PDF de programación - Comparación de los lenguajes de programación C y C++ como herramienta docente

Comparaci´on de los lenguajes de Programaci´on C

y C++ como Herramienta Docente

Vicente Benjumea

Manuel Rold´an

Resumen

Este documento presenta una comparaci´on entre las primitivas proporcionadas

por los lenguajes C y C++, utilizadas como soporte para la docencia de los con-
ceptos fundamentales de la programaci´on. Nuestra intenci´on no es hacer una
comparativa general entre ambos lenguajes, sino ´unicamente repasar aquellos el-
ementos comunes que pueden ser utilizados en un curso b´asico de programaci´on.
Como resultado del estudio, pensamos que, en general, cuando el objetivo de un
curso no es el estudio del lenguaje C, es m´as adecuado plantear un primer curso
de programaci´on sobre la base de C++ que sobre C.

El estudio de arrays siempre es parte importante de cualquier primer curso
inicial de programaci´on. Tradicionalmente este aspecto ha sido tratado (tanto en
C como en C++) mediante arrays predefinidos. Sin embargo, desde el est´andard
C++11 (previamente en TR1 ), C++ dispone de un tipo array que pensamos
que aporta numerosas ventajas docentes sobre el uso tradicional de arrays pre-
definidos. Discutimos las caracter´ısticas de cada uno y analizamos ventajas e
inconvenientes de cada enfoque.

Nota: en todo el texto, salvo que se especifique lo contrario, se hace referen-

cia a ANSI-C (C89).

´Indice

1. Definici´on de Constantes

2. Definici´on de Variables

3. Control de Ejecuci´on

4. Conversiones de Tipos (castings)

5. Entrada y Salida de Datos

6. Definici´on de Tipos

7. Subprogramas: Paso de Par´ametros

8. El Tipo Puntero y la Gesti´on de Memoria Din´amica

9. Conclusi´on

A. Problemas del uso de printf y scanf: un ejemplo

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1. Definici´on de Constantes

En el ´ambito de la enze˜nanza de la programaci´on, es conveniente transmitir
la importancia del uso de constantes simb´olicas en los programas, evitando en la
medida de los posible el uso de constantes literales. A continuaci´on analizamos
las posibilidades que ofrecen C y C++ para ello.

1.1. Definici´on de constantes en C utilizando el preproce-

sador

En C se pueden definir constantes mediante directivas para el preprocesador.
Como consecuencia, puede ocurrir que el valor asociado al s´ımbolo a expandir
dependa del contexto en el que expande. Por ejemplo, consideremos las siguientes
constantes:

#define PI
#define CONSTANTE1 10
#define CONSTANTE2 20
#define CONSTANTE3 CONSTANTE1 + CONSTANTE2

3.1415

En este caso la interpretaci´on del s´ımbolo CONSTANTE3 no es ´unica y depende
del contexto en que se expanda dentro del programa. Por ejemplo, supongamos
que en la siguiente sentencia queremos almacenar en la variable v la mitad del
valor asociado al s´ımbolo CONSTANTE3:

int v = CONSTANTE3 / 2 ;

Aunque aparentemente la expresi´on utilizada para ello es correcta, en realidad
es err´onea, ya que una vez que el procesador expande el s´ımbolo, la precedencia
de los operadores hace que el resultado no sea el previsto y en realidad la vari-
able v almacena el valor 20, resultante de evaluar la expresi´on 10 + 20 / 2.
El mecanismo utilizado para definir las constantes nos ha inducido a un error
dif´ıcil de detectar, ya que nos encontramos con una expresi´on final que en rea-
lidad est´a formada por diferentes partes especificadas en puntos diferentes del
programa. Obviamente, este problema se puede solucionar incluyendo par´entesis
en la definici´on de la constante.

#define CONSTANTE3 (CONSTANTE1 + CONSTANTE2)

Sin embargo, debemos ser conscientes de que la utilizaci´on del preprocesador
para definir constantes simb´olicas conlleva la posibilidad de introducir errores
inesperados y dif´ıciles de detectar, especialmente en un contexto de aprendizaje
de la programaci´on.

1.2. Definici´on de constantes en C utilizando enumera-

ciones

Tambi´en es posible definir constantes de tipo entero (int) utilizando enu-

meraciones:

enum {

CONSTANTE1 = 10,
CONSTANTE2 = 20,
CONSTANTE3 = CONSTANTE1 + CONSTANTE2

} ;

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y utilizar dichas constantes con los valores adecuados.

int v = CONSTANTE3 / 2 ;

Sin embargo, este mecanismo s´olo es adecuado para definir constantes de tipo
entero (int), no pudiendo ser utilizada para definir constantes de otros tipos,
especialmente de coma flotante.

