El lenguaje de Programación C

Este es un ejemplar amorosamente wikificado por ~peron de El Lenguaje de Programación C, 2da Edición, de B. Kerningham y D. Ritchie.

El mundo de la computación ha sufrido una revolución desde la publicación, en 1978, de El lenguaje de programación C. Las grandes computadoras son aho­ra mucho más grandes, y las computadoras personales tienen capacidades que ri­valizan con los mainframes de hace una década. También el lenguaje C ha cambiado en ese tiempo, aunque sólo en forma modesta, y se ha extendido más allá de lo que fueron sus orígenes como el lenguaje del sistema operativo UNIX.

La creciente popularidad de C , los cambios en el lenguaje a lo largo de los años, y la creación de compiladores por grupos no involucrados en su diseño, se combinaron para demostrar la necesidad de una definición del lenguaje más pre­cisa y contemporánea que la que proporcionó la primera edición de este libro.

En 1983, el American National Standards Institute (ANSI) estableció un comité cuyos propósitos eran producir “una definición no ambigua del lenguaje C, in­dependiente de la máquina” , cuidando la conservación de su espíritu. El resulta­do es el estándar ANSI para el lenguaje C.

El estándar formaliza construcciones sugeridas pero no descritas en la primera edición, particularmente la asignación de estructura y las enumeraciones. Pro­porciona una nueva forma de declaración de funciones, que permite revisar comparativamente su definición y uso. Especifica una biblioteca estándar, con un conjunto extensivo de funciones para realizar la entrada y salida, la administra­ción de memoria, la manipulación de cadenas y tareas semejantes. Precisa el comportamiento de características que no se mencionaron en la definición origi­nal, y al mismo tiempo establece explícitamente cuáles aspectos del lenguaje tienen aún dependencia de máquina.

Esta segunda edición de El lenguaje de programación C lo describe tal como lo definió el estándar ANSI. (En el momento de escribir está edición, el estándar se encontraba en la etapa final de revisión; se esperaba su aprobación a finales de 1988. Las diferencias entre lo que se ha descrito aquí y la forma final deberán ser mínimas.) Aunque hemos hecho anotaciones en los lugares donde el lenguaje ha evolucionado, preferimos escribir exclusivamente en la nueva forma. En gene­ral esto no hace una diferencia significativa; el cambio más visible es la nueva forma de declaración y definición de funciones. Los modernos compiladores ma­nejan ya la mayoría de las posibilidades del estándar.

Hemos tratado de mantener la brevedad de la primera edición. El lenguaje C no es grande, y no le está bien un gran libro. Hemos mejorado la exposición de características críticas, como los apuntadores, que son parte central en la progra­mación con C. Hemos redefinido los ejemplos originales y agregamos ejemplos nuevos en varios capítulos. Por ejemplo, se aumentó el tratamiento de declaracio­nes complicadas con programas que convierten declaraciones en palabras y vice­versa. Como antes, todos los ejemplos se han probado directamente a partir del texto, el cual está diseñado de manera que lo pueda leer la máquina.

El apéndice A, manual de referencia, no es el estándar, sino que nuestra intención fue trasladar la esencia del estándar a un espacio más pequeño. Está hecho con el ánimo de que proporcione una fácil com prensión para los progra­madores, pero no como una definición del lenguaje para quienes escriben compi­ladores —ese papel propiamente le corresponde al estándar en sí. El apéndice B es un resumen de las posibilidades de la biblioteca estándar. También tiene el propósito de ser una referencia para programadores, no para implantadores. En el apéndice C se ofrece un resumen de los cambios de la versión original.

Como mencionamos en el prefacio a la primera edición, C “se lleva bien, en la medida en que aumenta nuestra experiencia con él” . Con una década más de experiencia, aún lo sentimos así. Deseamos que este libro le ayude a aprender el lenguaje C y también cómo usarlo.

Tenemos un profundo reconocimiento hacia los amigos que nos ayudaron a producir esta segunda edición. Jo n Bentley, Doug Gwyn, Doug Mcllroy, Peter Nelson y Rob Pike nos dieron valiosos comentarios sobre casi cada página del bo­rrador de este manuscrito. Estamos agradecidos por la cuidadosa lectura de AI Aho, Dennis Allison, Joe Campbell, G. R. Emlin, Karen Fortgang, Alien Holub, Andrew H um e, Dave Kristol, John Linderm an, Dave Prosser, Gene Spafford, y Chris Van Wyk. También recibimos útiles sugerencias de Bill Cheswick, Mark Kernighan, Andy Koening, Robin Lake, Tom London, Jim Reeds, Clovis Tondo y Peter Weinberger. Dave Prosser respondió muchas preguntas detalladas acerca del estándar ANSI. Utilizamos extensivamente el intérprete de C++ de Bjarne Stroustrup, para la prueba local de nuestros programas, y Dave Kristol nos ofreció un compilador ANSI C para las pruebas finales. Rich Drechsler nos ayudó grandemente con la composición.

Nuestro sincero agradecimiento a todos.

Brian W. Kernighan

Dennis M. Ritchie

C es un lenguaje de programación de propósitos generales características de economía de expresión, control de flujo moderno, y estructuras de datos, con un rico conjunto de operadores. C no es un lenguaje de “muy alto nivel”, ni uno “grande”, y no se especializa en ningún área de aplicación en particular. Pero su ausencia de restricciones y su generalidad lo hacen más conveniente y efectivo para muchas tareas que otros lenguajes supuestamente más poderosos.

C fue diseñado originalmente por Dennis Ritchie por medio y para ser implementado en el sistema operativo UNIX en la DEC PDP-11. El sistema operativo, el compilador de C, y escencialmente todos los programas de aplicaciones UNIX (incluyendo todo el software empleado para preparar este libro) están escritos en C. Los compiladores de producción también existen vara varias otras máquinas, incluyendo la IBM System/370, la Honeywell 6000, y la Interdata 8/32. C no está atado a ningún hardware ni sistema en particular, y sin embargo, resulta sencillo escribir programas que se ejecutarán sin cambios en cualquier máquina que soporte C.

Este libro está pensado para ayudar al lector a aprender cómo programar en C. Contiene un tutorial introductorio para que los nuevos usuarios comiencen tan pronto como sea posible, capítulos separados de cada funcionalidad principal, y un manual de referencia. La mayoría del tratamiento se basa en leer, escribir y revisar los ejemplos, en lugar de meras declaraciones de reglas. En general, los ejemplos son programas reales completos en lugar de fragmentos aislados. Todos los ejemplos han sido evaluados directamente desde el texto, que está en forma legible a máquina. Además, mostrar cómo hacer efectivo uso del lenguaje, tambi+en hemos intentado dentro de lo posible ilustrar algoritmos y principios útiles de buen estilo y diseño adecuado.

El libro no es un manual de programación introductorio; asume alguna familiaridad con los conceptos básicos de la programación, como las variables, asignación de declaraciones, bucles, y funciones.

Aún así, un programador novato debería ser capaz de leer y comprender el lenguaje, aunque ayudará el acceso a un colega más conocedor.

En miestra experiencia, C ha demostrado ser un lenguaje agradable, expresivo, y versátil para una amplia variedad de programas. Es fácil de aprender, y se adecúa bien a medida que crece la experiencia con él. Deseamos que este libro lo ayude a usarlo también.

Las consideradas críticas y sugerencias de muchos amigos y colegas han sumado mucho a este libro, así como a nuestro placer al escribirlo. En particular, Mike Bianchi, Jim Blue, Stu Feldman, Doug McIlroy, Bill Roome, Bob Rosin y Larry Rosler leyeron cuidadosamente sus múltiples volumenes. También estamos en deuda con Al Aho, Steve Bourne, Dan Dvorak, Chuck Haley, Debbie Haley, Marion Harris, Rick Holt, Steve Johnson, John Mashey, Bob Mitze, Ralph Muha, Peter Nelson, Elliot Pinson, Bill Plauger, Jerry Spivack, Ken Thompson, y Peter Weinberger por sus oportunos comentarios en varias etapas, y a Mile Lesk y Joe Ossanna por la asistencia invaluable con el formato de impresión.

Brian W. Kernighan

Dennis M. Ritchie

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 m anera 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 llam an en form a 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 com putadoras, 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 p ara una am plia variedad de program as 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. A unque, en caso de duda, el estándar y el compilador en uso quedan como las autoridades finales sobre el lenguaje.

Comencemos con una introducción rápida a C. Nuestro objetivo es mostrar los elementos esenciales del lenguaje en programas reales, pero sin perdernos en detalles, reglas o excepciones. Por el momento, no intentamos ser completos ni precisos (exceptuando en los ejemplos, que sí lo son). Deseamos llevarlo tan rápido com o sea posible al punto en donde pueda escribir programas útiles, y para hacerlo tenemos que concentrarnos en las bases: variables y constantes, arit­mética, control de flujo, funciones y los rudimentos de entrada y salida. Hemos dejado intencionalmente fuera de este capítulo las características de C que son importantes para escribir programas más grandes. Esas características incluyen apuntadores, estructuras, la mayor parte del rico conjunto de operadores de C, varias proposiciones para control de flujo y la biblioteca estándar.

Este enfoque tiene sus inconvenientes. Lo más notorio es que aquí no se en­cuentra la descripción completa de ninguna característica particular del lenguaje, y la introducción, por su brevedad, puede también resultar confusa. Y debido a que los ejemplos no utilizan la potencia completa de C, no son tan concisos y elegan­tes como podrían serlo. Hemos tratado de aminorar esos efectos, pero tenga cui­dado. Otro inconveniente es que los capítulos posteriores necesariamente repetirán algo de lo expuesto en éste. Esperamos que la repetición, más que molestar, ayude.

En cualquier caso, los programadores con experiencia deben ser capaces de extrapolar del material que se encuentra en este capítulo a sus propias necesidades de programación. Los principiantes deben complementarlo escribiendo pequeños programas semejantes a los aquí expuestos. Ambos grupos pueden utilizar este capítulo como un marco de referencia sobre el cual asociar las descripciones más detalladas que comienzan en el capítulo 2.

La única forma de aprender un nuevo lenguaje de programación es escribien­do programas con él. El primer programa por escribir es el mismo para todos los lenguajes:

Viva Peron!

Este es el gran obstáculo; para librarlo debe tener la habilidad de crear el texto del programa de alguna manera, compilarlo con éxito, cargarlo, ejecutarlo y des­cubrir a dónde fue la salida. Con el dominio de estos detalles mecánicos, todo lo demás es relativamente fácil.

En C, el programa para escribir ”Viva Perón!“ es

#include <stdio.h>
 
main()
(
    printf("Viva Peron!\n");
}

La forma de ejecutar este programa dependerá del sistema que se esté utilizan­do. Como un ejemplo específico, en el sistema operativo UNIX se debe crear el programa en un archivo cuyo nombre termine con ”.c“ , como vivaperon.c , y después compilarlo con la orden

cc vivaperon.c

Si no se ha cometido algún error, como la omisión de un carácter o escribir algo en forma incorrecta, la compilación se hará sin emitir mensaje alguno, y creará un archivo ejecutable llamado a.out. Si se ejecuta a.out escribiendo la orden

a.out

se presentará:

Viva Peron!

En otros sistemas, las reglas serán diferentes, consúltelo con un experto.

Ahora algunas explicaciones acerca del programa en sí. Un programa en C, cualquiera que sea su tamaño, consta de funciones y variables. Una función con­tiene proposiciones que especifican las operaciones de cálculo que se van a reali­zar, y las variables almacenan los valores utilizados durante los cálculos. Las funciones de C son semejantes a las subrutinas y funciones de Fortran o a los procedimientos y funciones de Pascal. Nuestro ejemplo es una función llamada main. Normalmente se tiene la libertad de dar cualquier nombre que se desee, pero “main” es especial — el programa comienza a ejecutarse al principio de main. Esto significa que todo programa debe tener un main en algún sitio.

Por lo común main llamará a otras funciones que ayuden a realizar su traba­jo, algunas que usted ya escribió, y otras de bibliotecas escritas previamente. La primera línea del programa.

#include <stdio.h>

indica al compilador que debe incluir información acerca de la biblioteca están­dar de entrada/salida; esta línea aparece al principio de muchos archivos de código fuente de lenguaje C. La biblioteca estándar está descrita en el capítulo 7 y en el apéndice B.

Un método para comunicar datos entre las funciones es que la función que llama proporcione una lista de valores, llamados argumentos, a la función que está invocando. Los paréntesis que están después del nombre de la función encierran a la lista de argumentos. En este ejemplo, main está definido para ser una función que no espera argumentos, lo cual está indicado por la lista vaciá ().

#include <stdio.h>          /* Incluye información acerca de la biblioteca estándar */
 
main()                      /* Define una función llamada main que no recibe valores de argumentos */
{                           /* Las proposiciones de main están encerradas entre llaves */
  printf("Viva Peron!\n");  /* main llama a la función de biblioteca printf para escribir esta secuencia de caracteres; \n representa el carácter nueva línea. */
}

Las proposiciones de una función están encerradas entre llaves {…}. La fun­ción main sólo contiene una proposición, printf ("Viva Perón!\n");. Una función se invoca al nombrarla, seguida de una lista de argumentos entre pa­réntesis; de esta manera se está llamando a la función printf con el argumento "Viva Peron!\n". printf es una función de biblioteca que presenta la salida, en este caso la cadena de caracteres que se encuentra entre comillas. A una secuencia de caracteres entre comillas, como "Viva Peron!\n", se le llama cadena de caracteres o constante de cadena. Por el momento, nuestro único uso de cadenas de caracteres será como argumentos para printf y otras funciones.

