Thinking in c++ (em espanhol)

Pensar en C++ (Volumen 1)

Traducción (INACABADA) del libro Thinking in C++, Volumen 1

Bruce Eckel

March 20, 2008

Puede encontrar la versión actualizada de este libro e información adicional sobre el proyecto de traducción en
http://arco.inf-cr.uclm.es/~david.villa/pensarC++.html

Pensar en C++ (Volumen 1)
by Bruce Eckel

Copyright © 2000 Bruce Eckel

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Índice de contenido
1 Introducción a los Objetos 31
1.1 El progreso de abstracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.2 Cada objeto tiene una interfaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.3 La implementación oculta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.4 Reutilizar la implementación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.5 Herencia: reutilización de interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.5.1 Relaciones es-un vs. es-como-un . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.6 Objetos intercambiables gracias al polimorﬁsmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.7 Creación y destrucción de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.8 Gestión de excepciones: tratamiento de errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.9 Análisis y diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.9.1 Fase 0: Hacer un plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1.9.1.1 Declaración de objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1.9.2 Fase 1: ¿Qué estamos haciendo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
1.9.3 Fase 2: ¿Cómo podemos construirlo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
1.9.3.1 Las cinco etapas del diseño de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
1.9.3.2 Directrices para desarrollo de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.9.4 Fase 3: Construir el núcleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.9.5 Fase 4: Iterar los casos de uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.9.6 Fase 5: Evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.9.7 Los planes valen la pena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.10 Programación Extrema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.10.1 Escriba primero las pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.10.2 Programación en parejas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.11 Porqué triunfa C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.11.1 Un C mejor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
1.11.2 Usted ya está en la curva de aprendizaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
1.11.3 Eﬁciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
1.11.4 Los sistemas son más fáciles de expresar y entender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.11.5 Aprovechamiento máximo con librerías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.11.6 Reutilización de código fuente con plantillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.11.7 Manejo de errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.11.8 Programar a lo grande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3


1.12 Estrategias de transición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.1 Directrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.1.1 Entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.1.2 Proyectos de bajo riesgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.1.3 Modelar desde el éxito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.1.4 Use librerías de clases existentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.1.5 No reescriba en C++ código que ya existe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.12.2 Obstáculos de la gestión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.12.2.1 Costes iniciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.12.2.2 Cuestiones de rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.12.2.3 Errores comunes de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
1.13 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2 Construir y usar objetos 57
2.1 El proceso de traducción del lenguaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.1.1 Intérpretes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.1.2 Compiladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.1.3 El proceso de compilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.1.3.1 Comprobación estática de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.2 Herramientas para compilación modular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.2.1 Declaraciones vs definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.2.1.1 Sintaxis de declaración de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.2.1.2 Una puntualización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.2.1.3 Definición de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.2.1.4 Sintaxis de declaración de variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.2.1.5 Incluir ficheros de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.2.1.6 Formato de inclusión del estándar C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.2.2 Enlazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2.3 Uso de librerías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2.3.1 Cómo busca el enlazador una librería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.2.3.2 Añadidos ocultos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.2.3.3 Uso de librerías C plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.3 Su primer programa en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.3.1 Uso de las clases iostream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.3.2 Espacios de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.3.3 Fundamentos de la estructura de los programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.4 “Hello, World!” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3.5 Utilizar el compilador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.4 Más sobre iostreams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.4.1 Concatenar vectores de caracteres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.4.2 Leer de la entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.4.3 Llamar a otros programas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.5 Introdución a las cadenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4


2.6 Lectura y escritura de ficheros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.7 Introducción a los vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.8 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.9 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3 C en C++ 77
3.1 Creación de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.1.1 Valores de retorno de las funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1.2 Uso de funciones de librerías C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.1.3 Creación de librerías propias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.2 Control de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.1 Verdadero y falso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.2 if-else . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.3 while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.2.4 do-while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.2.5 for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.2.6 Las pasabras reservadas break y continue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.2.7 switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.8 Uso y maluso de goto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.2.9 Recursividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.3 Introducción a los operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.3.1 Precedencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.3.2 Auto incremento y decremento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.4 Introducción a los tipos de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.4.1 Tipos predefinidos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.4.2 booleano, verdadero y falso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.4.3 Especificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.4.4 Introducción a punteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.4.5 Modificar objetos externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.4.6 Introducción a las referencias de C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.4.7 Punteros y Referencias como modificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.5 Alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.5.1 Definición de variables “al vuelo” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.6 Especificar la ubicación del espacio de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.6.1 Variables globales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.6.2 Variables locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.6.2.1 Variables registro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.6.3 Static . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.6.4 extern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.6.4.1 Enlazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.6.5 Constantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.6.5.1 Valores constantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.6.6 Volatile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