1.3. Definici´on de constantes en C utilizando const

Finalmente, es posible definir variables inmutables utilizando la palabra

reservada const.

const int CONSTANTE1 = 10 ;
const int CONSTANTE2 = 20 ;
const int CONSTANTE3 = CONSTANTE1 + CONSTANTE2 ;

int v = CONSTANTE3 / 2 ;

Aunque son constantes en el sentido de que no es posible alterar su valor
durante la ejecuci´on del programa, no son constantes desde el punto de vista del
compilador y por lo tanto no pueden ser utilizadas para aquellas circunstancias
donde sea necesaria una constante simb´olica definida en tiempo de compilaci´on
(por ejemplo no son v´alidas para definir tama˜nos de arrays). Lo siguiente ser´ıa
incorrecto:

const int TAM = 10 ;
int v[TAM] ;

1.4. Definici´on de constantes en C++

En C++ es posible definir constantes simb´olicas de diversos tipos utilizan-
do la palabra reservada const. Los valores de estas constantes simb´olicas son
conocidos por el compilador en Tiempo de Compilaci´on y pueden ser utilizadas
en cualquier ´ambito en el que sean necesarias.

const double PI = 3.1415 ;

const int CONSTANTE1 = 10 ;
const int CONSTANTE2 = 20 ;
const int CONSTANTE3 = CONSTANTE1 + CONSTANTE2 ;

int v = CONSTANTE3 / 2 ;

2. Definici´on de Variables

2.1. Definici´on de variables en C

En C, las variables se deben definir en una zona al comienzo de cada bloque,
y no pueden mezclarse con las sentencias ejecutables.1 As´ı mismo, tambi´en es
posible inicializar las variables en el lugar en que son definidas.

int main()
{

int x, y ;
int z = 5 ;

scanf(" %d", &y) ;
x = y * z ;

}

1Sin embargo, en C99 si es posible entremezclar definici´on de variables y sentencias eje-

cutables.

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2.2. Definici´on de variables en C++

En C++, las variables se pueden definir en cualquier parte del bloque, pu-
diendo mezclarse con las sentencias ejecutables, de hecho, se consideran tambi´en
sentencias ejecutables (invocaci´on al constructor). Esto aumenta la localidad del
c´odigo, permite declarar las variables en el punto m´as cercano al lugar de su uti-
lizaci´on, y permite declarar e inicializar las variables con los valores adecuados,
en vez de realizar una declaraci´on de la variable sin inicializar.

int main()
{

int z = 5 ;
int y ;
cin >> y ;
int x = y * z ;

}

3. Control de Ejecuci´on

3.1. Estructuras de control en C y C++

Aunque ambos lenguajes disponen de otras estructuras de control de la eje-
cuci´on, en el contexto del aprendizaje de programaci´on en un ´ambito acad´emi-
co, basado en un enfoque de dise˜no descendente, abstracci´on procedimental y
programaci´on estructurada, s´olo consideraremos las siguientes estructuras de
control:

Secuencia: Un bloque determina un secuencia de sentencias ejecutables.
Las sentencias se ejecutan secuencialmente.

int main()
{

int x, y = 4 ;
int z = 5 ;

x = y * z ;
z = z + x ;

}

Selecci´on: Seleccionan la ejecuci´on de determinados bloques de senten-
cias, dependiendo del estado de la computaci´on en un momento determi-
nado.

if :

int main()
{

int x = 3, y = 5 ;
if (x > y * 2) {

x = y + 2 ;
y = 0 ;

} else if (x > y) {

x = 0 ;

} else {

y = 0 ;
++x ;

}

}

switch:

int main()
{

int x = 4 ;
switch (x * 3) {
case 0:

x += 2 ;
++x ;
break ;

case 18:
case 21:

--x ;
break ;

default:

x *= 5 ;
break ;

}

}

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Iteraci´on: Repite la ejecuci´on de un bloque de sentencias, dependiendo
del estado de la computaci´on en un momento determinado.

for:

int main()
{

int s = 0 ;
int i ;
for (i = 0 ; i < 10 ; ++i) {

s += i ;

}

}

while:

int main()
{

int s = 0 ;
int i = 0 ;
while (i < 10) {

s += i ;
++i ;

do-while:

int main()
{

int s = 0 ;
int i = 0 ;
do {

s += i ;
++i ;

}

}

} while (i < 10) ;

}

3.2. Caracter´ısticas propias de C++

La ´unica diferencia significativa que introduce C++ respecto a C en este
aspecto es que permite definir la variable de control del bucle for dentro de
la propia definici´on del bucle (en cuyo caso su ´ambito de vida se restringe al
propio bucle donde est´a definida), aumentando as´ı la localidad y simplificando
la estructura (este mecanismo tambi´en ha sido incorporado a C99 ).

int main()
{

int s = 0 ;
for (int i = 0 ; i < 10 ; ++i) {

s += i ;

}

}

4. Conversiones de Tipos (castings)

4.1. Conversiones de tipos en C

En C, la conversi´on de tipos se realiza mediante el operador prefijo de casting,
donde se especifica entre par´entesis el tipo destino al que se quiere convertir
una determinada expresi´on, seguida por la expresi´on cuyo resultado quiere ser
convertida. Por ejemplo:

int main()
{

int x = (int)3.1415 ;

}

Hay que tener presente que la precedencia del operador de casting es la segunda
m´as alta (por debajo del operador punto e indexaci´on), por lo que resulta f´acil
introducir errores inesperados. Por ejemplo:

int main()
{

double pi = 3.1415 ;
int x = (int)pi+0.5 ;

}

en lugar de:

int main()
{

double pi = 3.1415 ;
int x = (int)(pi+0.5) ;

}

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4.2. Conversiones de tipos en C++

En C++, la conversi´on de tipos se realiza mediante el operador prefijo de
casting, donde se especifica el tipo destino al que se quiere convertir una de-
terminada expresi´on, seguida por la expresi´on entre par´entesis cuyo resultado
quiere ser convertida. De esta forma, se evitan los posibles problemas derivado