La secuencia \n en la cadena representa el carácter nueva línea en la notación de C, y hace avanzar la impresión al margen izquierdo de la siguiente línea. Si se omite el \n (un experimento que vale la pena hacer), encontrará que no hay avance de línea después de la impresión. Se debe utilizar \n para incluir un carácter de nue­va línea en el argumento de printf; si se intenta algo como

printf("Viva Peron!
");

…el compilador de C producirá un mensaje de error.

printf nunca proporciona una nueva línea automáticamente, de manera que se pueden utilizar varias llamadas para construir una línea de salida en etapas.

Nuestro primer programa también pudo haber sido escrito de la siguiente manera:

#include <stdio.h>
main()
{
    printf ("Viva");
    printf ("Peron!");
    printf ("\n");
}

…produciéndose una salida idéntica.

Nótese que \n representa un solo carácter. Una secuencia de escape como \n proporciona un mecanismo general y extensible para representar caracteres invisi­bles o difíciles de escribir. Entre otros que C proporciona están \t para tabula­ción, \b para retroceso, \" para comillas, y \\ para la barra diagonal invertida. Hay una lista completa en la sección 2.3.

• Ejercicio 1-1. Ejecute el programa “vivaperon” en su sistema. Experimente con la omisión de partes del programa, para ver qué mensajes de error se obtienen. □
• Ejercicio 1-2. Experimente el descubrir qué pasa cuando la cadena del argumento de printf contiene \c, en donde c es algún carácter no puesto en lista anterior­mente. □

El siguiente programa utiliza la fórmula °C =(5/9) (°F-32) para imprimir la siguiente tabla de temperaturas Fahrenheit y sus equivalentes centígrados o Celsius:

0	-17
20	-6
40	4
60	15
80	26
100	37
120	38
140	60
160	71
180	82
200	93
220	104
240	115
260	126
280	137
300	148

En si el programa aún consiste de la definición de una única función llamada main. Es más largo que el que imprime Viva perón!, pero no es complicado. Introduce varias ideas nuevas, incluyendo comentarios, declaraciones, variables, expresiones aritméticas, ciclos y salida con formato.

#include < std io .h >
/* imprime Tabla Fahrenheit-Celsius para fahr = 0, 20, ..., 300 */
main()
{
    int fahr, celsius;
    int lower, upper, step;
 
    lower = 0;	    /* límite inferior de la tabla de temperaturas */
    upper = 300;    /* límite superior */
    step = 20;	    /* tamaño del incremento */
 
    fahr = lower;
    while (fahr < = upper) {
	celsius = 5 * (fahr-32) / 9;
	printf("%d\t%d\n", fahr, celsius);
	fahr = fahr + step;
    }
}

Las dos líneas

/* imprime la tabla Fahrenheit-Celsius
	para fahr = 0, 20, ..., 300 */

…son un comentario, que en este caso explica brevemente lo que hace el programa. Cualesquier caracteres entre /* y */ son ignorados por el compilador, y pueden ser utilizados libremente para hacer a un programa más fácil de entender. Los comentarios pueden aparecer en cualquier lugar donde puede colocarse un espacio en blanco, un tabulador o nueva línea.

En C, se deben declarar todas las variables antes de su uso, generalmente al principio de la función y antes de cualquier proposición ejecutable. Una declara­ción notifica las propiedades de una variable; consta de un nombre de tipo y una lista de variables, como

int fahr, celsius;
int lower, upper, step;

El tipo int significa que las variables de la lista son enteros, en contraste con float, que significa punto flotante, esto es, núm eros que pueden tener una parte fraccionaria. El rango tanto de int como de float depende de la máquina que se está utili­zando; los int de 16 bits, que están comprendidos entre el -32768 y +32767, son comunes, como lo son los int de 32 bits. Un número float típicamente es de 32 bits, por lo menos con seis dígitos significativos y una magnitud generalmente entre 10 a la -38 y 10 a la +38.

Además de int y float, C proporciona varios tipos de datos básicos, incluyendo:

Los tamaños de estos objetos también dependen de la máquina. También existen arreglos, estructuras y uniones de estos tipos básicos, apuntadores a ellos y funciones que regresan valores con esos tipos, todo lo cual se verá en el momento oportuno.

Los cálculos en el programa de conversión de temperaturas principian con las proposiciones de asignación.

lower = 0 ;
upper = 300;
step = 20 ;

…que asignan a las variables sus valores iniciales. Las proposiciones individuales se terminan con punto y coma ;.

Cada línea de la tabla se calcula de la misma manera por lo que se utiliza una iteración que se repite una vez por cada línea de salida; este es el propósito del ciclo while:

while (fahr <= upper) {
    ...
}

El ciclo while funciona de la siguiente manera: se prueba la condición entre pa­réntesis. De ser verdadera (si fahr es menor o igual que upper), el cuerpo del ciclo (las tres proposiciones entre llaves) se ejecuta. Luego la condición se prueba nue­vamente, y si es verdadera, el cuerpo se ejecuta de nuevo. Cuando la prueba resul­ta falsa (fahr excede a upper) la iteración termina, y la ejecución continúa en la proposición que sigue al ciclo. No existe ninguna otra proposición en este progra­ma, de modo que termina.

El cuerpo de un while puede tener una o más proposiciones encerradas entre llaves, como en el convertidor de temperaturas, o una sola proposición sin llaves, como en:

while (i < j)
    i = 2 + i;

En cualquier caso, siempre se sangra la proposición controlada por el while con una tabulación (lo que se presenta aquí a cuatro espacios) para poder apreciar de un vistazo cuáles proposiciones están circunscriptas dentro del ciclo. El sangrado enfatiza la estructura lógica del programa. Aunque a los compiladores de C no les importa la apariencia del programa, un sangrado y espaciamiento adecuados son muy im­portantes para hacer programas fáciles de leer. Recomendamos escribir una sola proposición por línea y utilizar espacios en blanco alrededor de los operadores para dar claridad al agrupamiento. La posición de las llaves es menos importante, aunque los programadores del pueblo sostienen credos pasionales al respecto. Se eligió uno de los varios esti­los populares. Escoja un estilo que le satisfaga y sea consistente en su uso.

La mayor parte del trabajo se realiza en el cuerpo del ciclo. La temperatura Celsius se calcula y se asigna a la variable celsius por la proposición.

celsius = 5 * (fahr—32) / 9;

La razón de multiplicar por 5 y después dividir entre 9 en lugar de solamente multiplicar por 5/9 es que en C - como en muchos otros lenguajes - la división de enteros trunca el resultado: cualquier parte fraccionaria se descarta. Puesto que 5 y 9 son enteros, 5/9 sería truncado a cero y así todas las temperaturas Celsius se reportarían como cero.

Este ejemplo también muestra un poco más acerca de cómo funciona printf. En realidad, printf es una función de propósito general para dar formato de sali­da, que se describirá con detalle en el capítulo 7. Su primer argumento es una ca­dena de caracteres que serán impresos, con cada % indicando en donde uno de los otros (segundo, tercero, …) argumentos va a ser sustituido, y en qué forma será impreso. Por ejemplo, %d especifica un argumento entero, de modo que la proposición

printf("%d\t%d\n", fahr, celsius);

hace que los valores de los dos enteros fahr y celsius sean escritos, con una tabulación (\t) entre ellos.

Cada construcción % en el primer argumento de printf está asociada con el correspondiente segundo argumento, tercero, etc., y deben corresponder apro­piadamente en número y tipo, o se tendrán soluciones incorrectas.

Con relación a esto, printf no es parte del lenguaje C; no existe propiamente una entrada o salida definida en C. printf es sólo una útil función de la biblioteca estándar de funciones que está accesible normalmente a los programas en C. Sin embargo, el comportamiento de printf está definido en el estándar ANSI, por lo que sus propiedades deben ser las mismas en cualquier compilador o biblioteca que se apegue a él.

Para concentrarnos en C, no hablaremos mucho acerca de la entrada y la sali­da hasta el capítulo 7. En particular, pospondremos el tema de la entrada con for­mato hasta entonces. Si se tiene que darle entrada a números, léase la discusión de la función scanf en la sección 7.4. La función scanf es como printf, exceptuan­do que lee de la entrada en lugar de escribir a la salida.

Existen un par de problemas con el programa de conversión de temperaturas.

El más simple es que la salida no es muy estética debido a que los números no están justificados hacia su derecha. Esto es fácil de corregir; si aumentamos a cada %d de la proposición printf una amplitud, los números impresos serán jus­tificados hacia su derecha dentro de sus campos. Por ejemplo, podría decirse:

printf("%3d %6d\n", fahr, celsius);

para escribir el primer número de cada línea en un campo de tres dígitos de an­cho, y el segundo en un campo de seis dígitos, como esto:

0    -17
20    -6
40     4
60    15
80    26
100   37
...

El problema más grave es que debido a que se ha utilizado aritmética de en­teros, las temperaturas Celsius no son muy precisas; por ejemplo, 0ºF es en rea­lidad aproximadamente —17.8°C, no —17ºC. Para obtener soluciones más preci­sas, se debe utilizar aritmética de punto flotante en lugar de entera. Esto requiere de algunos cambios en el programa. Aquí está una segunda versión:

#include <stdio.h>
 
/* imprime la tabla Fahrenheit-Celsius
   para fahr = 0, 20, ..., 300; versión de coma flotante */
main()
{
    float fahr, celsius;
    float lower, upper, step;
 
    lower = 0;     /* lower limit of temperatuire scale */
    upper = 300;   /* upper limit */
    step = 20;     /* step size */
 
    fahr = lower;
    while (fahr <= upper) {
        celsius = (5.0/9.0) * (fahr-32.0);
        printf("%3.0f %6.1f\n", fahr, celsius);
        fahr = fahr + step;
    }
}

Esto es muy semejante a lo anterior, excepto que fahr y celsius están declara­dos como float, y la fórmula de conversión está escrita en una forma más natural. No pudimos utilizar 5/9 en la versión anterior debido a que la división entera lo truncaría a cero. Sin embargo, un punto decimal en una constante indica que ésta es de punto flotante, por lo que 5.0/9.0 no se trunca debido a que es una relación de dos valores de punto flotante.

Si un operador aritmético tiene operandos enteros, se ejecuta una operación entera. Si un operador numérico tiene un operando de punto flotante y otro ente­ro, este último será convertido a punto flotante antes de hacer la operación. Si se hubiera escrito (fahr-32), el 32 sería convertido automáticamente a punto flotante. Escribir constantes de punto flotante con puntos decimales explícitos, aun cuando tengan valores enteros, destaca su naturaleza de punto flotante para los lectores humanos.

Las reglas detalladas de cuándo los enteros se convierten a punto flotante se encuentran en el capítulo 2. Por ahora, nótese que la asignación

fahr = lower;

y la prueba

while (fahr <= upper)

también trabajan en la forma natural (el int se convierte a float antes de efec­tuarse la operación).

La especificación de conversión %3.0f del printf indica que se escribirá un número de punto flotante (en este caso fahr) por lo menos con tres caracteres de ancho, sin punto decimal y sin dígitos fraccionarios; %6.1f describe a otro número (celsius) que se escribirá en una amplitud de por lo menos 6 caracteres, con 1 dígito después del punto decimal. La salida tendrá el siguiente aspecto:

 0	-17.8
20	 -6.7
40	  4.4
...

La amplitud y la precisión pueden omitirse de una especificación: %6f indica que el número es por lo menos de seis caracteres de ancho; %.2f indica dos caracteres después del punto decimal, pero el ancho no está restringido; y %f únicamente indica escribir el número como punto flotante.

Entre otros, printf también reconoce %o para octal, %x para hexadecimal, %c para carácter, %s para cadena de caracteres y %% para denotar el caracter % en sí.

• Ejercicio 1-3. Modifique el programa de conversión de temperaturas de modo que escriba un encabezado sobre la tabla. □

• Ejercicio 1-4. Escriba un programa que imprima la tabla correspondiente Celsius a Fahrenheit. □

Existen suficientes formas distintas de escribir un programa para una tarea en particular. Intentemos una variación del programa de conversión detem peraturas.

#include <stdio.h>
 
/* imprime la tabla Fahrenheit-Celsius */
main()
{
    int fahr;
 
    for (fahr = 0; fahr <= 300; fahr = fahr + 20)
        printf("%3d %6.1f\n", fahr, (5.0/9.0)*(fahr-32));
}

Este produce los mismos resultados, pero ciertamente se ve diferente. Un cambio importante es la eliminación de la mayoría de las variables; sólo permanece fahr y la hemos convertido en int. Los límites inferior y superior y el tamaño del paso sólo aparecen como constantes dentro de la proposición for, que es una nueva construcción, y la expresión que calcula la temperatura Celsius ahora aparece como el tercer argumento de printf en vez de una proposición de asignación sepa­rada.

Este último cambio ejemplifica una regla general — en cualquier contexto en el que se permita utilizar el valor de una variable de algún tipo, es posible usar una expresión más complicada de ese tipo. Puesto que el tercer argumento de printf debe ser un valor de punto flotante para coincidir con %6.1f, cualquier ex­presión de punto flotante puede ocurrir aquí.

La proposición for es un ciclo, una forma generalizada del while. Si se compara con el while anterior, su operación debe ser clara. Dentro de los paréntesis existen tres secciones, separadas por punto y coma ;. La primera, la inicialización

fahr = 0

se ejecuta una vez, antes de entrar propiamente al ciclo. La segunda sección es la condición o prueba que controla el ciclo:

fahr <= 300

Esta condición se evalúa; si es verdadera, el cuerpo del ciclo (en este caso un sim­ple printf) se ejecuta. Después el incremento de avance

fahr = fahr + 20

se ejecuta y la condición se vuelve a evaluar. El ciclo termina si la condición se hace falsa. Tal como con el while, el cuerpo del ciclo puede ser una proposición sencilla o un grupo de proposiciones encerradas entre llaves. La inicialización, la condición y el incremento pueden ser cualquier expresión.