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3.7 Los operadores y su uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.7.1 Asignación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.7.2 Operadores matemáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.7.2.1 Introducción a las macros del preprocesador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.7.3 Operadores relacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.7.4 Operadores lógicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
3.7.5 Operadores para bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
3.7.6 Operadores de desplazamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.7.7 Operadores unarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3.7.8 El operador ternario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
3.7.9 El operador coma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
3.7.10 Trampas habituales cuando se usan operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
3.7.11 Operadores de moldeado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
3.7.12 Los moldes explícitos de C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.7.12.1 static_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.7.12.2 const_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
3.7.12.3 reinterpret_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
3.7.13 sizeof - un operador en si mismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.7.14 La palabra reservada asm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.7.15 Operadores explícitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.8 Creación de tipos compuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.8.1 Creación de alias usando typedef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.8.2 Usar struct para combinar variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
3.8.2.1 Punteros y estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.8.3 Programas más claros gracias a enum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.8.3.1 Comprobación de tipos para enumerados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
3.8.4 Cómo ahorrar memoria con union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.8.5 Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
3.8.5.1 Punteros y arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.8.5.2 El formato de punto flotante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
3.8.5.3 Aritmética de punteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.9 Consejos para depuración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.9.1 Banderas para depuración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.9.1.1 Banderas de depuración para el preprocesador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.9.1.2 Banderas para depuración en tiempo de ejecución . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.9.2 Convertir variables y expresiones en cadenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.9.3 La macro C assert() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.10 Direcciones de función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.10.1 Definición de un puntero a función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.10.2 Declaraciones y definiciones complicadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.10.3 Uso de un puntero a función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.10.4 Arrays de punteros a funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

6


3.11 Make: cómo hacer compilación separada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.11.1 Las actividades de Make . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.11.1.1 Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.11.1.2 Reglas de sufijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.11.1.3 Objetivos predeterminados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
3.11.2 Los Makefiles de este libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
3.11.3 Un ejemplo de Makefile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
3.12 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
3.13 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

4 Abstracción de Datos 143
4.1 Una librería pequeña al estilo C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
4.1.1 Asignación dinámica de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
4.1.2 Malas suposiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.2 ¿Qué tiene de malo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.3 El objeto básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.4 ¿Qué es un objeto? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.5 Tipos abstractos de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.6 Detalles del objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.7 Conveciones para los ficheros de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.7.1 Importancia de los ficheros de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
4.7.2 El problema de la declaración múltiple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.7.3 Las directivas del preprocesador #define, #ifndef y #endif . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.7.4 Un estándar para los ficheros de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
4.7.5 Espacios de nombres en los ficheros de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.7.6 Uso de los ficheros de cabecera en proyectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.8 Estructuras anidadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.8.1 Resolución de ámbito global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
4.9 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
4.10 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

5 Ocultar la implementación 167
5.1 Establecer los límites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.2 Control de acceso en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.2.1 protected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5.3 Friends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5.3.1 Amigas anidadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
5.3.2 ¿Es eso puro? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.4 Capa de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.5 La clase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.5.1 Modificaciones en Stash para usar control de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
5.5.2 Modificar Stack para usar control de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
5.6 Manejo de clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

7


5.6.1 Ocultar la implementación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.6.2 Reducir la recompilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.7 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.8 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

6 Inicialización y limpieza 181
6.1 Inicialización garantizada por el constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.2 Limpieza garantizada por el destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.3 Eliminación del bloque de deﬁniciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.3.1 para bucles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
6.3.2 Alojamiento de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.4 Stash con constructores y destructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.5 Stack con constructores y destructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
6.6 Inicialización de tipos agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
6.7 Constructores por defecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
6.8 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
6.9 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

7 Sobrecarga de funciones y argumentos por defecto 197
7.1 Más decoración de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.1.1 Sobrecarga en el valor de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.1.2 Enlace con tipos seguros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.2 Ejemplo de sobrecarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
7.3 Uniones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.4 Argumentos por defecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
7.4.1 Argumentos de relleno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.5 Elección entre sobrecarga y argumentos por defecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
7.6 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
7.7 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

