la variable podría cambiar de valor

espontáneamente por efecto de algo "externo" alprograma.

• Evita optimizaciones por parte del compilador en cuanto aacceso de memoria de la variable.

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Tipos de Datos

Cada variable tiene que tener asociado un tipo que indique quées lo que contiene la variable.Determina qué opereaciones se pueden hacer sobre lavariable.Permite al compilador:

• Detectar errores• Optimizar la ejecución

Podrá ser uno de los tipos básicos proporcionados por ellenguaje o bien un tipo derivado creado por un programador.

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Tipos de Datos

Se escoge según el conjunto de valores que queramos que lavariable pueda tomar.

• En algunos casos por las limitaciones del sistema.Los tipos numéricos básicos deteminan el rango de posiblesvalores

• Una variable de tipo Entero no podrá valer 3.75 (decimal).• Una variable de tipo Positivo (sin-signo) no podrá valer -1.

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Tipos Básicos

Posibles contenidos de variables según el tipo con el quefueron declaradas:

Boleano: true, falseCarácter: a, A, z, Z, 1, 9, ...

Entero: −1, 33Real: 3.14, −5x10−15

Enumerado: lunes, martes ...Vectores: {4, 5, 9}, {H, o, l, a}Puntero: NULL

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Entero

• Para contar o enumerar

int saldo_bancario = 1000;

• Diferentes bases de representación:

Hexadecimal(base 16): 0x0 -0x1 0xFFF 0xFea0Octal(base 8): 00 -01 07777 0177240Decimal(base 10): 0 -1 4095 65184

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Modificadores de Enteros

De Signo:• signed: Valores positivos y negativos.

signed int var ; 32 bits : /∗−2147483648 a 2147483648∗/

• unsigned: Sólo valores positivos.

unsigned int var ; /∗32 bits : 0 a 4294967295∗/

Si no se indica nada es signed

int var ; 32 bits : /∗−2147483648 a 2147483648∗/

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Modificadores de Enteros

De Signo:• signed: Valores positivos y negativos.

signed int var ; 32 bits : /∗−2147483648 a 2147483648∗/

• unsigned: Sólo valores positivos.

unsigned int var ; /∗32 bits : 0 a 4294967295∗/

Si no se indica nada es signed

int var ; 32 bits : /∗−2147483648 a 2147483648∗/

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Modificadores de Enteros

De tamaño:• short

short int dia ; /∗ 16 bits (aprox) ∗/

• sin modificador (por defecto)

int horas; /∗ 32 bits ∗/

• long

long segundos; /∗ 32 bits (aprox) ∗/

• long long

long long micro_segundos; /∗ 64 bits (GNU C) ∗/

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Modificadores de Enteros

Pueden combinarse para adaptarse a las necesidades denuestro problema:

signed long int variable ;unsigned short int variable ;

Puede omitirse el int

unsigned variable ;

El tamaño en memoria depende del compilador y de laarquitectura.Normalmente se usa simplemente int.

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Booleano

Representa los valores lógicos cierto y falso.

bool hace_sol = true ;bool tengo_coche = false ;

Se utiliza para representar el resultado de operaciones lógicas(según el álgebra de Bool) y de comparación:

bool vamos_excursion = hace_sol && tengo_cochebool resultado = a > b;

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Booleano

Representa los valores lógicos cierto y falso.

bool hace_sol = true ;bool tengo_coche = false ;

Se utiliza para representar el resultado de operaciones lógicas(según el álgebra de Bool) y de comparación:

bool vamos_excursion = hace_sol && tengo_cochebool resultado = a > b;

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Carácter

Son valores numéricos de tamaño 1 byte (128 tipos).Representan caracteres según una convención dada (códigoASCII o Latin1).

• Constante entre comillas simples (apóstrofe ’)

char letra = ’a ’ ;

• Secuencias de escape:

char retorno = ’ \n ’ ;char tabulador = ’ \ t ’ ;

• Valor numérico:

char arroba = ’ \100 ’ ; /∗ Codigo ASCII de @ en octal∗/

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Real

Números positivos o negativos con o sin decimales.También llamdos de “coma flotante”.Representación interna distinta a la del entero.Notación decimal o científica

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Tipos de Reales

Tres tamaños:• float (precisión simple).

float medida = 2.3 f ;float distancia = 42E−11;

• double (doble precisión).

double valor = 4.22;

• long double (precisión extendida).

long double PI=3.14159265358979323846;

El valor exacto depende de cada implementación peronormalmente float 32 bits, double 64 y long double 128 bits.