La selección entre while y for es arbitraria, y se basa en aquello que parezca más claro. El for es por lo general apropiado para ciclos en los que la inicializa­ción y el incremento son proposiciones sencillas y lógicamente relacionadas, pues­to que es más compacto que el while y mantiene reunidas en un lugar a las propo­siciones que controlan al ciclo.

• Ejercicio 1-5. Modifique el programa de conversión de temperaturas de manera que escriba la tabla en orden inverso, esto es, desde 300 grados hasta 0. □

Una observación final antes de dejar definitivamente el tema de la conversión de temperaturas. Es una mala práctica poner “números mágicos” tales como 300 y 20 en un programa, ya que le proporcionan muy poca información a quien tenga que leer el programa, y son difíciles de modificar de forma sistemática. Una mane­ra de tratar a esos números mágicos es darles nombres significativos. Una línea #define define un nombre simbólico o constante simbólica como una cadena de caracteres particularmente especial:

#define nombre  texto de reemplazo

A partir de esto, cualquier ocurrencia de nombre (que no esté entre comillas ni como parte de otro nombre) se sustituirá por el texto de reemplazo correspon­diente. El nombre tiene la misma forma que un nombre de variable: una secuen­cia de letras y dígitos que comienza con una letra. El texto de reemplazo puede ser cualquier secuencia de caracteres; no está limitado a números.

#include <stdio.h>
#define	INFERIOR   0	 /* límite inferior de la tabla »/
#define	SUPERIOR    300  /* limite superior */
#define	PASO        20	 /* tamaño del paso de incremento */
 
/* imprime la tabla Fahrenheit-Celsius */
main()
{
    int fahr;
 
    for (fahr = INFERIOR; fahr <= SUPERIOR; fahr = fahr + PASO)
        printf("%3d %6.1f\n", fahr, (5.0/9.0)*(fahr-32));
}

Las cantidades INFERIOR, SUPERIOR y PASO son constantes simbólicas, no variables, por lo que no aparecen entre las declaraciones. Por convención, los nombres de constantes simbólicas, se escriben con letras mayúsculas, de forma tal que puedan distinguirse fácilmente de los nombres de variables (escritos con minúsculas). Nótese que no hay punto y coma al final de una línea #define.

Ahora vamos a considerar una familia de programas relacionados para el procesamiento de datos de tipo carácter. Se encontrará que muchos programas sólo son versiones ampliadas de los prototipos que se tratan aquí.

El modelo de entrada y salida manejado por la biblioteca estándar es muy simple. La entrada y salida de texto, sin importar dónde fue originada o hacia dónde se dirige, se tratan como flujos (“streams”) de caracteres. Un flujo de texto es una secuencia de caracteres divididos entre líneas, cada una de las cuales consta de cero o más caracteres seguidos de un carácter nueva línea. La biblioteca es responsable de hacer que cada secuencia de entrada o salida esté de acuerdo con este modelo; el programador de C que utiliza la biblioteca no necesita preocuparse de cómo están representadas las líneas fuera del programa.

La biblioteca estándar proporciona varias funciones para leer o escribir de a un carácter a la vez, de las cuales getchar y putchar son las más simples. Cada vez que es invocada, getchar lee el siguiente carácter de entrada de una secuencia de tex­to y lo devuelve como su valor. Esto es, después de

c = getchar()

la variable c contiene el siguiente carácter de entrada. Los caracteres provienen normalmente del teclado; la entrada de archivos se trata en el capítulo 7.

La función putchar escribe un carácter cada vez que se invoca:

putchar(c);

escribe el contenido de la variable entera c como un carácter, generalmente en la pantalla; Las llamadas a putchar y a printf pueden estar alternadas; la salida aparecerá en el orden en que se realicen las llamadas.

Con getchar y putchar se puede escribir una cantidad sorprendente de código útil sin saber nada más acerca de entrada y salida. El ejemplo más sencillo es un programa que copia la entrada en la salida, un carácter a la vez:

lee un carácter
while (carácter no es indicador de fin de archivo)
	manda a la salida el carácter recién leído
	lee un carácter

Al convertir esto en C se obtiene

#include <stdio.h>
/* copia la entrada a la salida; la. versión */
main()
{
    int c;
 
    c = getchar();
    while (c != EOF) {
        putchar(c);
        c = getchar();
    }
}

El operador de relación != significa “no igual a”.

Lo que aparece como un carácter en el teclado o en la pantalla es, por supues­to, como cualquier otra cosa, almacenado internamente como un patrón de bits. El tipo char tiene la función específica de almacenar ese tipo de dato, pero también puede ser usado cualquier tipo de entero. Usamos int por una sutil pero importante razón.

El problema es distinguir el fin de la entrada de los datos válidos. La solución es que getchar devuelve un valor distintivo cuando no hay más a la entrada, un valor que no puede ser confundido con ningún otro carácter. Este valor se llama EOF, por “end-of-file” (“fin de archivo”). Se debe declarar c con un tipo que sea lo suficientemente grande para almacenar cualquier valor que le regrese getchar. No se puede utilizar char puesto que c debe ser suficientemente grande como para mantener a EOF además de cualquier otro carácter. Por lo tanto, se emplea int.

EOF es un entero definido en <stdio.h>, pero el valor numérico específico no importa mientras que no sea el mismo que ningún valor tipo char. Utilizando la constante simbólica, hemos asegurado que nada en el programa depende del valor numérico específico.

El programa para copiar podría escribirse de modo más conciso por progra­madores experimentados de C. En lenguaje C, cualquier asignación, tal como

c = getchar();

es una expresión y tiene un valor: el del lado izquierdo luego de la asignación. Es­to significa que una asignación puede aparecer como parte de una expresión más larga. Si la asignación de un carácter a c se coloca dentro de la sección de prueba de un ciclo while, el programa que copia puede escribirse de la siguiente manera:

#include <stdio.h>
/* copia la entrada a la salida; 2a. versión */
main()
{
    int c;
 
    while ((c = getchar()) != EOF)
        putchar(c);
}

El while obtiene un carácter, lo asigna a c, y entonces prueba si el carácter fue la señal de fin de archivo. De no serlo, el cuerpo del while se ejecuta, escribiendo el carácter; luego se repite el while. Luego, cuando se alcanza el final de la entra­da, el while termina y también lo hace main.

Esta versión centraliza la entrada — ahora hay sólo una referencia a getchar — y reduce el programa. El programa resultante es más compacto y más fácil de leer una vez que se domina el truco. Usted verá seguido este estilo. (Sin embargo, es posible descarriarse y crear código impenetrable, una tendencia que tratare­mos de reprimir.)

Los paréntesis que están alrededor de la asignación dentro de la condición son necesarios. La precedencia de != es más alta que la de =, lo que significa que en ausencia de paréntesis la prueba de relación != se realizaría antes de la asigna­ción =. De esta manera, la proposición

c = getchar() != EOF

es equivalente a

c = (getchar() != EOF)

Esto tiene el efecto indeseable de hacer que c sea 0 o 1, dependiendo de si la lla­mada de getchar encontró fin de archivo. (En el capítulo 2 se trata este tema con más detalle).

• Ejercicio 1-6. Verifique que la expresión getchar() != EOF es 0 o 1. □
• Ejercicio 1-7. Escriba un programa que imprima el valor de EOF. □

El siguiente programa cuenta caracteres y es semejante al programa que copia.

#include <stdio.h>
/* cuenta los caracteres de la entrada; la. versión */
main()
{
    long nc;
 
    nc = 0;
    while (getchar() != EOF)
        ++nc;
    printf("%ld\n", nc);
}

La proposición

++nc;

presenta un nuevo operador, ++, que significa incrementa en uno. Es posible escribir nc = nc + 1, pero ++nc es más conciso y muchas veces más eficiente. Hay un operador correspondiente -- para disminuir en 1. Los operadores ++ y -- pueden ser tanto operadores prefijos (++nc) como postfijos (nc++); esas dos formas tienen diferentes valores dentro de las expresiones, como se de­mostrará en el capítulo 2, pero ambos ++nc y nc++ incrementan a nc. Por el momento adoptaremos la forma de prefijo.

El programa para contar caracteres acumula su cuenta en una variable long en lugar de una int. Los enteros long son por lo menos de 32 bits. Aunque en algunas máquinas int y long son del mismo tamaño, en otras un int es de 16 bits, con un valor máximo de 32767, y tomaría relativamente poca lectura a la entrada para desbordar un contador int. La especificación de conversión %ld indica a printf que el argumento correspondiente es un entero long.

Sería posible tener la capacidad de trabajar con números mayores empleando un double (float de doble precisión). También se utilizará una proposición for en lugar de un while, para demostrar otra forma de escribir el ciclo.

#include <stdio.h>
/* cuenta los caracteres de la entrada; 2a. versión */
main()
{
    double nc;
    for (nc = 0; gechar() != EOF; ++nc)
        ;
    printf("%.0f\n", nc);
}

printf utiliza %f tanto para float como para double; %.0f suprime la impresión del punto decimal y de la parte fraccionaria, que es cero.

El cuerpo de este ciclo for está vacío, debido a que todo el trabajo se realiza en las secciones de prueba e incremento. Pero las reglas gramaticales de C requie­ren que una proposición for tenga un cuerpo. El ; aislado se llama proposición nula, y está aquí para satisfacer este requisito. Lo colocamos en una línea aparte para que sea visible.

Antes de abandonar el programa para contar caracteres, obsérvese que si la entrada no contiene caracteres, la prueba del while o del for no tiene éxito desde la primera llamada getchar, y el programa produce cero, el resultado correcto. Esto es importante. Uno de los aspectos agradables acerca del while y del for es que hacen la prueba al inicio del ciclo, antes de proceder con el cuerpo. Si no hay nada que hacer, nada se hace, aun si ello significa no pasar a través del cuerpo del ciclo. Los programas deben actuar en forma inteligente cuando se les da una entrada de longitud cero. Las proposiciones while y for ayudan a asegurar que los programas realizan cosas razonables con condiciones de frontera.

El siguiente programa cuenta líneas a la entrada. Como se mencionó anterior­mente, la biblioteca estándar asegura que una secuencia de texto de entrada pa­rezca una secuencia de líneas, cada una terminada por un carácter nueva línea.

Por lo tanto, contar líneas es solamente contar caracteres nueva línea:

#include <stdio.h>
/* cuenta las líneas de la entrada */
main()
{
    int c, nl;
 
    nl = 0;
    while ((c = getchar()) != EOF)
        if (c == '\n')
            ++nl;
    printf("%d\n", nl);
}

El cuerpo del while consiste ahora en un if, el cual a su vez controla el incre­mento ++n1. La proposición if prueba la condición que se encuentra entre pa­réntesis y, si la condición es verdadera, ejecuta la proposición (o grupo de proposiciones entre llaves) que le sigue. Hemos sangrado nuevamente para mostrar lo que controla cada elemento.

El doble signo de igualdad == es la notación de C para expresar “igual a” (como el = simple de Pascal o el .EQ. de Fortran). Este símbolo se emplea para distinguir la prueba de igualdad del = simple que utiliza C para la asignación. Un mensaje de alerta: los principiantes de C ocasionalmente escriben = cuando en realidad deben usar == . Como se verá en el capítulo 2, el resultado es por lo general una expresión legal, de modo que no se obtendrá ninguna advertencia.

Un carácter escrito entre apóstrofos '...' representa un valor entero igual al valor numérico del carácter en el conjunto de caracteres de la máquina. Esto se llama una constante de carácter, aunque sólo es otra forma de escribir un pequeño entero. Así, por ejemplo 'A' es una constante de carácter; en el conjunto ASCII de caracteres su valor es 65 (esta es la representación interna del carácter A). Por su­puesto 'A' es preferible que 65: su significado es obvio, y es independiente de un conjunto de caracteres en particular.

Las secuencias de escape que se utilizan en constantes de cadena también son le­gales en constantes de carácter; así, '\n' significa el valor del carácter nueva línea, el cual es 10 del código ASCII. Se debe notar cuidadosamente que '\n' es un carácter simple, y en expresiones es sólo un entero; por otro lado, '\n' es una constante de cadena que contiene sólo un carácter. En el capítulo 2 se trata el tema de cadenas versus caracteres.

• Ejercicio 1-8. Escriba un programa que cuente espacios en blanco, tabuladores y nuevas líneas. □
• Ejercicio 1-9. Escriba un programa que copie su entrada a la salida, reemplazando cada cadena de uno o más blancos por un solo blanco. □
• Ejercicio 1-10. Escriba un programa que copie su entrada a la salida, reemplazan­do cada tabulación por \t , cada retroceso por \b y cada diagonal invertida por \\. Esto hace que las tabulaciones y los espacios sean visibles sin confusiones. □

El cuarto en nuestra serie de programas útiles cuenta las líneas, palabras y ca­racteres, usando la definición de que una palabra es cualquier secuencia de carac­teres que no contiene espacio en blanco ni tabulación ni nueva línea. Esta es una versión reducida del programa wc de UNIX.

#include <stdio.h>
 
#define DENTRO  1 /* en una palabra */
#define FUERA   0 /* fuera de una palabra */
 
/* cuenta lineas, palabras, y caracteres de la entrada */
main()
{
    int c, nl, nw, nc, state;
 
    state = OUT;
    nl = nw = nc = 0;
    while ((c = getchar()) != EOF) {
        ++nc;
        if (c == '\n')
            ++nl;
        if (c == ' ' || c == '\n' || c = '\t')
            state = FUERA;
        else if (state == FUERA) {
            state = IN;
            ++nw;
        }
    }
    printf("%d %d %d\n", nl, nw, nc);
}

Cada vez que el programa encuentra el primer carácter de una palabra, conta­biliza una palabra más. La variable state registra si actualmente el programa está o no sobre una palabra; al iniciar es “no está sobre una palabra”, por lo que se asigna el valor DENTRO. Es preferible usar las constantes simbólicas DENTRO y FUERA que los valores literales 1 y 0, porque hacen el programa más legible. En un programa tan pequeño como éste, la diferencia es mínima, pero en programas más grandes el incremento en claridad bien vale el esfuerzo extra que se haya realizado para escribir de esta manera desde el principio. También se descubrirá que es más fácil hacer cambios extensivos en programas donde los números mágicos aparecen sólo como constantes simbólicas.

