C++, Definicion, Como estructurar y crear un programa, ejemplos.

C++ es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por Bjarne Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje de programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido.
Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que se sumó a los otros dos paradigmas que ya estaban admitidos (programación estructurada y la programación orientada a objetos). Por esto se suele decir que el C++ es un lenguaje de programación multiparadigma.
Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han adherido la mayoría de los fabricantes de compiladores más modernos. Existen también algunos intérpretes, tales como ROOT.
Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores, y de poder crear nuevos tipos que se comporten como tipos fundamentales.
El nombre C++ fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el lenguaje fue utilizado por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se había usado el nombre "C con clases". En C++, la expresión "C++" significa "incremento de C" y se refiere a que C++ es una extensión de C.

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Un ejemplo de programa en C++, el clásico Hola mundo

A continuación se cita un programa de ejemplo Hola mundo escrito en C++:

/* Esta cabecera permite usar los objetos que encapsulan los descriptores stdout 
y stdin: cout(<<) y cin(>>)*/
#include <iostream>
 
int main()
{
    std::cout << "Hola mundo" << std::endl;
}

Al usar la directiva #include estamos diciéndole al compilador que busque e interprete todos los elementos definidos en el archivo que acompaña la directiva (en este caso, iostream). Para evitar sobrescribir los elementos ya definidos al ponerles igual nombre, se crearon los espacios de nombres o namespace del singular en inglés. En este caso hay un espacio de nombres llamado std, que es donde se incluyen las definiciones de todas las funciones y clases que conforman la biblioteca estándar de C++. Al incluir la sentencia using namespace std le estamos diciendo al compilador que usaremos el espacio de nombres std por lo que no tendremos que incluirlo cuando usemos elementos de este espacio de nombres, como pueden ser los objetos cout y cin, que representan el flujo de salida estándar (típicamente la pantalla o una ventana de texto) y el flujo de entrada estándar (típicamente el teclado).
La definición de funciones es igual que en C, salvo por la característica de que si main no va a recoger argumentos, no tenemos por qué ponérselos, a diferencia de C, donde había que ponerlos explícitamente, aunque no se fueran a usar. Queda solo comentar que el símbolo << se conoce como operador de inserción, y grosso modo está enviando a cout lo que queremos mostrar por pantalla para que lo pinte, en este caso la cadena "Hola mundo". El mismo operador << se puede usar varias veces en la misma sentencia, de forma que gracias a esta característica podremos concatenar el objeto endl al final, cuyo resultado será imprimir un retorno de línea.
Por último tomaremos una secuencia de caracteres del teclado hasta el retorno de línea (presionando ENTER), llamando al método get del objeto cin.

Tipos de datos

C++ tiene los siguientes tipos fundamentales:

• Caracteres: char (también es un entero), wchar_t
• Enteros: short, int, long, long long
• Números en coma flotante: float, double, long double
• Booleanos: bool
• Vacío: void

El modificador unsigned se puede aplicar a enteros para obtener números sin signo (por omisión los enteros contienen signo), con lo que se consigue un rango mayor de números naturales.

Tamaños asociados

Tamaños de tipos primitivos bajo i386 (GCC)

Tipo	Número de Bits
char	8
short	16
int	32
float	32
double	64

Según la máquina y el compilador que se utilice los tipos primitivos pueden ocupar un determinado tamaño en memoria. La siguiente lista ilustra el número de bits que ocupan los distintos tipos primitivos en la arquitectura x86.
Otras arquitecturas pueden requerir distintos tamaños de tipos de datos primitivos. C++ no dice nada acerca de cuál es el número de bits en un byte, ni del tamaño de estos tipos; más bien, ofrece solamente las siguientes "garantías de tipos":

• De acuerdo al estándar C99, un tipo char debe ocupar exactamente un byte compuesto de un mínimo de 8 bits independientemente de la arquitectura de la máquina.
• El tamaño reconocido de char es de 1. Es decir, sizeof(char) siempre devuelve 1.
• Un tipo short tiene al menos el mismo tamaño que un tipo char.
• Un tipo long tiene al menos el doble tamaño en bytes que un tipo short.
• Un tipo int tiene un tamaño entre el de short y el de long, ambos inclusive, preferentemente el tamaño de un apuntador de memoria de la máquina.
• Un tipo unsigned tiene el mismo tamaño que su versión signed.

Wchar_t

Para la versión del estándar que se publicó en 1998, se decidió añadir el tipo de dato wchar_t, que permite el uso de caracteres UNICODE, a diferencia del tradicional char, que contempla simplemente al código de caracteres ASCII extendido. A su vez, se ha definido para la mayoría de las funciones y clases, tanto de C como de C++, una versión para trabajar con wchar_t, donde usualmente se prefija el carácter w al nombre de la función (en ocasiones el carácter es un infijo). Por ejemplo:

• strcpy - wstrcpy
• std::string - std::wstring
• std::cout - std::wcout

Cabe resaltar que en C se define wchar_t como:

typedef unsigned short wchar_t;

Mientras que en C++ es en sí mismo un tipo de dato.