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Conversión de Tipos

¿Qué pasa cuando combinamos tipos diferentes?• int y float• int y bool• float y double

Existen 2 mecanismos:• Conversión automática• Conversión explícita

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Conversión Automática

La hace automáticamente el compiladorEs segura siempre que sepamos que la conversión que va ahacer el compilador es la que nos interesa.Promoción

• De un “tipo” menor a un tipo “mayor”

float valor = 2; / / 2 se convierte en 2.0

Degradación

int valor = 2.2; / / 2.2 se convierte en 2

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Conversión Explícita de Tipo

Casting: mecanismo para explicitar el cambio de tipo deuna expresión o variable.

Le indicamos al compilador que asumimos la responsabilidadExisten 2 formas:

• Castings de C:• (tipo)variable• tipo(variable)

• Castings de C++:• static_cast• dynamic_cast• const_cast• reinterpret_cast

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Ejemplos de Conversión de Tipos

float f = 65.2;float g = ( int ) 65.2; / / g vale 65.0float h = 3/2; / / h vale 1.0float i = ( float )3/( float )2 / / i vale 1.5float k = static_cast<int >(65.2); / / k = 65.0

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Conversión de Bool

Las expresiones condicionales o booleanas, se conviertenautomáticamente utilizando las siguiente normas:

• Si la expresión vale 0, entonces es falso, si no, es cierto.• Los valores booleanos true y false se convierten en 1 y 0

cuando se hace el casting a int• Para pasar de int a bool se sigue la misma norma que para

las expresiones: 0 es false y el resto de enteros true

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Operadores Aritméticos

+ Suma- Resta* Multiplicación/ División

% Módulo (resto)++ Auto-incremento (pre ó post)

– Auto-decremento (pre ó post)

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Ejemplo Operadores Aritméticos

int a = 5 − (2 ∗ 2); int b; float f ;a++; /∗ a = a + 1 ∗/a=3; b=a++; /∗ a=4 b=3 ∗/a=3; b=++a; /∗ a=4 b=4 ∗/a=3; b=a−−; /∗ a=2 b=3 ∗/f =4/3; /∗ f == 1 Div . entera ∗/b=4%3; /∗ b == 1 == (4 − (4/3)∗3) ∗/f =4.0/3; /∗ f == 1.333 Div . real ∗/f =(float )4/3; /∗ f == 1.333 Div . real ∗/for ( int i =0; i <10; i ++) / / Realiza 10 veces el bucle

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Operadores de Asignación

Provienen de la combinación de operadores aritméticos con eloperador de asignación:

+=, -=, *=, /=, %=

Algunos ejemplos:

int a = 5, b = 2;a ∗= 2; /∗ a = a ∗ 2; a = 5 ∗ 2; a = 10 ∗/a /= b + 3; /∗ a = a / (b+3); a = 10 / (2+3); a = 2; ∗/

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Operadores de Comparación yLógicos

== Igual! = Distinto> Mayor

>= Mayor o igual< Menor

<= Menor o igual&& AND lógico|| OR lógico! NOT lógico

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Operadores de Comparación yLógicos

int a = 3, b= 2, c=4, d=1;i f (a>b) /∗ cierto ∗/i f (a>b | | a>c) /∗ cierto ∗/i f (a>b && c>d) /∗ cierto ∗/bool a = false ;I f (a == b) /∗ falso∗/i f ( !a) /∗ cierto ∗/

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Operadores de Comparación yLógicos

Se aplican sobre tipos booleanos. Toda expresión sirve deexpresión lógica considerándose:

• FALSA si la expresión se evalúa a CERO .• CIERTA si la expresión se evalúa a cualquier otro valor.

i f (a) /∗ Identico a: i f (a != 0) ∗/i f ( !b) /∗ Identico a: i f (b == 0) ∗/

El valor resultante de evaluar operadores lógicos es• 0 sii FALSO• 1 sii CIERTO

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Operadores de Comparación yLógicos

Es importante a la hora de evaluar una expresión lógica:• La precedencia de los operadores:

int a = (3>2 | | 5==4) && !1; /∗ a = 0 o FALSO) ∗/int b = (3>2 | | 5==4) && 7; /∗ b = 1 o CIERTO) ∗/

• La evaluación de expresiones lógicas es perezosa

int a = (3>2 | | b==4); /∗ b==4 NO se llega a evaluar ∗/

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Operador TernarioSii (A) entonces vale B, si no vale C

A ? B : C

En operador ternario nos permite reemplazar asignacionescondicionales. Así pues, en lugar de usar una estructura decontrol:

I f (num%2) {str = "par" ;} else {str = "impar" ;}

Podemos emplear el operador ternario para obtener el mismoresultado:

str = (num%2 ? "par" : "impar" ) ;

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Operador sizeof()

• Obtiene el número de bytes que ocupa (en memoria) unavariable o un tipo de datos

int a;i f (sizeof (a) == sizeof ( int ) ) /∗CIERTO∗/

• Devuelve un unsigned• Se obtiene durante la compilación• NO es función sino operador• Relaciones conocidas:

• 1 == sizeof(char) <= sizeof(short) <= sizeof(int) ==sizeof(unsigned) <= sizeof(long) <= sizeof(long long)

• sizeof(float) <= sizeof(double)

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Operadores de Bit

& AND| OR^ XOR~ NOT

<< Desplazamiento a la izquierda>> Desplazamiento a la derecha

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Ejemplos Operador de Bit

unsigned char a = 48;

unsigned char b = 19;

unsigned char x = a & b;

unsigned char y = a | b;

unsigned char z = a ^ b;

unsigned char w = ~a;

unsigned char t = a >> 2;

unsigned char s = b << 3;

0 0 1 1 0 0 0 0 a

0 0 0 1 0 0 1 1 b

0 0 0 1 0 0 0 0 x = 16

0 0 1 1 0 0 1 1 y = 51

0 0 1 0 0 0 1 1 z = 35

1 1 0 0 1 1 1 1 w = 207

0 0 0 0 1 1 0 0 t = 12

1 0 0 1 1 0 0 0 s = 152

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Precedencia y Asociación

¿Cómo se evalúan expresiones con múltiples operadores?

int res = 3+4∗6 /∗ (27 o 42) ∗/

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Precedencia

Los operadores de cada filatienen mayor precedencia quelos de su fila inferior.Los operadores de cada filatienen la misma precedencia

(, ), [, ], .,++,−− (post)sizeof, ++,−−, (pre)∗, /,%+,−<<,>>

<,<=, >,>=

==, !=&^|&&||=, +=, -=, *=, /=, %=?, :

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Asociación

Todos los operadores de asignación, los operadores unarios yel operador ternario son asociativos de derecha a izquierda.El resto de izquierda a derecha.

3+4+5+6; /∗ ((3+4)+5)+6 ∗/a=b=c=d; /∗ a=(b=(c=d)) ∗/a=b<c; /∗ a=(b<c) ∗/

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Ejercicios

Preguntas

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Arrays/Vectores

Agrupaciones de información homogénea.Se almacenan en memoria contigua.

• Son variables independientes.• Utilizan un mismo identificador para acceder a su

contenido.A cada elemento se accede con el operador []Se indexan con enteros desde el 0

int vector [2 ] ; / / Vector de 2 elementosvector [0] = 1; / / Primer elementovector [1] = 2; / / Segundo elementovector [2] = 3; / / Error : No existen 3 elementos

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Copia de Arrays

Para copiar arrays es necesario realizar la copia de cada unode sus valores.

int a[2] , b[2 ] ;a = b; / / Operacion no permitidaa[0] = b[0 ] ;a[1] = b[1 ] ;

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Inicialización de Arrays

Manual:

int a[2 ] ;a[0] = 1; a[1] = 2;

int a[4] = {0 ,1 ,2 ,3};

Automática:

int a[ ] = {0 ,1}; /∗ a[2] = {0 ,1}

int a[4] = {1 ,2}; / / Las posiciones 2 y 3 vacias

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Inicialización de Arrays

Manual:

int a[2 ] ;a[0] = 1; a[1] = 2;

int a[4] = {0 ,1 ,2 ,3};

Automática:

int a[ ] = {0 ,1}; /∗ a[2] = {0 ,1}

int a[4] = {1 ,2}; / / Las posiciones 2 y 3 vacias

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Inicialización de Arrays

Manual:

int a[2 ] ;a[0] = 1; a[1] = 2;

int a[4] = {0 ,1 ,2 ,3};

Automática:

int a[ ] = {0 ,1}; /∗ a[2] = {0 ,1}

int a[4] = {1 ,2}; / / Las posiciones 2 y 3 vacias

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Inicialización de Arrays

Manual:

int a[2 ] ;a[0] = 1; a[1] = 2;

int a[4] = {0 ,1 ,2 ,3};

Automática:

int a[ ] = {0 ,1}; /∗ a[2] = {0 ,1}

int a[4] = {1 ,2}; / / Las posiciones 2 y 3 vacias

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Arrays de Varias Dimensiones

Se declaran concatenando varios []Se indexa en cada paso cada dimensiónSe inicializan de la misma forma que los arraysunidimensionales.

int a[2] [3 ] = { {1 ,2 ,3} , {4 ,5 ,6} } ;

Se declarar automáticamente el tamaño de la primeradimensión, pero no del resto.

int a[ ] [ 3 ] = { {1 ,2 ,3} , {4 ,5 ,6} } ;int b = a[0 ] [2 ] ; / / b contendra al valor 3int c = a[1 ] [1 ] ; / / c contendra al valor 5

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Literales String

Tiras de Caracteres.Constantes entre comillas dobles.