La línea

n1 = nw = nc = 0;

inicializa a las tres variables en cero. Este no es un caso especial sino una conse­cuencia del hecho de que una asignación es una expresión con un valor, y que las asignaciones se asocian de derecha a izquierda. Es como si se hubiese escrito

n1 = (nw = (nc = 0));

El operador || significa “OR”, por lo que la línea

if (c == ' ' || c == '\n' || c = '\t')

dice “si c es un caracter en blanco o c es nueva línea, o c es un tabulador”. (Recuerde que la secuencia de escape \t es una representación visible del carácter tabulador). Existe un correspondiente operador && para AND; su precedencia es más alta que la de ||. Las expresiones conectadas por && o || se evalúan de izquierda a derecha, y se garantiza que la evaluación terminará tan pronto como se conozca la verdad o falsedad. Si c es un caracter en blanco, no hay necesidad de probar si es una nue­va línea o un tabulador, de modo que esas pruebas no se hacen. Esto no es de particular importancia en este caso, pero es significativo en situaciones más com­plicadas, como se verá más adelante.

El ejemplo muestra también un else, el cual especifica una acción alternativa si la condición de una proposición if es falsa. La forma general es

if (expresión)
    proposición1
else
    proposición2

Una y sólo una de las dos proposiciones asociadas con un if-else se realiza. Si la expresión es verdadera, se ejecuta proposición1 si no lo es, se ejecuta propo­sición2. Cada proposición puede ser una proposición sencilla o varias entre lla­ves. En el programa para contar palabras, la que está después del else es un if que controla dos proposiciones entre llaves.

• Ejercicio 1-11. ¿Cómo probaría el programa para contar palabras? ¿Qué clase de entrada es la más conveniente para descubrir errores si éstos existen? □
• Ejercicio 1-12. Escriba un programa que imprima su entrada una palabra por línea. □

Escribamos un programa para contar el número de ocurrencias de cada dígito, de caracteres espaciadores (caracter en blancos, tabuladores, nueva línea), y de todos los otros caracteres. Esto es artificioso, pero nos permite ilustrar varios aspectos de C en un programa.

Existen doce categorías de entrada, por lo que es conveniente utilizar un arre­glo para mantener el número de ocurrencias de cada dígito, en lugar de tener diez variables individuales. Esta es una versión del programa:

#include <stdio.h>
 
/* cuenta dígitos, espacios blancos, y otros */
main()
{
    int c, i, nwhite, nother;
    int ndigit[10];
 
    nwhite = nother = 0;
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        ndigit[i] = 0;
 
    while ((c = getchar()) != EOF)
        if (c >= '0' && c <= '9')
            ++ndigit[c-'0'];
        else if (c == ' ' || c == '\n' || c == '\t')
            ++nwhite;
        else
            ++nother;
    printf("digitos =");
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        printf(" %d", ndigit[i]);
    printf(", espacio en blanco = %d, otro = %d\n",
        nwhite, nother);
}

La salida de este programa al ejecutarlo sobre sí mismo es

dígitos = 9 3 0 0 0 0 0 0 0 1, espacios en blancos = 123, otros = 345

La declaración

int ndigit [ 1 0 ];

declara ndigit como un arreglo de 10 enteros. En C, los subíndices de arreglos comienzan en cero, por lo que los elementos son ndigit[0], ndigit[1], ndigit[9]. Esto se refleja en los ciclos for que inicializan e imprimen el arreglo.

Un subíndice puede ser cualquier expresión entera, lo que incluye a variables enteras como i, y constantes enteras.

Este programa en particular se basa en las propiedades de la representación de los dígitos como caracteres. Por ejemplo, la prueba

if (c >= '0' && c <= '9')

determina si el carácter en c es un dígito. Si lo es, el valor numérico del dígito es

c - '0'

Esto sólo funciona si '0', '1', …, '9' tienen valores consecutivos ascendentes. Por fortuna, esto es así en todos los conjuntos de caracteres.

Por definición, los char son sólo pequeños enteros, por lo que las variables y las constantes char son idénticas a las int en expresiones aritméticas. Esto es natural y conveniente; por ejemplo, c - '0' es una expresión entera con un valor entre 0 y 9, correspondiente a los caracteres '’0’' a ’'9’' almacenados en c, por lo que es un subíndice válido para el arreglo ndigit.

La decisión de si un carácter es dígito, espacio en blanco u otra cosa se realiza con la secuencia

if (c >= '0' && c <= '9')
    ++ndigit[c-'0'];
else if (c == ' ' || c == '\n' || c == '\t')
    ++nwhite;
else
    ++nother;

El patrón

if (condición 1)
	proposición 1
else if (condición 2)
	proposición2
        ...
        ...
else
	proposición_n,

se encuentra frecuentemente en programas como una forma de expresar una deci­sión múltiple. Las condiciones se evalúan en orden desde el principio hasta que se satisface alguna condición; en ese punto se ejecuta la proposición correspon­diente, y la construcción completa termina. (Cualquier proposición puede constar de varias proposiciones entre llaves.) Si no se satisface ninguna de las condiciones, se ejecuta la proposición que está después del else final (si es que esta existe). Cuando se omiten el else y la proposición finales, tal como se hizo en el programa para con­tar palabras, no se lleva a cabo ninguna acción. Puede haber cualquier número de grupos de

else if (condición)
    proposición

entre el if inicial y el else final.

Se recomienda, por estilo, escribir esta construcción tal como se ha mostrado; si cada if estuviese sangrado después del else anterior, una larga secuencia de de­cisiones podría rebasar el margen derecho de la página.

La proposición switch, que se tratará en el capítulo 3, proporciona otra forma de escribir una decisión múltiple, que es particularmente apropiada cuando la condición es determinar si alguna expresión entera o de carácter corresponde con algún miembro de un conjunto de constantes. Para contrastar, se presentará una versión de este programa, usando switch, en la sección 3.4.

• Ejercicio 1-13. Escriba un programa que imprima el histograma de las longitudes de las palabras de su entrada. Es fácil dibujar el histograma con las barras horizontales; la orientación vertical es un reto más interesante. □
• Ejercicio 1-14. Escriba un programa que imprima el histograma de las frecuen­cias con que se presentan diferentes caracteres leídos a la entrada. □

En lenguaje C, una función es el equivalente a una subrutina o función en Fortran, o a un procedimiento o función en Pascal. Una función proporciona una forma conveniente de encapsular algunos cálculos, que se pueden emplear después sin preocuparse de su implantación. Con funciones diseñadas adecuada­mente, es posible ignorar cómo se realiza un trabajo; basta con saber qué hace. El lenguaje C hace que el uso de funciones sea fácil, conveniente y eficien­te; es común ver una función corta definida y empleada una sola vez, únicamente porque eso esclarece alguna parte del código.

Hasta ahora sólo se han utilizado funciones como printf, getchar y putchar, que nos han sido proporcionadas; ya es el momento de escribir unas pocas no­sotros mismos. Dado que C no posee un operador de exponenciación como el ** de Fortran, ilustremos el mecanismo de la definición de una función al escribir la función power(m,n), que eleva un entero m a una potencia entera y positiva n. Esto es, el valor de power(2,5) es 32. Esta función no es una rutina de exponen­ciación práctica, puesto que sólo maneja potencias positivas de enteros pequeños, pero es suficiente para ilustración (la biblioteca estándar contiene una función pow(x,y) que calcula x^y).

A continuación se presenta la función power y un programa main para utili­zarla, de modo que se vea la estructura completa de una vez.

#include <stdio.h>
 
int power(int m, int n);
 
/* prueba la función power */
main()
{
    int i;
 
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        printf("%d %d %d\n", i, power(2,i), power(-3,i));
    return 0;
}
 
/* power: eleva la base a la n-ésima potencia; n >= 0 */
int power(int base, int n)
{
    int i, p;
 
    p = 1;
    for (i = 1; i <= n; ++i)
        p = p * base;
    return p;
}

Una definición de función tiene la forma siguiente:

tipo-de-retorno nombre-de-función (declaración de parámetros, si los hay)
{
    declaraciones
    proposiciones
}

Las definiciones de función pueden aparecer en cualquier orden y en uno o varios archivos fuente, pero una función no puede separarse en archivos diferentes. Si el programa fuente aparece en varios archivos, tal vez se tengan que especificar más cosas al compilar y cargarlo que si estuviera en uno solo, pero eso es cosa del sistema operativo, no un atributo del lenguaje. Por ahora supondremos que ambas funciones están en el mismo archivo y cualquier cosa que se haya aprendi­do acerca de cómo ejecutar programas en C, aún funcionarán.

La función power es invocada dos veces por main, en la línea

printf("%d %d %d\n", i, power(2,i), power(-3,i));

Cada llamada pasa dos argumentos a power, que cada vez regresa un entero, al que se pone formato y se imprime. En una expresión, power(2,i) es un entero tal como lo son 2 e i. (No todas las funciones producen un valor entero; lo que se ve­rá en el capítulo 4).

La primera línea de la función power,

int power(int base, int n)

declara los tipos y nombres de los parámetros, así como el tipo de resultado que la función devuelve. Los nombres que emplea power para sus parámetros son lo­cales a la función y son invisibles a cualquier otra función: otras rutinas pueden utilizar los mismos nombres sin que exista problema alguno. Esto también es cier­to para las variables i y p: la i de power no tiene nada que ver con la i de main.

Generalmente usaremos parámetro para una variable nombrada en la lista en­tre paréntesis de la definición de una función, y argumento para el valor emplea­do al hacer la llamada de la función. Los términos argumento formal y argumen­to real se emplean en ocasiones para hacer la misma distinción.

El valor que calcula power se regresa a main por medio de la proposición return, a la cual le puede seguir cualquier expresión:

return expresión;

Una función no necesita regresar un valor; una proposición return sin expresión hace que el control regrese al programa, pero no devuelve algún valor de utilidad, como se haría al “caer al final” de una función al alcanzar el caracter } de llave cerrada que opera de terminación. Además, la función que llama puede ignorar el valor que regresa una función.

Probablemente haya notado que hay una proposición return al final de main. Puesto que main es una función como cualquier otra, también puede regresar un valor a quien la invoca, que es en efecto el medio ambiente en el que el programa se ejecuta. Típicamente, un valor de regreso cero implica una terminación nor­mal; los valores diferentes de cero indican condiciones de terminación no comu­nes o erróneas. En busca de la simplicidad, se han omitido hasta ahora las proposiciones return de las funciones main, pero se incluirán más adelante, como un recordatorio de que los programas deben regresar su estado final a su medio ambiente.

La declaración

int power(int m, int n);

precisamente antes de main, indica que power es una función que espera dos ar­gumentos int y regresa un int. Esta declaración, a la cual se le llama función prototipo, debe coincidir con la definición y uso de power. Es un error el que la defi­nición de una función o cualquier uso que de ella se haga no corresponda con su prototipo.

Los nombres de los parámetros no necesitan coincidir; de hecho, son opcionales en el prototipo de una función, de modo que para el prototipo se pudo haber escrito

int power(int, int);

No obstante, unos nombres bien seleccionados son una buena documentación, por lo que se emplearán frecuentemente.

Una nota histórica: La mayor modificación entre ANSI C y las versiones ante­riores es cómo están declaradas y definidas las funciones. En la definición original de C, la función power se pudo haber escrito de la siguiente manera:

/* power: eleva la base a n-ésima potencia; n >= 0 */
/*        (versión en estilo antiguo) */
power(base, n)
int base, n;
{
    int i, p;
 
    p = 1 ;
    for (i = 1 ; i < = n; + + i)
	p — p * base;
    return p;
}

Los parámetros se nombran entre los paréntesis y sus tipos se declaran antes del caracter { de llave abierta; los parámetros que no se declaran se toman como int. {El cuerpo de la función es igual a la anterior).

La declaración de power al inicio del programa pudo haberse visto como sigue:

int power();

No se permitió ninguna lista de parámetros, de modo que el compilador no pudo revisar con facilidad que power fuera llamada correctamente. De hecho, puesto que por omisión se podía suponer que power regresaba un entero int, toda la decla­ración podría haberse omitido.

La nueva sintaxis de los prototipos de funciones permite que sea mucho más fácil para el compilador detectar errores en el número o tipo de argumentos. El viejo estilo de declaración y definición aún funciona en ANSI C, al menos por un periodo de transición, pero se recomienda ampliamente utilizar la nueva forma si se tiene un compilador que le de soporte.

• Ejercicio 1-15. Escriba de nuevo el programa de conversión de temperatura de la sección 1.2, de modo que utilice una función para la conversión.

Hay un aspecto de las funciones de C que puede parecer poco familiar a los programadores acostumbrados a otros lenguajes, particularmente Fortran. En C, todos los argumentos de una función se pasan “por valor” . Esto significa que la función que se invoca recibe los valores de sus argumentos en variables tempo­rales y no en las originales. Esto conduce a algunas propiedades diferentes a las que se ven en lenguajes con “llamadas por referencia” como Fortran o con pará­metros var en Pascal, en donde la rutina que se invoca tiene acceso al argumento original, no a una copia local.