La palabra reservada "void"

La palabra reservada void define en C++ el concepto de no existencia o no atribución de un tipo en una variable o declaración. Como tal, puede ser usada para destacar que una función no recibe parámetros, como en:

int funcion (void);

Aunque la tendencia actual es la de no colocar la palabra "void".
Además se utiliza para determinar que una función no retorna un valor, como en:

void funcion (int parametro);

Cabe destacar que void no es un tipo. Una función como la declarada anteriormente no puede retornar un valor por medio de return: la palabra clave va sola. No es posible una declaración del tipo:

void t; //Está mal

En este sentido, void se comporta de forma ligeramente diferente a como lo hace en C, especialmente en cuanto a su significado en declaraciones y prototipos de funciones.
Sin embargo, la forma especial void * indica que el tipo de datos es un puntero. Por ejemplo:

void *memoria;

Indica que memoria es un puntero a alguna parte, donde se guarda información de algún tipo. El programador es responsable de definir estos "algún", eliminando toda ambigüedad. Una ventaja de la declaración "void *" es que puede representar a la vez varios tipos de datos, dependiendo de la operación de cast escogida. La memoria que hemos apuntado en alguna parte, en el ejemplo anterior, bien podría almacenar un entero, un flotante, una cadena de texto o un programa, o combinaciones de éstos. Es responsabilidad del programador recordar qué tipo de datos hay y garantizar el acceso adecuado.

Principios

Todo programa en C++ debe tener la función principal main() (a no ser que se especifique en tiempo de compilación otro punto de entrada, que en realidad es la función que tiene el main())

int main()
{}

La función principal del código fuente main debe tener uno de los siguientes prototipos:
int main()
int main(int argc, char** argv)
Aunque no es estándar algunas implementaciones permiten
int main(int argc, char** argv, char** env)
La primera es la forma por omisión de un programa que no recibe parámetros ni argumentos. La segunda forma tiene dos parámetros: argc, un número que describe el número de argumentos del programa (incluyendo el nombre del programa mismo), y argv, un puntero a un array de punteros, de argc elementos, donde el elemento argv[i] representa el i-ésimo argumento entregado al programa. En el tercer caso se añade la posibilidad de poder acceder a las variables de entorno de ejecución de la misma forma que se accede a los argumentos del programa, pero reflejados sobre la variable env.
El tipo de retorno de main es un valor entero int. Al finalizar la función main, debe incluirse el valor de retorno (por ejemplo, return 0;, aunque el estándar prevé solamente dos posibles valores de retorno: EXIT_SUCCESS y EXIT_ERROR, definidas en el archivo cstddef), o salir por medio de la función exit. Alternativamente puede dejarse en blanco, en cuyo caso el compilador es responsable de agregar la salida adecuada.

El concepto de clase

Véase también: Clase (informática).

Los objetos en C++ son abstraídos mediante una clase. Según el paradigma de la programación orientada a objetos un objeto consta de:

1. Identidad, que lo diferencía de otros objetos (Nombre que llevara la clase a la que pertenece dicho objeto).
2. Métodos o funciones miembro
3. Atributos o variables miembro

Un ejemplo de clase que podemos tomar es la clase perro. Cada perro comparte unas características (atributos). Su número de patas, el color de su pelaje o su tamaño son algunos de sus atributos. Las funciones que lo hagan ladrar, cambiar su comportamiento... esas son las funciones de la clase.
Este es otro ejemplo de una clase:

class Punto
{
//por omisión los miembros son 'private' para que sólo se puedan modificar desde la propia clase.
private: 
        // Variable miembro privada
        int id;
protected:
        // Variables miembro protegidas
        int x;
        int y;
public:
        // Constructor
        Punto();
        // Destructor
        ~Punto();
        // Funciones miembro o métodos
        int ObtenerX();
        int ObtenerY();
};

Constructores

Son unos métodos especiales que se ejecutan automáticamente al crear un objeto de la clase. En su declaración no se especifica el tipo de dato que devuelven, y poseen el mismo nombre que la clase a la que pertenecen. Al igual que otros métodos, puede haber varios constructores sobrecargados, aunque no pueden existir constructores virtuales.
Como característica especial a la hora de implementar un constructor, justo después de la declaración de los parámetros, se encuentra lo que se llama "lista de inicializadores". Su objetivo es llamar a los constructores de los atributos que conforman el objeto a construir.
Cabe destacar que no es necesario declarar un constructor al igual que un destructor, pues el compilador lo puede hacer, aunque no es la mejor forma de programar.
Tomando el ejemplo de la Clase Punto, si deseamos que cada vez que se cree un objeto de esta clase las coordenadas del punto sean igual a cero podemos agregar un constructor como se muestra a continuación:

class Punto
{
  public:
 
  float x;  // Coordenadas del punto
  float y;  
 
                // Constructor
  Punto() : x(0), y(0){ // Inicializamos las variables "x" e "y"
  }
};
 
// Main para demostrar el funcionamiento de la clase
 
# include <iostream> // Esto nos permite utilizar "cout"
 
using namespace std;
 
int main () {
  Punto MiPunto;         // creamos un elemento de la clase Punto llamado MiPunto
 
  cout << "Coordenada X: " << MiPunto.x << endl;    // mostramos el valor acumulado en la variable x
  cout << "Coordenada Y: " << MiPunto.y << endl;    // mostramos el valor acumulado en la variable y 
  getchar(); // le indicamos al programa que espere al buffer de entrada (detenerse)
  return 0;
}