C es un lenguaje de programación de propósito general que ha sido estrechamente asociado con el sistema UNIX en donde fue desarrollado puesto que tanto el sistema como los programas que corren en él están escritos en lenguaje C. Sin embargo, este lenguaje no está ligado a ningún sistema operativo ni a ninguna máquina, y aunque se le llama “lenguaje de programación de sistemas” debido a su utilidad para escribir compiladores y sistemas operativos, se utiliza con igual eficacia para escribir importantes programas en diversas disciplinas.

Muchas de las ideas importantes de C provienen del lenguaje BCPL, desarrollado por Martin Richards. La influencia de BCPL sobre C se continuó indirectamente a través del lenguaje B, el cual fue escrito por Ken Thompson en 1970 para el primer sistema UNIX de la DEC PDP-7.

BCPL y B son lenguajes “carentes de tipos”. En contraste, C proporciona una variedad de tipos de datos. Los tipos fundamentales son caracteres, enteros y números de punto flotante de varios tamaños. Además, existe una jerarquía de tipos de datos derivados, creados con apuntadores, arreglos, estructuras y uniones. Las expresiones se forman a partir de operadores y operandos; cualquier expresión, incluyendo una asignación o una llamada a función, puede ser una proposición. Los apuntadores proporcionan una aritmética de direcciones independiente de la máquina.

C proporciona las construcciones fundamentales de control de flujo que se requieren en programas bien estructurados: agrupación de proposiciones, toma de decisiones (if-else), selección de un caso entre un conjunto de ellos (switch), iteración con la condición de paro en la parte superior (while, for) o en la parte inferior (do), y terminación prematura de ciclos (break).

Las funciones pueden regresar valores de tipos básicos, estructuras, uniones o apuntadores. Cualquier función puede ser llamada recursivamente. Las variables locales son normalmente “automáticas”, o creadas de nuevo con cada invocación. La definición de una función no puede estar anidada, pero las variables pueden estar declaradas en una modalidad estructurada por bloques. Las funciones de un program a en C pueden existir en archivos fuente separados, que se compilan de manera separada. Las variables pueden ser internas a una función, externas pero conocidas sólo dentro de un archivo fuente, o visibles al programa completo.

Un paso de preprocesamiento realiza substitución de macros en el texto del programa, inclusión de otros archivos fuente y compilación condicional.

C es un lenguaje de relativo “bajo nivel”. Esta caracterización no es peyorativa, simplemente significa que C trata con el mismo tipo de objetos que la mayoría de las computadoras, llámense caracteres, números y direcciones. Estos pueden ser combinados y cambiados de sitio con los operadores aritméticos y lógicos implantados por máquinas reales.

C no proporciona operaciones para tratar directamente con objetos compuestos, tales como cadenas de caracteres, conjuntos, listas o arreglos. No existen ope­raciones que manipulen un arreglo o una cadena completa, aunque las estructuras pueden copiarse como una unidad. El lenguaje no define ninguna facilidad para asignación de almacenamiento que no sea la de definición estática y la disciplina de pilas provista por las variables locales de funciones; no emplea heap ni recolector de basura. Finalmente, C en sí mismo no proporciona capacidades de entrada/salida; no hay proposiciones READ o WRITE, ni métodos propios de acceso a archivos. Todos esos mecanismos de alto nivel deben ser proporcionados por funciones llamadas explícitamente.

De manera semejante, C solamente ofrece un control de flujo franco, y lineal: condiciones, ciclos, agrupamientos y subprogramas, pero no multiprogramación, operaciones paralelas, sincronización ni co-rutinas.

Aunque la ausencia de alguna de esas capacidades puede parecer como una grave deficiencia (“¿significa que se tiene que llamar a una función para comparar dos cadenas de caracteres?”), el mantener al lenguaje de un tamaño modesto tiene beneficios reales. Puesto que C es relativamente pequeño, se puede describir en un pequeño espacio y aprenderse con rapidez. Un programador puede razonablemente esperar conocer, entender y utilizar en verdad la totalidad del lenguaje.

Por muchos años, la definición de C fue el manual de referencia de la primera edición de El lenguaje de programación C. En 1983, el American National Standards Institute (ANSI) estableció un comité para proporcionar una moderna y comprensible definición de C. La definición resultante, el estándar ANSI o “ANSI C” , se esperaba fuera aprobada a fines de 1988. La mayoría de las características del estándar ya se encuentran soportadas por compiladores modernos.

El estándar está basado en el manual de referencia original. El lenguaje ha cambiado relativamente poco; uno de los propósitos del estándar fue asegurar que la mayoría de los programas existentes pudiesen permanecer válidos o, al menos, que los compiladores pudieran producir mensajes de advertencia acerca del nuevo comportamiento.

Para la mayoría de los programadores, el cambio más importante es una nueva sintaxis para declarar y definir funciones. Una declaración de función ahora puede incluir una descripción de los argumentos de la función; la sintaxis de la definición cambia para coincidir. Esta información extra permite que los compiladores detecten más fácilmente los errores causados por argumentos que no coinciden; de acuerdo con nuestra experiencia, es una adición muy útil al lenguaje.

Existen otros cambios de menor escala en el lenguaje. La asignación de estructuras y enumeraciones, que ha estado ampliamente disponible, es ahora parte oficial del lenguaje. Los cálculos de punto flotante pueden ahora realizarse con precisión sencilla. Las propiedades de la aritmética, especialmente para tipos sin signo, están esclarecidas. El preprocesador es más elaborado. La mayor parte de esos cambios sólo tendrán efectos secundarios para la mayoría de los programadores.