La diferencia principal es que en C la función que se invoca no puede alterar directamente una variable de la función que hace la llamada; sólo puede modifi­car su copia privada y temporal.

Sin embargo, la llamada por valor es una ventaja, no una desventaja. Por lo general, esto conduce a elaborar programas más compactos con pocas variables extrañas, puesto que los parámetros se tratan en la función invocada como va­riables locales convenientemente inicializadas. Por ejemplo, he aquí una versión de power que utiliza esta propiedad.

/* power: eleva la base a la n-ésima potencia; n > = 0 ; versión 2 */
int power(int base, int n)
{
    int p;
 
    for (p = 1; n > 0; --n)
        p = p * base;
    return p;
}

El parámetro n se utiliza como una variable temporal, y se decrementa (un ciclo for que se ejecuta hacia atrás) hasta que llega a cero; ya no es necesaria la variable i. Cualquier cosa que se le haga a n dentro de power no tiene efecto sobre el argu­mento con el que se llamó originalmente power.

Cuando sea necesario, es posible hacer que una función modifique una va­riable dentro de una rutina invocada. La función que llama debe proporcionar la dirección de la variable que será cambiada (técnicamente un apuntador a la va­riable), y la función que se invoca debe declarar que el parámetro sea un apunta­dor y tenga acceso a la variable indirectamente a través de él. Los apuntadores se tratarán en el capítulo 5.

La historia es diferente con los arreglos. Cuando el nombre de un arreglo se emplea como argumento, el valor que se pasa a la función es la localización o la dirección del principio del arreglo — no hay copia de los elementos del arreglo. Al colocarle subíndices a este valor, la función puede tener acceso y alterar cual­quier elemento del arreglo. Este es el tema de la siguiente sección.

El tipo de arreglo más común en C es el de caracteres. Para ilustrar el uso de arreglos de caracteres y funciones que los manipulan, escriba un programa que lea un conjunto de líneas de texto e imprima la de mayor longitud. El pseudocódigo es bastante simple:

while (hay otra línea)
    if (es más larga que la anterior más larga)
        guárdala
        guarda su longitud
imprime la línea más larga

Este pseudocódigo deja en claro que el programa se divide naturalmente en par­tes. Una trae una nueva línea, o trae la prueba y el resto controla el proceso.

Puesto que la división de las partes es muy fina, lo correcto será escribirlas de ese modo. Así pues, escribamos primero un a función getline para extraer la siguiente línea de la entrada. Trataremos de hacer a la función útil en otros con­textos. Al menos, getline tiene que regresar una señal acerca de la posibilidad de un fin de archivo; un diseño de más utilidad deberá retornar la longitud de la lí­nea, o cero si se encuentra el fin de archivo. Cero es un regreso de fin de archivo aceptable debido a que nunca es una longitud de línea válida. Cada línea de texto tiene al menos un carácter; incluso una línea que sólo contenga un carácter nueva línea, tiene longitud 1.

Cuando se encuentre una línea que es mayor que la anteriormente más larga, se debe guardar en algún lugar. Esto sugiere una segunda función copy, para co­piar la nueva línea a un lugar seguro.

Finalmente, se necesita un programa principal para controlar getline y copy.

El resultado es el siguiente:

#include <stdio.h>
#define MAXLINE 1000    /* tamaño máximo de la línea de entrada */
 
int getline(char line[], int maxline);
void copy(char to[], char from[]);
 
/* imprime la línea de entrada más larga */
main()
{
    int len;               /* longitud actual de la línea */
    int max;               /* máxima longitud vista hasta el momento */
    char line[MAXLINE];    /* línea de entrada actual */
    char longest[MAXLINE]; /* la línea más larga se guarda aquí */
 
    max = 0 ;
    while ((len = getline(line, MAXLINE)) > 0)
        if (len > max) {
          max = len;
          copy(longest, line);
        }
    if (max > 0 )    /* hubo una línea */
        printf("%s", longest);
    return 0 ;
}
 
/* getline: lee una línea en s, regresa su longitud */
int getline(char s[], int lim)
{
    int c, i;
 
    for (i=0; i < lim-1 && (c=getchar())!=EOF && c!='\n'; ++i)
        s[i] = c;
    if (c == '\n') {
        s[i] = c;
        ++i;
    }
    s[i] = '\0';
    return i;
    }
    s[i] = '\0';
    return i;
}    
/* copy: copia 'from' en 'to'; supone que to es suficientemente grande */
void copy(char to[], char from[])
{
    int i;
 
    i = 0;
    while ((to[i] = from[i]) != '\0')
        ++i;
}

Las funciones getline y copy están declaradas al principio del programa, que se supone está contenido en un archivo. main y getline se comunican a través de un par de argumentos y un valor de retorno. En getline los argumentos se declaran por la línea

int getline(char s[], int lim);

que especifica que el primer argumento, s, es un arreglo, y el segundo, lim, es un entero. El propósito de proporcionar el tamaño de un arreglo es fijar espacio de almacenamiento contiguo. La longitud del arreglo s no es necesaria en getline, puesto que su tamaño se fija en main. En getline se utiliza return para regresar un valor a quién lo llama, tal como hizo la función power. Esta línea también declara que getline regresa un int; puesto que int es el valor de retorno por omi­sión, puede suprimirse.

Algunas funciones regresan un valor útil; otras, como copy, se emplean úni­camente por su efecto y no regresan un valor. El tipo de retorno de copy es void, el cual establece explícitamente que ningún valor se regresa.

En getline se coloca el carácter \0 (carácter nulo, cuyo valor es cero) al final del arreglo que está creando, para marcar el fin de la cadena de caracteres. Esta con­vención también se utiliza por el lenguaje C; cuando una constante de carácter como

"hola\n"

aparece en un programa en C, se almacena como un arreglo que contiene los caracteres de la cadena y termina con un \0 para marcar el fin.

La especificación de formato %s dentro de printf espera que el argumento co­rrespondiente sea una cadena representada de este modo; copy' también se basa en el hecho de que su argumento de entrada se termina con \0, y copia este ca­rácter dentro del argumento de salida.

Todo esto implica que \0 no es parte de un texto normal.

Es útil mencionar de paso que aun un programa tan pequeño como éste pre­senta algunos problemas de diseño. Por ejemplo, ¿qué debe hacer main si en­cuentra una línea que es mayor que su límite? getline trabaja en forma segura, en ese caso detiene la recopilación cuando el arreglo está lleno, aunque no en­cuentre el carácter nueva línea. Probando la longitud y el último carácter devuel­to, main puede determinar si la línea fue demasiado larga, y entonces realiza el tratamiento que se desee. Por brevedad, hemos ignorado el asunto.

No existe forma para un usuario de getline de saber con anticipación cuán larga podrá ser una línea de entrada, por lo que getline revisa un posible desbor­damiento (“overflow”). Por otro lado, el usuario de copy ya conoce (o lo puede averiguar) cuál es el tamaño de la cadena, por lo que decidimos no agregar comprobación de errores en ella.

• Ejercicio 1-16. Corrija la rutina principal del programa de la línea más larga de modo que imprima correctamente la longitud de líneas de entrada arbitrariamen­te largas, y tanto texto como sea posible. □
• Ejercicio 1-17. Escriba un programa que imprima todas las líneas de entrada que sean mayores de 80 caracteres. □
• Ejercicio 1-18. Escriba un programa que elimine los blancos y los tabuladores que estén al final de cada línea de en trad a, y que borre completamente las líneas en blanco. □
• Ejercicio 1-19. Escriba una función reverse(s) que invierta la cadena de caracte­res s. Usela para escribir un programa que invierta su entrada, línea a línea. □

Las variables que están en main, tal como line, longest, etc., son privadas o locales a ella. Debido a que son declaradas dentro de main, ninguna otra fun­ción puede tener acceso directo a ellas. Lo mismo también es válido para va­riables de otras funciones; por ejemplo, la variable i en getline no tiene relación con la i que está en copy. Cada variable local de una función comienza a existir sólo cuando se llama a la función, y desaparece cuando la función termina. Esto es por lo que tales variables son conocidas como variables automáticas, siguiendo la terminología de otros lenguajes. Aquí se utilizará en adelante el término automático para hacer referencia a esas variables locales. (En el capítulo 4 se discute la categoría de almacenamiento static (“estática”), en la que las variables locales sí conser­van sus valores entre llamadas.)

Puesto que las variables locales aparecen y desaparecen con la invocación de funciones, no retienen sus valores entre dos llamadas sucesivas, y deben ser inicializadas explícitamente en cada entrada. De no hacerlo, contendrán “basura” .

Como una alternativa a las variables automáticas, es posible definir variables que son externas a todas las funciones, esto es, variables a las que toda función puede tener acceso por su nombre. (Este mecanismo es parecido al COMMON de Fortran o a las variables de Pascal declaradas en el bloque más exterior). Debi­do a que es posible tener acceso global a las variables externas, éstas pueden ser usadas en lugar de listas de argumentos para comunicar datos entre funciones. Además, puesto que las variables externas se mantienen permanentemente en existencia, en lugar de aparecer y desaparecer cuando se llaman y terminan las funciones, mantienen sus valores aun después de que regresa la función que los fijó.

Una variable externa debe definirse, exactamente una vez, fuera de cualquier función; esto fija un espacio de almacenamiento para ella. La variable también debe declararse en cada función que desee tener acceso a ella; esto establece el tipo de la variable. La declaración debe ser una proposición extern explícita, o bien puede estar implícita en el contexto. Para concretar la discusión, reescribamos el programa de la línea más larga con line, longest y max como variables externas. Esto requiere cambiar las llamadas, declaraciones y cuerpos de las tres funciones.

#include <stdio.h>
 
#define MAXLINE 1000      /* máximo tamaño de una línea de entrada */
 
int max;                  /* máxima longitud vista hasta el momento */
char line [MAXLINE];      /* línea de entrada actual */
char longest [MAXLINE];   /* la línea más larga se guarda aquí */
 
int getline(void);
void copy(void);
 
/* imprime la línea de entrada más larga; versión especializada */
main()
{
    int len;
    extern int max;
    extern char longest[];
 
    max = 0;
    while ((len = getline()) > 0)
        if (len > max) {
            max = len;
            copy();
        }
    if (max > 0) /* hubo una línea */
        printf("%s", longest);
    return 0;
}
 
/* getline: versión especializada */
int getline(void)
{
    int c, i;
    extern char line[];
 
    for (i = 0; i < MAXLINE - 1
        && (c=getchar)) != EOF && c != '\n'; ++i)
            line[i] = c;
    if (c == '\n') {
        line[i] = c;
        ++i;
}
    line[i] = '\0';
    return i;
}
 
/* copy: versión especializada */
void copy(void)
{
    int i;
    extern char line[], longest[];
 
    i = 0;
    while ((longest[i] = line[i]) != '\0')
        ++i;
}

Las variables externas de main, getline y copy están definidas en las primeras líneas del ejemplo anterior, lo que establece su tipo y causa que se les asigne espa­cio de almacenamiento. Desde el punto de vista sintáctico, las definiciones exter­nas son exactamente como las definiciones de variables locales, pero puesto que ocurren fuera de las funciones, las variables son externas. Antes de que una fun­ción pueda usar una variable externa, se debe hacer saber el nombre de la variable a la función. Una forma de hacer esto es escribir una declaración extern dentro de la función; la declaración es la misma que antes, excepto por la palabra reservada extern.

Bajo ciertas circunstancias, la declaración extern puede omitirse. Si la defini­ción de una variable externa ocurre dentro del archivo fuente antes de su uso por una función en particular, entonces es necesario usar una declaración extern dentro de la función. La declaración extern en main, getline y copy es - por tanto - redundante. De hecho, una práctica común consiste en colocar las definiciones de todas las variables externas al principio del archivo fuente y luego omitir todas las declaraciones extern.

Si el programa está conformado por varios archivos de código fuente y una variable se define en archi­vo1 y también se recurre a ella en archivo2 y archivo3, entonces es necesario realizar las declaraciones extern en archivo2 y archivo3 para conectar las ocurrencias de la variable. La práctica común es reunir dichas declaraciones de variables y funciones extern en un archivo sepa­rado - históricamente denominado header.h (el sufijo .h se usa por convención para nombres de header) - los cuales son incluido por medio de #include al principio de cada archivo fuente. Las funciones de la biblioteca estándar, por ejemplo, están declaradas en headers como <stdio.h>. Este tema se trata ampliamente en el capítulo 4, y la biblioteca en el capítulo 7 y en el apéndice B.

Puesto que las versiones especializadas de getline y copy no tienen argumen­tos, la lógica sugeriría que sus prototipos al principio del archivo deben ser getline() y copy(). Pero para mantener compatibilidad con programas de C anteriores, el están­dar considera una lista vacía como una declaración del estilo antiguo, y suspende toda revisión de listas de argumentos; para una lista explícitamente vacía debe emplearse la palabra void. Esto se discutirá en el capítulo 4.

Se debe notar que en esta sección empleamos cuidadosamente las palabras definición y decla­ración cuando nos referimos a variables externas. La palabra “de­finición” se refiere al lugar donde se crea la variable o se le asigna un lugar de almacenamiento; “declaración” se refiere al lugar donde se establece la naturale­za de la variable pero no se le asigna espacio.

A propósito, existe una tendencia a convertir todo en variables extern, debido a que aparentemente simplifica las comunicaciones — las listas de argumentos son cortas y las variables siempre están allí, cuando se las necesita. Pero las variables externas existen siempre, aun cuando no hacen falta. Descansar en la dependencia de las variables externas resulta peligroso, puesto que lleva a programas cuyas cone­xiones entre datos no son absolutamente obvias — las variables pueden alterarse de manera inadvertida e inesperada, y dichos programas son difíciles de modificar. La segunda versión del programa de la línea mayor es inferior a la primera, en parte por las anteriores razones y en parte porque destruye la generalidad de dos útiles funciones, introduciendo en ellas los nombres de las variables que manipula.