8 Constantes 211
8.1 Sustitución de valores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.1.1 const en archivos de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.1.2 constantes seguras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.1.3 Vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.1.4 Diferencias con C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.2 Punteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.2.1 Puntero a constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.2.2 Puntero constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.2.2.1 Formato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.2.3 Asignación y comprobación de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.2.3.1 Literales de cadena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.3 Argumentos de funciones y valores de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

8


8.3.1 Paso por valor constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.3.2 Retorno por valor constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8.3.2.1 Temporarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
8.3.3 Paso y retorno de direcciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
8.3.3.1 Criterio de paso de argumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.4 Clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
8.4.1 const en las clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
8.4.1.1 La lista de inicialización del constructor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
8.4.1.2 Constructores para los tipos del lenguaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
8.4.2 Las constantes en tiempo de compilación dentro de las clases. . . . . . . . . . . . . . . . 224
8.4.2.1 El enumerado en codigo antiguo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
8.4.3 Objetos y métodos constantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
8.4.3.1 FIXME mutable: bitwise vs. logical const . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
8.5 Volatile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
8.6 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
8.7 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

9 Funciones inline 235
9.1 Los peligros del preprocesador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
9.1.1 Macros y acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
9.2 Funciones inline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
9.2.1 inline dentro de clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
9.2.2 Funciones de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
9.2.2.1 Accesores y mutadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
9.3 Stash y Stack con inlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
9.4 Funciones inline y el compilador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9.4.1 Limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9.4.2 Referencias adelantadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
9.4.3 Actividades ocultas en contructores y destructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
9.5 Reducir el desorden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
9.6 Más características del preprocesador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
9.6.1 Encolado de símbolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.7 Comprobación de errores mejorada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.8 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
9.9 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

10 Control de nombres 257
10.1 Los elementos estáticos de C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
10.1.1 Variables estáticas dentro de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
10.1.1.1 Objetos estáticos dentro de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
10.1.1.2 Destructores de objetos estáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
10.1.2 Control del enlazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
10.1.2.1 Confusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

9


10.1.3 Otros especificadores para almacenamiento de clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
10.2 Espacios de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
10.2.1 Crear un espacio de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
10.2.1.1 Espacios de nombres sin nombre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
10.2.1.2 Amigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
10.2.2 Cómo usar un espacio de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
10.2.2.1 Resolución del ámbito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
10.2.2.2 La directiva using . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
10.2.2.3 La declaración using . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
10.2.3 El uso de los espacios de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
10.3 Miembros estáticos en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
10.3.1 Definición del almacenamiento para miembros de datos estáticos . . . . . . . . . . . . . . 268
10.3.1.1 Inicialización de vectores estáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
10.3.2 Clases anidadas y locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
10.3.3 Métodos estáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
10.4 FIXME static initialization dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
10.4.1 Qué hacer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
10.5 Especificaciones de enlazado alternativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
10.6 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
10.7 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

11 Las referencias y el constructor de copia 285
11.1 Punteros en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
11.2 Referencias en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
11.2.1 Referencias en las funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
11.2.1.1 Referencias constantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
11.2.1.2 Referencias a puntero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
11.2.2 Consejos para el paso de argumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
11.3 El constructor de copia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
11.3.1 Paso y retorno por valor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
11.3.1.1 Paso y retorno de objetos grandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
11.3.1.2 Ámbito de la pila para una llamada a una función . . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.3.1.3 Re-entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.3.1.4 Copia bit a bit vs. inicialización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
11.3.2 Construcción por copia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
11.3.2.1 Objetos temporales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
11.3.3 Constructor copia por defecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
11.3.4 Alternativas a la construcción por copia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
11.3.4.1 Prevención del paso por valor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
11.3.4.2 Funciones que modifican objetos externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
11.4 Punteros a miembros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
11.4.1 Funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
11.4.1.1 Un ejemplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

10


11.5 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
11.6 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