Una segunda contribución significativa dei estándar es la definición de una bi­blioteca que acompañe a C. Esta especifica funciones para tener acceso al sistema operativo (por ejemplo, leer de archivos y escribir en ellos), entrada y salida con formato, asignación de memoria, manipulación de cadenas y otras actividades semejantes. Una colección de encabezadores (headers) estándar proporcionan un acceso uniforme a las declaraciones de funciones y tipos de datos. Los programas que utilizan esta biblioteca para interactuar con un sistema anfitrión están asegurados de un com portam iento com patible. La m ayor parte de la biblioteca está estrecham ente modelada con base en la “biblioteca E/S estándar“ del sistema UNIX. Esta biblioteca se describió en la primera edición y ha sido también ampliamente utilizada em otros sistemas. De nuevo, la m ayoría de los programadores no notarán mucho el cambio.

Debido a que los tipos de datos y estructuras de control provistas por C son manejadas directamente por la mayoría de las computadoras, la biblioteca de ejecución (run-time) requerida para implantar programas autocontenidos es pequeña. Las funciones de la biblioteca estándar únicamente se llaman en forma explícita, de manera que se pueden evitar cuando no se necesitan. La mayor parte puede escribirse en C, y excepto por detalles ocultos del sistema operativo, ellas mismas son portátiles.

Aunque C coincide con las capacidades de muchas computadoras, es independiente de cualquier arquitectura. Con un poco de cuidado es fácil escribir programas portátiles, esto es, programas que puedan correr sin cambios en una variedad de máquinas. El estándar explica los problemas de la transportabilidad, y prescribe un conjunto de constantes que caracterizan a la máquina en la que se ejecuta el programa.

C no es un lenguaje fuertemente tipificado, sino que, al evolucionar, su verificación de tipos ha sido reforzada. La definición original de C desaprobó - pero permitió - el intercambio de apuntadores y enteros; esto se ha eliminado y el estándar ahora requiere la adecuada declaración y la conversión explícita que ya ha sido obligada por los buenos compiladores. La nueva declaración de funciones es otro paso en esta dirección. Los compiladores advertirán de la mayoría de los errores de tipo, y no hay conversión automática de tipos de datos incompatibles.

Sin embargo, C mantiene la filosofía básica de que los programadores saben lo Que están haciendo; sólo requiere que establezcan sus intenciones en forma explícita.

Como cualquier otro lenguaje, C tiene sus defectos. Algunos de los operadores tienen la precedencia equivocada; algunos elementos de la sintaxis pueden ser mejores. A pesar de todo, C ha probado ser un lenguaje extremadamente efectivo y expresivo para una amplia variedad de programas de aplicación.

El libro está organizado com o sigue. El capítulo 1 es una introducción orientada a la parte central de C. El propósito es hacer que el lector se inicie tan pronto como le sea posible, puesto que creemos firmemente que la forma de aprender un nuevo lenguaje es escribir program as en él. La introducción supone un conocimiento práctico de los elementos básicos de la programación; no hay una explicación de computadoras, de compilación, ni del significado de una expresión como n = n + 1. Aunque hemos tratado de mostrar técnicas útiles de programación en donde fue posible, la intención del libro no es la de ser un texto de consulta sobre estructuras de datos y algoritmos; cuando nos vimos forzados a hacer una elección, nos hemos concentrado en el lenguaje.

En los capítulos del 2 al 6 se discuten varios aspectos de C en mayor detalle y más formalmente de lo que se hace en el capítulo 1, aunque el énfasis está aún en los ejemplos de programas completos, más que en fragmentos aislados. El capítulo 2 trata de los tipos básicos de datos, operaciones y expresiones. El capítulo 3 trata sobre control de flujo: if-else, switch, while, for, etc. En el capítulo 4 se cubren funciones y la estructura de un programa —variables externas, reglas de alcance, archivos fuente múltiples y otros aspectos— y también abarca al preprocesador. El capítulo 5 discute sobre apuntadores y aritmética de direcciones.

El capítulo 6 cubre estructuras y uniones.

El capítulo 7 describe la biblioteca estándar, la cual proporciona una interfaz común con el sistema operativo. Esta biblioteca está definida por el estándar ANSI y se intenta que se tenga en todas las máquinas que manejan C; así, los programas que la usen para entrada, salida y otros accesos al sistema operativo se puedan transportar de un sistema a otro sin cambios.

El capítulo 8 describe una interfaz entre los programas en C y el sistema ope­rativo UNIX, concentrándose en entrada/salida, el sistema de archivos y la asignación de memoria. Aunque algo de este capítulo es específico de sistemas UNIX, los programadores que usen otros sistemas de todas maneras encontrarán aquí material de utilidad, incluyendo alguna comprensión acerca de cómo está implantada una versión de la biblioteca estándar, así como sugerencias para obtener un código portátil.

El apéndice A contiene un manual de consulta del lenguaje. El informe oficial de la sintaxis y la semántica de C es en sí el estándar ANSI. Ese documento, sin embargo, está principalmente pensado para quienes escriben compiladores. El manual de consulta de este libro transmite la definición del lenguaje en una forma más concisa y sin el mismo estilo legalista. El apéndice B es un resumen de la biblioteca estándar, de nuevo más para usuarios que para implantadores. El apéndice C es un breve resumen de los cambios del lenguaje original. Aunque, en caso de duda, el estándar y el compilador en uso quedan como las autoridades finales sobre el lenguaje.

Continuar: Capítulo 1