Hasta este punto hemos descrito lo que podría llamarse los fundamentos con­vencionales de C. Con estos fundamentos, le será posible escribir programas útiles de tamaño considerable, y probablemente sería una buena idea hacer una pausa sufi­cientemente grande para realizarlos. Estos ejercicios sugieren programas de complejidad algo mayor que los presentados anteriormente en este capítulo.

• Ejercicio 1-20. Escriba un programa detab que reemplace tabuladores de la en­trada con el número apropiado de caracteres en blancos para espaciar hasta el siguiente paro de tabulación. Considere un conjunto fijo de paros de tabulación, digamos cada n columnas. ¿Debe ser n una variable o un parámetro simbólico? □
• Ejercicio 1-21. Escriba un programa entab que reemplace cadenas de blancos por el mínimo número de tabuladores y blancos para obtener el mismo espaciado. Considere los paros de tabulación de igual manera que para detab. Cuando un tabulador o un simple espacio en blanco fuese suficiente para alcanzar un paro de tabulación, ¿a cuál se le debe dar preferencia? □
• Ejercicio 1-22. Escriba un programa para “dividir” líneas grandes de entrada en dos o más líneas más cortas después del último carácter no blanco que ocurra an­tes de la n-ésima columna de entrada. Asegúrese de que su programa se comporte apropiadamente con líneas muy largas, y de que no existan caracteres en blancos o tabuladores antes de la columna especificada. □
• Ejercicio 1-23. Escriba un programa para eliminar todos los comentarios de un programa en C. No olvide manejar apropiadamente las cadenas entre comillas y las constantes de carácter. Los comentarios de C no se anidan. □
• Ejercicio 1-24. Escriba un programa para revisar los errores de sintaxis rudimen­tarios de un programa en C, como paréntesis, llaves y corchetes no alineados. No olvide las comillas ni los apóstrofos, las secuencias de escape y los comentarios. (Este programa es difícil si se hace completamente general). □

Las variables y las constantes son los objetos de datos básicos que se manipu­lan en un programa. Las declaraciones muestran las variables que se van a utilizar y establecen el tipo que tienen y algunas veces cuáles son sus valores ini­ciales. Los operadores especifican lo que se hará con las variables. Las expresio­nes combinan variables y constantes para producir nuevos valores. El tipo de un objeto determina el conjunto de valores que puede tener y qué operaciones se pue­den realizar sobre él. Estos son los temas de este capítulo.

El estándar ANSI ha hecho muchos pequeños cambios y agregados a los ti­pos básicos y a las expresiones. Ahora hay formas signed y unsigned de todos los tipos enteros, y notaciones para constantes sin signo y constantes de carácter hexadecimales. Las operaciones de coma flotante pueden hacerse en precisión sen­cilla; también hay un tipo long double para precisión extendida. Las constantes de cadena pueden concatenarse al tiempo de comilación. Las enumeraciones son ya parte del lenguaje, formalizando una característica pendiente por mucho tiempo. Los objetos pueden ser declarados const, lo que impide que cambien. Las reglas para conversión automática entre tipos aritméticos fueron aumentadas pa­ra manejar el conjunto de tipos más rico actual.

Aunque no lo mencionamos en el capítulo 1, existen algunas restricciones en los nombre de las variables y de las constantes simbólicas. Los nombres se componen de letras y dígitos; el primer carácter debe ser una letra. El carácter de sub­rayado ”_“ cuenta como una letra; algunas veces es útil para mejorar la legibili­dad de nombres largos de variables. Sin embargo, no se debe comenzar los nombres de variables con este carácter, puesto que las rutinas de biblioteca con frecuencia usan tales nombres. Las letras mayúsculas y minúsculas son distintas, de tal manera que x y X son dos nombres diferentes. La práctica tradicional de C es usar letras minúsculas para nombres de variables, y todo en mayúsculas para constantes simbólicas.

Al menos los primeros 31 caracteres de un nombre interno son significativos, para nombres de funciones y variables externas el número puede ser menor que 31, puesto que los nombres externos los pueden usar los ensambladores y los car­gadores, sobre los que el lenguaje no tiene control. Para nombres externos, el es­tándar garantiza distinguir sólo 6 caracteres (y sin diferenciar mayúsculas de minúsculas). Las palabras clave como if; else, int, float, etc., se encuentran reservadas: no se pueden utilizar como nombres de variables. Todas ellas deben escribirse con minúsculas.

Es conveniente elegir nombres que estén relacionados con el propósito de la variable, que no sea probable confundirlos tipográficamente. Por estilo, nosotros tende­mos a utilizar nombres cortos para variables locales (especialmente índices de ite­raciones), y nombres más largos para variables externas.

Hay unos cuantos tipos de datos básicos en C:

Además, existen algunos calificadores que se aplican a estos tipos básicos, short y long se aplican a enteros:

short int sh;
long int counter;

La palabra int puede omitirse de tales declaraciones, lo que típicamente se hace.

La intención es que short y long puedan proporcionar diferentes longitudes de enteros donde sea práctico; int será normalmente el tamaño natural para una máquina en particular. A menudo short es de 16 bits y long de 32; int es de 16 o de 32 bits. Cada compilador puede seleccionar libremente los tamaños apropiados para su propio hardware, sujeto sólo a la restricción de que los shorts e ints son, por lo menos - de 16 bits, los longs son por lo menos de 32 bits y el short no es mayor que int, el cual a su vez no es mayor que long.

El calificador signed o unsigned puede aplicarse a char o a cualquier entero. Los números unsigned son siempre positivos o cero y obedecen las leyes de la aritmética módulo 2”, donde n es el número de bits en el tipo. Así, por ejemplo, si los char son de 8 bits, las variables unsigned char guardan valores entre 0 y 255, en tanto que las variables signed char guardan valores entre -128 y 127 (en una máquina de complemento a dos). El hecho de que los chars ordinarios sean con signo o sin él depende de la máquina, pero los caracteres que se pueden imprimir son siempre positivos.

El tipo long double especifica coma flotante de precisión extendida. Igual que con los enteros, los tamaños de objetos de coma flotante se definen en la implantación; float, double y long double pueden representar uno, dos o tres tamaños distintos.

Los archivos de encabezado headers estándar <limits.h> y <float.h> con­tienen constantes simbólicas para todos esos tamaños, junto con otras propie­dades de la máquina y del compilador, los cuales se discuten en el apéndice B.

• Ejercicio 2-1. Escriba un programa para determinar los rangos de variables char, short, int y long, tanto signed como unsigned, imprimiendo los valores apropia­dos de los headers estándar y por cálculo directo. Es más difícil si los calcula: de­termine los rangos de los varios tipos de punto flotante. □

Una constante entera como 1234 es un int. Una constante long se escribe con una 1 (ele) o L terminal, como en 123456789L; un entero demasiado grande para caber dentro de un int también será tomado como long. Las constantes sin sig­no se escriben con una u o U final, y el sufijo ul o UL denota unsigned long.

Las constantes de punto flotante contienen un punto decimal (123.4) o un ex­ponente (1e-2) o ambos; su tipo es double, a menos que tengan sufijo. Los sufi­jos f o F indican una constante float; l o L indican un long double.

El valor de un entero puede especificarse en forma octal o hexadecimal en lu­gar de decimal. Un 0 (cero) al principio de una constante entera significa octal; 0x ó 0X al principio significa hexadecimal. Por ejemplo, el decimal 31 puede es­cribirse como 037 en octal y 0x1f ó 0x1F en hexadecimal. Las constantes octales y hexadecimales también pueden ser seguidas por L para convertirlas en long y U para hacerlas unsigned: OXFUL es una constante unsigned long con valor de 15 en decimal.

Una constante de carácter es un entero, escrito como un carácter dentro de após­trofos, tal como 'x'. El valor de una constante de carácter es el valor numérico del carácter en el conjunto de caracteres de la máquina. Por ejemplo, en el conjunto de caracteres ASCII el carácter constante '0' tiene el valor de 48, el cual no está relacionado con el valor numérico 0. Si escribimos '0' en vez de un valor numérico tal como 48 (que depende del conjunto de caracteres), el programa resulta independiente del valor particular y será más fácil de leer. Las constantes de carácter participan en ope­raciones numéricas tal como cualesquier otros enteros, aunque se utilizan más co­múnmente en comparaciones con otros caracteres.

Ciertos caracteres pueden ser representados en constante de carácter y de cadena, Por medio de secuencias de escape como \n (caraceter nueva línea); esas secuencias se ven como dos caracteres, pero representan sólo uno. Además, un patrón de bits ar­bitrario de tamaño de un byte puede ser especificado por

'\ooo'

en donde ooo son de uno a tres dígitos octales (0…7) o por

'\xhh'

en donde hh son uno o más dígitos hexadecimales (0…9, a…f, A…F). Así podría­mos escribir

#define VTAB '\013'   /* tab vertical ASCII */
#define BELL '\007'   /* carácter campana ASCII */

o, en hexadecimal,

#define VTAB '\xb'    /* tab vertical ASCII */
#define BELL '\x7'    /* carácter campana ASCII */

La constante de carácter '\0' representa el carácter nulo (con valor cero). '\0' a menudo se escribe en vez de 0 para enfatizar la naturaleza de carácter de algunas expresiones, pero el valor numérico es precisamente 0.

El conjunto completo de secuencias de escape es

Una expresión constante es una expresión que sólo inmiscuye constantes. Ta­les expresiones pueden ser evaluadas durante la compilación en vez de que se haga en tiempo de ejecución, y por tanto pueden ser utilizadas en cualquier lugar en que pueda encontrarse una constante, como en

#define MAXLINE 1000
char line[MAXLINE+1];

o

#define BISIESTO 1 /* en años bisiestos */
int days[31+28+BISIESTO+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31];

Una constante de cadena o cadena literal, es una secuencia de cero o más ca­racteres encerrados entre comillas, como en

"Soy una cadena"

o

""/* la cadena vacía */

Las comillas no son parte de la cadena, sólo sirven para delimitarla. Las mismas secuencias de escape utilizadas en constantes de carácter se aplican en cadenas; \" representa el carácter comillas. Las constantes de cadena pueden ser concate­nadas en tiempo de compilación:

"Viva " "Peron!"

es equivalente a

"Viva Peron!"

Esto es útil para separar cadenas largas entre varias líneas de código fuente.

Técnicamente, una constante de cadena es un arreglo de caracteres. La represen­tación interna de una cadena tiene un carácter nulo '\0' al final, de modo que el almacenamiento físico requerido es uno más del número de caracteres escritos entre las comillas. Esta representación significa que no hay límite en cuanto a qué tan larga puede ser una cadena, pero los programas deben leer completamente una cadena para determinar su longitud. La función strlen(s) de la biblioteca estándar regresa la longitud de su argumento s de tipo cadena de caracteres, ex­cluyendo el '\0' del final. Aquí está nuestra versión:

/* strlen:    /* regresa la longitud de s */
int strlen(char s[])
{
    int i;
    while (s[i] != '\0')
        ++i;
    return i;
}

strlen y otras funciones para cadenas están declaradas en el header estándar <string.h>.

Se debe ser cuidadoso al distinguir entre una constante de carácter y una cadena que contiene un sólo carácter: 'x' no es lo mismo que "x". El primero es un ente­ro, utilizado para producir el valor numérico de la letra x en el conjunto de carac­teres de la máquina. El último es un arreglo de caracteres que contiene un carácter (el caracter x) y un caracter '\0' al final.

Existe otra clase de constante, la constante de enumeración. Una enumeración es una lista de valores enteros constantes, como en

enum boolean {NO, SI};

El primer nombre en un enum tiene valor 0, el siguiente 1, y así sucesivamente, a menos que sean especificados valores explícitos. Si no son es­pecificados todos los valores, los valores no especificados continúan la progresión a partir del último valor que si lo fue, como en el segundo de esos ejemplos:

enum escapes { BELL = '\a', RETROCESO = '\b', TAB = '\t',
               NVALIN = '\n', VTAB = '\v' , RETURN = '\r'};
 
enum months { ENE = 1, FEB, MAR, ABR, MAY, JUN,
              JUL, AGO, SEP, OCT, NOV, DIC};
            /* FEB es 2, MAR es 3, etc. */

Los nombres que están en enumeraciones diferentes deben ser distintos. Los va­lores no necesitan ser distintos d entro de la misma enumeración.

Las enumeraciones proporcionan una manera conveniente de asociar valores constantes con nombres, una alternativa a #define con la ventaja de que los valo­res pueden ser generados por uno mismo. Aunque las variables de tipos enum pueden declararse, los compiladores no necesitan revisar que lo que se va a alma­cenar en tal variable es un valor válido para la enumeración. No obstante, las va­riables de enumeración ofrecen la oportunidad de revisarlas (y a menudo tal cosa es mejor que los #define). Además, un depurador puede ser capaz de impri­mir los valores de variables de enumeración en su forma simbólica.

Todas las variables deben ser declaradas antes de su uso, aunque ciertas decla­raciones pueden ser hechas en forma implícita por el contexto. Una declaración especifica un tipo, y contiene una lista de una o más variables de ese tipo, como en

int lower, upper, step;
char c, line [1000];

Las variables pueden ser distribuidas entre las declaraciones en cualquier forma; la lista de arriba podría igualmente ser escrita como

int lower;
int upper;
int step;
char c;
char line [1000];

Esta última forma ocupa más espacio, pero es conveniente para agregar un co­mentario a cada declaración o para modificaciones subsecuentes.