"Esto es un string "

Sirven para inicializar arrays de tipo char• El último caracter siempre es el caracter nulo ’\0’• Necesitamos almacenar tantas variables de tipo char

como caracteres en nuestro literal + 1 del caracter nulo.

char nombre[4] = "Ana" ; /∗ nombre[4]={ ’A ’ , ’n ’ , ’a ’ , ’ \ 0 ’ } ; ∗/

Pero no para cambiar su valor una vez inicializados.

nombre = "Pedro" /∗ ERROR ∗/

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Punteros

Tipo básico.Diferente a los que hemos visto hata ahora:

• El resto de los tipos almacenan datos relativos al cálculodel programa

• Los punteros almacenan direcciones de memoriaAsí pues, un puntero no almacene un dato, sino que apunta aél.

Puntero Dato

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Punteros

Definición de variables de tipo puntero:• tipo *variable;

int ∗puntero_a_int , variable_int ;/∗ solo la primera variable es un puntero ∗/

Operador &:• Sirve para obtener la dirección de una variable.

puntero_a_int = &variable_int ;

Operador ∗:• Sirve para obtener el dato al que apunta una variable.

bool iguales = ∗puntero_a_int == variable_int ;

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Tipos Definidos por elusuario

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Tipo Enumerado

Es un tipo que puede contener un conjunto de valores definidopor el usuario.Se suele utilizar como una forma alternativa para definirconstantes.Existen dos formas de declararlos:

• especificando el nombre del tipo:

enum Mes {Enero, Febrero, . . , Diciembre } ;Mes mes_de_vacaciones;Mes mes_de_nacimiento;

• sin especificar el nombre del tipo:

enum {FEMENINO, MASCULINO} genero;

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Representación Interna de losEnumerados

Internamente se representan como un entero:

enum Genero {FEMENINO=0, MASCULINO=1};

Se puede especificar el valor de cada elemento:

enum Mes {Enero=1, Febrero=2, . . , Diciembre=12};

Se puede especificar el valor del primer elemento, y el resto seasignan de forma consecutiva:

enum Mes {Enero=1, Febrero, . . , Diciembre } ;

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Representación Interna de losEnumerados

Internamente se representan como un entero:

enum Genero {FEMENINO=0, MASCULINO=1};

Se puede especificar el valor de cada elemento:

enum Mes {Enero=1, Febrero=2, . . , Diciembre=12};

Se puede especificar el valor del primer elemento, y el resto seasignan de forma consecutiva:

enum Mes {Enero=1, Febrero, . . , Diciembre } ;

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Representación Interna de losEnumerados

Internamente se representan como un entero:

enum Genero {FEMENINO=0, MASCULINO=1};

Se puede especificar el valor de cada elemento:

enum Mes {Enero=1, Febrero=2, . . , Diciembre=12};

Se puede especificar el valor del primer elemento, y el resto seasignan de forma consecutiva:

enum Mes {Enero=1, Febrero, . . , Diciembre } ;

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Definición de Nuevos Tipos

Permite dar semántica a las variables de un problema.

typedef float Grados;Grados temperatura = 26.5;

Facilita la lectura del código.

typedef const unsigned int ConstanteEnteraSinSigno;ConstanteEnteraSinSigno MAX_FILAS = 5;

Puede facilitar la portabilidad entre distintas plataformas.

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EstructurasAgrupaciones de información heterogénea almacenada enmemoria continua:

struct Fecha {int dia ;Mes mes;int ano;bool festivo ;} ;Fecha aniversario ;

Se pueden inicializar como los vectores:

Fecha hoy = {7 ,JUNIO, 2011, false } ;

Se accede a sus campos utilizando el operador . (punto):

aniversario .Mes = Febrero;bool esFestivo = hoy. festivo ;

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EstructurasAgrupaciones de información heterogénea almacenada enmemoria continua:

struct Fecha {int dia ;Mes mes;int ano;bool festivo ;} ;Fecha aniversario ;

Se pueden inicializar como los vectores:

Fecha hoy = {7 ,JUNIO, 2011, false } ;

Se accede a sus campos utilizando el operador . (punto):

aniversario .Mes = Febrero;bool esFestivo = hoy. festivo ;

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EstructurasAgrupaciones de información heterogénea almacenada enmemoria continua:

struct Fecha {int dia ;Mes mes;int ano;bool festivo ;} ;Fecha aniversario ;

Se pueden inicializar como los vectores:

Fecha hoy = {7 ,JUNIO, 2011, false } ;

Se accede a sus campos utilizando el operador . (punto):

aniversario .Mes = Febrero;bool esFestivo = hoy. festivo ;

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UnionesSe declaran de forma similar a las estructuras.Sus campos comparten la misma memoria.Sólo permiten almacenar un valor (de cualquiera de sus tipos)a la vez.

struct Datos{int a, x [2 ] ;char c;} ;Datos d;

union Datos {int a, x [2 ] ;char c;} ;Datos d;

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