12 Sobrecarga de operadores 305
12.1 Precaución y tranquilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
12.2 Sintaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
12.3 Operadores sobrecargables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.3.1 Operadores unarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.3.1.1 Incremento y decremento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
12.3.2 Operadores binarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
12.3.3 Argumentos y valores de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
12.3.3.1 Retorno por valor como constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
12.3.3.2 Optimización del retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
12.3.4 Operadores poco usuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
12.3.4.1 El operador coma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
12.3.4.2 El operador -> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
12.3.4.3 Un operador anidado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
12.3.4.4 Operador ->* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
12.3.5 Operadores que no puede sobrecargar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
12.4 Operadores no miembros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
12.4.1 Directrices básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
12.5 Sobrecargar la asignación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
12.5.1 Comportamiento del operador = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
12.5.1.1 Punteros en clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
12.5.1.2 Contabilidad de referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
12.5.1.3 Creación automática del operador = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
12.6 Conversión automática de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
12.6.1 Conversión por constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
12.6.1.1 Prevenir la conversión por constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
12.6.2 Conversión por operador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
12.6.2.1 Reﬂexividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
12.6.3 Ejemplo de conversión de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
12.6.4 Las trampas de la conversión automática de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
12.6.4.1 Actividades ocultas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
12.7 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
12.8 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

13 Creación dinámica de objetos 345
13.1 Creación de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
13.1.1 Asignación dinámica en C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
13.1.2 Operador new . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
13.1.3 Operador delete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
13.1.4 Un ejemplo sencillo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

11


13.1.5 Trabajo extra para el gestor de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
13.2 Rediseño de los ejemplos anteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
13.2.1 delete void* probablemente es un error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
13.2.2 Responsabilidad de la limpieza cuando se usan punteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
13.2.3 Stash para punteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
13.2.3.1 Una prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
13.3 new y delete para vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
13.3.1 Cómo hacer que un puntero sea más parecido a un vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
13.3.2 Cuando se supera el espacio de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
13.3.3 Sobrecarga de los operadores new y delete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
13.3.3.1 Sobrecarga global de new y delete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
13.3.3.2 Sobrecarga de new y delete especíﬁca para una clase . . . . . . . . . . . . 358
13.3.3.3 Sobrecarga de new y delete para vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
13.3.3.4 Llamadas al constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
13.3.3.5 Operadores new y delete de [FIXME emplazamiento (situación)] . . . . . . 363
13.4 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
13.5 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

14 Herencia y Composición 367
14.1 Sintaxis de la composición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
14.2 Sintaxis de la herencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
14.3 Lista de inicializadores de un constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
14.3.1 Inicialización de objetos miembros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
14.3.2 Tipos predeﬁnidos en la lista de inicializadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
14.3.3 Combinación de composición y herencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
14.3.3.1 Llamadas automáticas al destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
14.3.4 Orden de llamada de constructores y destructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
14.4 Ocultación de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
14.5 Funciones que no heredan automáticamente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
14.5.1 Herencia y métodos estáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
14.5.2 Composición vs. herencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
14.5.2.1 Subtipado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
14.5.2.2 Herencia privada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
14.5.2.2.1 Publicar los miembros heredados de forma privada . . . . . . . . . . 382
14.6 Protected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
14.6.1 Herencia protegida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
14.7 Herencia y sobrecarga de operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
14.8 Herencia múltiple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
14.9 Desarrollo incremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
14.10FIXME Upcasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
14.10.1 ¿Por qué FIXME "upcasting"? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
14.10.2 FIXME Upcasting y el constructor de copia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
14.10.3 Composición vs. herencia FIXME (revisited) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

12


14.10.4 FIXME Upcasting de punteros y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
14.10.5 Una crisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
14.11Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
14.12Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

15 Polimorfismo y Funciones virtuales 395
15.1 Evolución de los programadores de C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
15.2 Upcasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
15.3 El problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
15.3.1 Ligadura de las llamadas a funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
15.4 Funciones virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
15.4.1 Extensibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
15.5 Cómo implementa C++ la ligadura dinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
15.5.1 Almacenando información de tipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
15.5.2 Pintar funciones virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
15.5.3 Detrás del telón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
15.5.4 Instalar el vpointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
15.5.5 Los objetos son diferentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
15.6 ¿Por qué funciones virtuales? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
15.7 Clases base abstractas y funciones virtuales puras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
15.7.1 Definiciones virtuales puras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
15.8 Herencia y la VTABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
15.8.1 FIXME: Object slicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
15.9 Sobrecargar y redefinir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
15.9.1 Tipo de retorno variante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
15.10funciones virtuales y constructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
15.10.1 Orden de las llamadas a los constructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
15.10.2 Comportamiento de las funciones virtuales dentro de los constructores . . . . . . . . . . . 415
15.10.3 Destructores y destructores virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
15.10.4 Destructores virtuales puros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
15.10.5 Mecanismo virtual en los destructores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
15.10.6 Creación una jerarquía basada en objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
15.11Sobrecarga de operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
15.12Downcasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
15.13Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
15.14Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