Una variable también puede ser inicializada en su declaración. Si el nombre es seguido por un signo de igual y una expresión, la expresión sirve como un inicializador, como en

char esc = '\\'
int i = 0 ;
int limit = MAXLINE + 1;
float eps = l.0e—5;

Si la variable en cuestión no es automática, la inicialización es efectuada sólo una vez, conceptualmente antes de que el programa inicie su ejecución, y el inicializador debe ser una expresión constante. Una variable automática explícitamente inicializada es inicializada cada vez que se entra a la función o bloque en que se encuentra; el inicializador puede ser cualquier expresión. Las variables estáti­cas y externas son inicializadas en cero por omisión. Las variables automáticas para las que no hay un inicializador explícito tienen valores indefinidos (esto es, basura).

El calificador const puede aplicarse a la declaración de cualquier variable pa­ra especificar que su valor no será cambiado. Para un arreglo, el calificador const indica que los elementos no serán alterados.

const double e = 2.71828182845905;
const char msg[] = "precaución: ";

La declaración const también se puede utilizar con argumentos de tipo arreglo, para indicar que la función no cambia ese arreglo:

int strlen(const char[]);

Si se efectúa un intento de cambiar un const, el resultado está definido por la implantación.

Los operadores aritméticos binarios son +, -, *, y /, y el operador módulo %. La división entera trunca cualquier parte fraccionaria. La expresión

x % y

produce el residuo cuando x es dividido entre y, por lo que es cero cuando y divi­de a x exactamente. Por ejemplo, un año es bisiesto si es divisible entre 4 pero no entre 100, excepto aquellos años que si son divisibles entre 400, que si son bisies­tos. Por lo tanto

if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)
    printf("%d es un año bisiesto\n", year);
else
    printf("%d no es un año bisiesto\n", year);

El operador % no puede aplicarse a operandos float o double. La dirección de truncamiento para / y el signo del resultado de % son dependientes de la máquina para operandos negativos, así como la acción que se toma en caso de sobreflujo o subflujo.

Los operadores binarios + y - tienen la misma precedencia, la cual es menor que la precedencia de *, /, y %, que a su vez es menor que + y - unarios. Los operadores aritméticos se asocian de zquierda a derecha.

La tabla 2-1 que se encuentra al final de este capítulo, resume la precedencia y asociatividad para todos los operadores.

Los operadores de relación son

Todos ellos tienen la misma precedencia. Precisamente bajo ellos en precedencia están los operadores de igualdad:

Los operadores de relación tienen precedencia inferior que los operadores arit­méticos, así que una expresión como i < lim -1 se toma como i < (lim -1 ), como se esperaría.

Más interesantes son los operadores lógicos && y ||. Las expresiones conecta­das por && o || son evaluadas de izquierda a derecha, y la evaluación se detiene tan pronto como se conoce el resultado verdadero o falso. La mayoría de los programas en C descansan sobre esas propiedades. Por ejemplo, aquí está un ci­clo de la función de entrada getline que escribimos en el capítulo 1:

for (i=0; i < lim-1 && (c=getchar()) != '\n' && c != EOF; ++i)
    s[i] = c;

Antes de leer un nuevo carácter es necesario verificar que hay espacio para alma­cenarlo en el arreglo s, así que la prueba i < lim -1 debe hacerse primero. Ade­más, si esta prueba falla, no debemos seguir y leer otro carácter.

De manera semejante, seria desafortunado si c fuese probada contra EOF antes de que se llame a getchar; por lo tanto, la llamada y la asignación deben ocurrir antes de que se pruebe el carácter c.

La precedencia de && es más alta que la de ||, y ambas son menores que los operadores de relación y de asignación, así que expresiones como

i < lim-1 && (c=getchar()) != '\n' && c != EOF

no requieren de paréntesis adicionales. Pero puesto que la precedencia de != es superior que la asignación, los paréntesis se necesitan en

(c=getchar()) != '\n'

para obtener el resultado deseado de asignación a c y después comparación con '\n'.

Por definición, el valor numérico de una expresión de relación o lógica es 1 si la relación es verdadera, y 0 si la relación es falsa.

El operador unario de negación ! convierte a un operando que no es cero en 0, y a un operando cero en 1. Un uso común de ! es en construcciones como

if (!nvalido)

en lugar de

if (valido == 0)

Es difícil generalizar acerca de cuál es la mejor. Construcciones como !nvalido se leen en forma agradable (“si es inválido” ), pero otras más complicadas pueden ser difíciles de entender.

• Ejercicio 2-2. Escriba un ciclo equivalente a la iteración for anterior sin usar && o !!.

Cuando un operador tiene operandos de tipos diferentes, éstos se convierten a un tipo común de acuerdo con un reducido núm ero de reglas. En general, las únicas conversiones automáticas son aquellas que convierten un operando “an­gosto” en uno “amplio” sin pérdida de información, tal como convertir un ente­ro a coma flotante en una expresión como f + i. Las expresiones que no tienen sentido, como utilizar un float como subíndice, no son permitidas. Las expresio­nes que podrían perder información, como asignar un tipo mayor a uno más cor­to, o un tipo de coma flotante a un entero, pueden producir una advertencia, pero no son ilegales.

Un char sólo es un entero pequeño, por lo que los char se pueden utilizar li­bremente en expresiones aritméticas. Esto permite una flexibilidad considerable en ciertas clases de transformación de caracteres. Una es ejemplificada con esta in­genua implantación de la función atoi, que convierte una cadena de dígitos en su equivalente numérico.

/* atoi: convierte s en entero */
int atoi(char s[])
{
    int i, n;
 
    n = 0;
    for (i = 0; s[i] > = '0' && s[i] < = '9'; + + i)
        n = 10 * n + (s[i] - '0');
    return n;
}

Tal com o se discutió en el capítulo 1, la expresión

s[i] - '0'

da el valor numérico del carácter almacenado en s[i], debido a que los valores de '0', 1, etc., forman una secuencia ascendente contigua.

Otro ejemplo de conversión de char a int es la función lower, que conviene un carácter sencillo a minúscula para el conjunto de caracteres ASCII. Si el carácter no es una letra mayúscula, lower lo regresa sin cambio.

/* lower: convierte c a minúscula; solamente ASCII */
int lower(int c)
{
    if (c > = 'A' && c < = 'Z')
         return c + 'a' - 'A';
    else
         return c;
}

Esto funciona para ASCII debido a que las correspondientes letras mayúsculas y minúsculas están a una distancia fija como valores numéricos y cada alfabeto es contiguo (no hay sino letras entre A y Z). Sin embargo, esta última observa­ción no es cierta para el conjunto de caracteres EBCDIC, así que este código podría convertir algo más que sólo letras en EBCDIC.

El header estándar <ctype.h>, que se describe en el apéndice B, define una familia de funciones que proporcionan pruebas y conversiones independientes de los juegos de caracteres. Por ejemplo, la función tolower© regresa el valor de la letra minúscula de c si c es una mayúscula, de modo que tolower es un reemplazo transportable para la función lower mostrada antes. De modo semejante, la prueba.

c > = '0' && c < = '9'

puede reemplazarse por

isdigit(c)

Nosotros utilizaremos las funciones de <ctype.h> en adelante. Existe un sutil punto acerca de la conversión de caracteres a enteros.' El len­guaje no especifica si las variables de tipo char son valores con o sin signo. Cuan­do un char se convierte a int, ¿puede producir alguna vez un entero negativo?

La respuesta varía de una máquina a otra, reflejando diferencias en la arquitectu­ra. En algunas máquinas un char cuyo bit más a la izquierda es 1 se convertirá a un entero negativo (“extensión de signo”). En otras, un char es promovido a un int agregando ceros del lado izquierdo, así que siempre es positivo.

La definición de C garantiza que ningún carácter que esté en el conjunto estándar de caracteres de impresión de la máquina será negativo, de modo que esos caracteres siempre serán cantidades positivas en las expresiones. Pero hay patrones arbitrarios de bits almacenados en variables de tipo carácter que pueden aparecer como negativos en algunas máquinas, aunque sean positivos en otras, por transportabilidad, se debe especificar signed o unsigned si se van a almace­nar datos que no son caracteres en variables tipo char.

Las expresiones de relación como i > j y las expresiones lógicas conectadas por && y || están definidas para tener un valor de 1 siendo verdaderas, y 0 al ser falsas. De este modo, la asignación

d = c > = '0' && c < = '9'

hace 1 a d si c es un dígito, y 0 si no lo es. Sin embargo, las funciones como isdigit pueden regresar cualquier valor diferente de cero como verdadero. En la parte de validación de if, while, for, etc., “verdadero” es sólo “diferente de cero”, por lo que esto no hace diferencia.

Las conversiones aritméticas implícitas trabajan como se espera. En general, si un operador como -f o * que toma dos operandos (operador binario) tiene operandos de diferentes tipos, el tipo “menor” es promovido al tipo “superior” antes de que la operación proceda. El resultado es el del tipo mayor. La sección 6 del apéndice A establece las reglas de conversión en forma precisa. Si no hay operandos unsigned, sin embargo, el siguiente conjunto informal de reglas bas­tará:

• Si cualquier operando es long double, conviértase el otro a long double.
• De otra manera, si cualquier operando es double, conviértase el otro a double.
• De otra manera, si cualquier operando es float, conviértase el otro a float.
• De otra manera, conviértase char y short a int.
• Después, si cualquier operando es long, conviértase el otro a long.

Nótese que los float que están en una expresión no se convierten automática­mente a double; esto es un cambio de la definición original. En general, las fun­ciones matemáticas como las de <math.h> utilizarán doble precisión. La razón principal para usar float es ahorrar espacio de almacenamiento en arreglos gran­des o, con menor frecuencia, ahorrar tiempo en máquinas en donde la aritmé­tica de doble precisión es particularmente costosa.

Las reglas de conversión son más complicadas cuando hay operandos unsigned. El problema es que las comparaciones de valores con signo y sin signo son dependientes de la máquina, debido a que dependen de los tamaños de los varios tipos de enteros. Por ejemplo, supóngase que int es de 16 bits y long de 32. Entonces - 1L < 1U, debido a que 1U, que es un int, es promovido a signed long. Pero -1 L > 1UL, debido a que —1L es promovido a unsigned long. Y así parece ser un gran número positivo.

Las conversiones también tienen lugar en las asignaciones; el valor del lado derecho es convertido al tipo de la izquierda, el cual es el tipo del resultado.

Un carácter es convertido a un entero, tenga o no extensión de signo, como se describió anteriormente.

Los enteros más largos son convertidos a cortos o a char desechando el exceso de bits de más alto orden. Así en

int i;
char c;
i = c;
c = i;

el valor de c no cambia. Esto es verdadero ya sea que se inmiscuya o no la ex­tensión de signo. Sin embargo, el invertir el orden de las asignaciones podria producir pérdida de información.

Si x es float e i es int, entonces x = i e i = x producirán conversiones; de float a int provoca el truncamiento de cualquier parte fraccionaria. Cuando double se convierte a float, el que se redondee o trunque el valor es dependiente de la implantación.

Puesto que un argumento de la llamada a una función es una expresión, también suceden conversiones de tipo cuando se pasan argumentos a funciones. En ausencia del prototipo de una función, char y short pasan a ser int, y float se hace doble. Esta es la razón por la que hemos declarado los argumentos a funcio­nes como int y double, aun cuando la función se llama con char y float.

Finalmente, la conversión explícita de tipo puede ser forzada (“coacciona­da” ) en cualquier expresión, con un operador unario llamado cast. En la construcción

{nombre-de-tipo) expresión

la expresión es convertida al tipo nombrado, por las reglas de conversión anterio­res. El significado preciso de un cast es como si la expresión fuera asignada a una variable del tipo especificado, que se utiliza entonces en lugar de la construc­ción completa. Por ejemplo, la rutina de biblioteca sqrt espera un argumento de doble precisión y producirá resultados sin sentido si maneja inadvertidamente algo diferente, (sqrt está declarado en <math.h>.) Así, si n es un entero, pode­mos usar

sqrt((double) n)

para convertir el valor de n a doble antes de pasarlo a sqrt. Nótese que la conver­sión forzosa produce el valor de n en el tipo apropiado; n en sí no se altera. El operador cast tiene la misma alta precedencia que otros operadores unarios, co­mo se resume en la tabla del final de este capítulo.

Si un prototipo de función declara argumentos, como debe ser normalmente, la declaración produce conversión forzada automática de los argumentos cuando la función es llamada. Asi, dado el prototipo de la función sqrt:

double sqrt(double);

la llamada

raíz2 = sqrt(2 );

obliga al entero 2 a ser el valor double 2.0 sin necesidad de ningún cast.

La biblioteca estándar incluye una implantación transportable de un genera­dor de números pseudoalealorios, y una función para inicializar la semilla; lo primero ilustra un cast:

unsigned long int next = 1;
 
/* rand: regresa un entero pseudoaleatorio en 0..32767 */
int rand(void)
{
    next = next * 1103515245 -I- 12345;
    return (unsigned int)(next/65536) % 32768;
}
/* srand: fija la semilla para rand( ) */
void srand(unsigned int seed)
{
    next = seed;
}

• Ejercicio 2-3. Escriba la función htoi(s), que convierte una cadena de dígitos hexadecimales (incluyendo Ox o OX en forma optativa) en su valor entero equiva­lente. Los dígitos permitidos son del 0 al 9, de la a a la f, y de la A a la F. □

El lenguaje C proporciona dos operadores poco comunes para incrementar y decrementar variables. El operador de aumento ++ agrega 1 a su operando, en tanto que el operador de disminución – le resta 1. Hemos usado frecuentemen­te ++ para incrementar variables, como en

if (c == '\n')
   ++nl;

El aspecto poco común es que ++ y — pueden ser utilizado como prefijos (antes de la variable, como en + + n ), o como postfijos (después de la variable: (11 ++). En ambos casos, el efecto es incrementar n. Pero la expresión ++ n in­crementa a n antes de que su valor se utilice, en tanto que n++ incrementa a n después de que su valor se ha empleado. Esto significa que en un contexto don­de el valor está siendo utilizado, y no sólo el efecto, ++n y n++ son diferentes.

Si n es 5, entonces

x = n++;

asigna 5 a x, pero

x = ++n;

hace que x sea 6. En ambos casos, n se hace 6. Los operadores de incremento y decremento sólo pueden aplicarse a variables; una expresión com o (i + j)+ + es ilegal.

Dentro de un contexto en donde no se desea ningún valor, sino sólo el efecto de incremento, como en

if (c == '\n')
    nl++;

prefijos y postfijos son iguales. Pero existen situaciones en donde se requiere es­pecíficam ente unou otro. Por ejemplo, considérese la función squeeze(s,c), que elimina todas las ocurrencias del carácter c de una cadena s.

/* squeeze: borra todas las c de s */
void squeeze(char s[], int c)
{
    int i, j;
    for (i = j = 0; s[i] != '\0'; i++)
        if (s[i] != c)
             s[j++] = s[i];
    s[j] = '\0';
}
}

Cada vez que se encuentra un valor diferente de c, éste se copia en la posición actual j, y sólo entonces j es incrementada para prepararla para el siguiente carác­ter. Esto es exactamente equivalente a

if (s[i] != c) {
    s[j] = s[i];
    j++;
}

Otro ejemplo de construcción semejante viene de la función getline que escri­bimos en el capítulo 1, en donde podemos reemplazar

if (c == '\n') {
    s[i] = c;
    ++i;
}

por algo más compacto como

if (c == '\n')
    s[i++] = c;

Como un tercer ejemplo, considérese que la función estándar strcat(s,t), que concatena la cadena t al final de la cadena s. strcat supone que hay suficiente es­pacio en s para almacenar la combinación. Como la habíamos escrito, strcat no regresaba un valor; en cambio la versión de la biblioteca estándar regresa un apuntador a la cadena resultante.

/* strcat: concatena t al final de s; s debe ser suficientemente grande *1
void strcat(char s[], char t[])
{
    int i, j;
 
    i = j = 0;
    while (s[i] != '\0') /* encontrar fin de s */
        i++;
    while ((s[i++] = t[j++]) != '\0') /* copiar t */
        ;
}

Como cada carácter es copiado de t a s, el ++ postfijo se aplica tanto a i como a j para estar seguros de que ambos están en posición para la siguiente iteración.

• Ejercicio 2-4. Escriba una versión alterna de squeeze(sl,s2) que borre cada carácter de s1 que coincida con cualquier carácter de la cadena s2. □
• Ejercicio 2-5. Escriba la función any(sl,s2), que regresa la primera posición de la cadena s1 en donde se encuentre cualquier carácter de la cadena s2, o -1 si s1 no contiene caracteres de s2. (La función de biblioteca estándar strpbrk hace el mismo trabajo pero regresa un apuntador a la posición encontrada.) □

El lenguaje C proporciona seis operadores para manejo de bits; sólo pueden ser aplicados a operandos integrales, esto es, char, short, int, y long, con o sin signo.

El operador AND de bits & a menudo es usado para enmascarar algún con­junto de bits; por ejemplo,

n = n & 0177;

hace cero todos los bits de n, menos los 7 de menor orden.

El operador OR de bits | es empleado para encender bits:

x = x | SET_ON;

fija en uno a todos los bits de x que son uno en SET_ON.

El operador OR exclusivo ^ pone un uno en cada posición en donde sus ope­randos tienen bits diferentes, y cero en donde son iguales.

Se deben distinguir los operadores de bits & y | de los operadores lógicos && y ||, que implican evaluación de izquierda a derecha de un valor de verdad. Por ejemplo, si x es 1 y y es 2, entonces x & y es cero en tanto que x && y es uno.

Los operadores de corrimiento << y >> realizan corrimientos a la izquier­da y a la derecha de su operando que está a la izquierda, el número de posicio­nes de bits dado por el operando de la derecha, el cual debe ser positivo. Así x << 2 desplaza el valor de x a la izquierda dos posiciones, llenando los bits vacantes con cero; esto es equivalente a una multiplicación por 4. El correr a la derecha una cantidad unsigned siempre llena los bits vacantes con cero. El correr a la derecha una cantidad signada llenará con bits de signo (“corrimiento aritmé­tico”) en algunas máquinas y con bits 0 (“corrimiento lógico” ) en otras.

El operador unario ~ da el complemento a uno de un entero; esto es, con­vierte cada bit 1 en un bit 0 y viceversa. Por ejemplo,

x = x & ~077

fija los últimos seis bits de x en cero. Nótese que x & ~077 es independiente de la longitud de la palabra, y por lo tanto, es preferible a, por ejemplo, x & 0177700, que supone que x es una cantidad de 16 bits. La forma transportable no involucra un costo extra, puesto que ~077 es una expresión constante que pue­de ser evaluada en tiempo de compilación.

Como ilustración de algunos de los operadores de bits, considere la fun­ción getbits(x,p,n) que regresa el campo de n bits de x (ajustado a la derecha) que principia en la posición p. Se supone que la posición del bit 0 está en el borde derecho y que n y p son valores positivos adecuados. Por ejemplo, getbits(x,4,3) regresa los tres bits que están en la posición 4, 3 y 2, ajustados a la derecha.

/* getbits: obtiene n bits desde la posición p */
unsigned getbits(unsigned x, int p, int n)
{
    return (x >> (p+1-n)) & ~(~0 << n);
}

La expresión x >> (p+1-n) mueve el campo deseado al borde derecho de la pa­labra. ~0 es todos los bits en 1; corriendo n bits hacia la izquierda con ~0<<n coloca ceros en los n bits más a la derecha; complementado con ~ hace una máscara de unos en los n bits más a la derecha.

• Ejercicio 2-6. Escriba una función setbits(x,p,n,y) que regresa x con los n bits que principian en la posición p iguales a los n bits más a la derecha de y, dejando los otros bits sin cambio. □
• Ejercicio 2-7. Escriba una función invert(x,p,n) que regresa x con los n bits que

principian en la posición p invertidos (esto es, 1 cambiado a 0 y viceversa), dejando los otros sin cambio. □

• Ejercicio 2-8. Escriba una función rightrot(x,n) que regresa el valor del entero x rotado a la derecha n posiciones de bits. □

Las expresiones tales como i = i + 2 en las que la variable del lado izquierdo se repite inm ediatam ente en el derecho, pueden ser escritas en la form a com pacta i += 2 El operador + = se llam a operador de asignación. La m ayoría de los operadores binarios (operadores com o + que tienen un operando izquierdo y otro derecho) tienen un correspondiente operador de asig­ nación op = , en donde op es uno de + - * / % < <

&*|

Si expri y expr2 son expresiones, entonces expry op — expr2 es equivalente a exprx - \expr{) op (expr2) exceptuando que expr{ se calcula sólo una vez. Nótense los paréntesis alrededor de expr2: x *= y + 1 significa x = x * (y + 1) y no x = x * y + 1 Com o ejem plo, la función bitcount cuenta el núm ero de bits en 1 en su argu­ mento entero.

/* bitcount: cuenta bits 1 en x */ int bitcount(unsigned x) { int b; íor (b = 0 ; x ! = 0 ; x > > = 1) if (x & 01) b+ +; return b; } Declarar al argum ento x como u n sig n ed asegura que cuando se corre a la dere­ cha, los bits vacantes se llenarán con ceros, no con bits de signo, sin im portar la m áquina en la que se ejecute el program a. Muy aparte de su concisión, los operadores de asignación tienen la ventaja de que corresponden m ejor con la form a en que la gente piensa. Decimos “ sum a 2 a i” o “ increm enta i en 2 ” , no “ tom a i, agrégale 2, después pon el resultado de nuevo en i”. Asi la expresión i + = 2 es preferible a i = i + 2. A dem ás, para una expresión com plicada com o yyval[yypv[p3 + p4] + yypv[pl + p2]] + = 2 el operador de asignación hace al código más fácil de entender, puesto que el lec­ tor no tiene que verificar arduam ente que dos expresiones muy largas son en reali­ dad iguales, o preguntarse por qué no lo son, y un operador de asignación puede incluso ayudar al com pilador a producir código más eficiente. Ya hemos visto que la proposición de asignación tiene un valor y puede estar dentro de expresiones; el ejem plo más com ún es while ¹⁾ ! = EOF) Los otros operadores de asignación ( + = , — = , etc.) tam bién pueden estar dentro de expresiones, aunque esto es m enos frecuente. En todas esas expresiones, el tipo de una expresión de asignación es el tipo de su operando del lado izquierdo, y su valor es el valor después de la asignación. Ejercicio 2-9. En un sistem a de núm eros de com plem ento a dos, x & = (x -1 ) bo­ rra el bit I de más a la derecha en x. Explique el porqué. Utilice esta observación para escribir una versión más rápida de b itco u n t. □

Las proposiciones if (a > b) z = a; else z = b;

calculan en z el m áxim o de a y b. La expresión condicional, escrita con el opera­ dor ternario proporciona una form a alternativa para escribir ésta y otras construcciones sem ejantes. En la expresión expr] ? expr2 : expr2 la expresión exprx es evaluada prim ero. Si es diferente de cero (verdadero), en­ tonces la expresión expr2 es evaluada, y ése es el valor de la expresión condicio­ nal. De otra form a, expr\ se evalúa, y ése es el valor. Sólo uno de entre exp/x y expry, se evalúa. Asi, para hacer z el m áxim o de a y b, z = (a > b) ? a : b; /* z = máx(a,b) */ Se debe n otar que la expresión condicional es en sí una expresión, y sepuede utilizar en cualquier lugar donde o tra expresión pueda. Si e \p r 2 yexp rv son de tipos diferentes, el tipo del resultado se determ ina por las reglas de conver­ sión discutidas anteriorm ente en este capítulo. P or ejem plo, si f es un float y n es un int, entonces la expresión (n > 0) ? i : n es de tipo float sea n positivo o no. Los paréntesis no son necesarios alrededor de la prim era expresión de una ex­ presión condicional, puesto que la precedencia de ?: es muy baja, sólo arriba de la asignación. De cualquier m odo son recom endables, puesto que hacen más fácil de ver la parte de condición de la expresión. La expresión condicional frecuentem ente lleva a un código conciso. P or ejem­ plo, este ciclo im prim e n elementos de un arreglo, 10 por línea, con cada colum na separada por un blanco, y con cada línea (incluida la últim a) term inada por una nueva línea. for (i = 0 ; i < n; i + + ) printf(''%6 d% c“, a[i], (i°/ol0 = = 9 ¡¡ i= = n - l ) ? '\n' • ' '); Se imprim e un carácter nueva línea después de cada diez elem entos, y después del n-ésimo. T odos los otros elementos son seguidos por un espacio en blanco. Esto podría verse oscuro, pero es más com pacto que el if-else equivalente. O tro buen ejem plo es printf(“Hay %d elemento%s.\n”, n, n = = 1 ? ”“ : “s”); Ejercicio 2-10. Reescriba la función [Tower|, que convierte letras mayúsculas e minúsculas, con una expresión condicional en vez de un if-else. □

La tabla 2-1 resume las reglas de precedencia y asociatividad de todos los ope­ radores, incluyendo aquellos que aún no se han tratado. Los operadores que están en la m ism a línea tienen la m ism a precedencia; los renglones están en orden

de precedencia decreciente, así, por ejem plo, * ,/, y % tienen todos la m isma pre­ cedencia, la cual es más alta que la de + y - binarios. El “ operad o r” ( ) se refiere a la llam ada a una función. Los operadores - > y . son utilizados para tener acce­ so a m iem bros de estructuras; serán cubiertos en el capitulo 6, ju n to con sizeof (tam año de un objeto). En el capitulo 5 se discuten * (indirección a través de un apuntador) y & (dirección de un objeto), y en el capítulo 3 se trata al operador coma. Nótese que la precedencia de los operadores de b its &, A, y ¡ está debajo de = = y ! = . Esto im plica que las expresiones de prueba de bits como if ²⁾; /* EQUIVOCADO */ puede producir resultados diferentes con distintos com piladores, dependiendo de si n es increm entada antes de que se llame a pow er. La solución, por supuesto, es escribir + + n; printf(”%d %d\n“, n, power(2 , n)); Las llamadas a funciones, proposiciones de asignación anidadas, y los opera­ dores de incremento y decremento provocan “ efectos colaterales” —alguna varia­ ble es m odificada com o producto de la evaluación de una expresión. En cualquier expresión que involucra efectos colaterales, pueden existir sutiles dependencias del orden en que las variables involucradas en la expresión se actualizan. La in­ fortunada situación es tipificada por la proposición a[i] = i+ + ; La pregunta es si el subíndice es el viejo o el nuevo valor de i. Los compiladores pueden interpretar esto en formas diferentes, y generar diferentes respuestas de­ pendiendo de su interpretación. El estándar deja intencionalmente sin especifica­ ción la m ayoría de tales aspectos. C uando hay efectos colaterales (asignación a variables) dentro de una expresión, se deja a la prudencia del com pilador, puesto que el mejor orden depende grandem ente de la arquitectura de la máquina. (El estándar sí especifica que todos los efectos colaterales sobre argum entos suce­ dan antes de que la función sea llam ada, pero eso podría no ayudar en la llam ada a printf m ostrada anteriorm ente.) La m oraleja es que escribir un código que dependa del orden de evaluación es una mala práctica de program ación en cualquier lenguaje. Naturalm ente, es nece­ sario conocer qué cosas evitar, pero si no sabe cóm o se hacen las cosas en varias m áquinas, no debe intentar aprovechar una im plantación en particular.