16 Introducción a las Plantillas 429
16.1 Contenedores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
16.1.1 La necesidad de los contenedores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
16.2 Un vistazo a las plantillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
16.2.1 La solución de la plantilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
16.3 Sintaxis del Template . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

13


16.3.1 Definiciones de función no inline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
16.3.1.1 Archivos cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
16.3.2 IntStack como plantilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
16.3.3 Constantes en los Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
16.4 Stack y Stash como Plantillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
16.4.1 Cola de punteros mediante plantillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
16.5 Activando y desactivando la propiedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
16.6 Manejando objetos por valor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
16.7 Introducción a los iteradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
16.7.1 Stack con iteradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
16.7.2 PStash con iteradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
16.8 Por qué usar iteradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
16.8.1 Plantillas Función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
16.9 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
16.10Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

A Estilo de codificación 465
A.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
A.2 Nombres de fichero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
A.3 Marcas comentadas de inicio y fin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
A.4 Paréntesis, llaves e indentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
A.5 Nombres para identificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
A.6 Orden de los #includes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
A.7 Guardas de inclusión en ficheros de cabecera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
A.8 Uso de los espacios de nombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
A.9 Utilización de require() y assure() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

B Directrices de Programación 471

C Lecturas recomendadas 479
C.1 Sobre C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
C.2 Sobre C++ en general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
C.2.1 Mi propia lista de libros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
C.3 Los rincones oscuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480
C.4 Sobre Análisis y Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

14

Índice de tablas
3 C en C++
3.1 Expresiones que utilizan booleanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.2 Moldes explícitos de C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.3 Nuevas palabras reservadas para operadores booleanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

12 Sobrecarga de operadores
12.1 Directrices para elegir entre miembro y no-miembro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

15

Prólogo a la traducción
Este trabajo de traducción ha sido realizado íntegramente por voluntarios. Le agradecemos que nos comunique
cualquier error de traducción o transcripción en el texto. También será bienvenido si desea colaborar más activa-
mente en la traducción. Puede encontrar información para ello en nuestra página web 1 . Ayúdenos a hacer de esta
traducción un trabajo de calidad.
Tenga presente que el trabajo de traducción no ha terminado. Si utiliza el libro en el estado actual es probable
que encuentre innumerables errores. Por favor, no nos los notiﬁque por ahora. Le agradeceremos su colaboración
para corregir posibles erratas cuando el trabajo se dé por terminado, pero ese momento aún no ha llegado (falta
poco). Ello no implica que el libro no pueda serle útil en su estado actual.
Este capítulo se actualiza frecuentemente y no lo daré por terminado hasta que concluya el proceso de traduc-
ción y revisión de este volumen al menos. La traducción del Volumen 2 acaba de comenzar.

Licencia y normas de distribución
El equipo de traducción ha seguido al pié de la letra las directrices marcadas por Bruce Eckel (autor del
libro original) para la realización de traducciones y distribución de éstas. Si utiliza o distribuye este texto debe
cumplirlas y advertir de su existencia a los posibles lectores. El equipo de traducción elude toda responsabilidad
por la violación -por parte de terceros- de las citadas directrices2 . Se incluyen a continuación respetando el idioma
original (para evitar eventuales interpretaciones incorrectas):

In my contract with the publisher, I maintain all electronic publishing rights to the book, including
translation into foreign languages. This means that the publisher still handles negotiations for transla-
tions that are printed (and I have nothing directly to do with that) but I may grant translation rights for
electronic versions of the book.
I have been granting such rights for “open-source” style translation projects. (Note that I still maintain
the copyright on my material.) That is:

• You must provide a web site or other medium whereby people may participate in the project (two
easy possibilities are http://www.egroups.com or http://www.topica.com).
• You must maintain a downloadable version of the partially or fully translated version of the book.
• Someone must be responsible for the organization of the translation (I cannot be actively involved
- I don’t have the time).
• There should only be one language translation project for each book. We don’t have the resources
for a fork.
• As in an open-source project, there must be a way to pass responsibility to someone else if the
ﬁrst person becomes too busy.
• The book must be freely distributable.
• The book may be mirrored on other sites.
• Names of the translators should be included in the translated book.
1 http://arco.esi.uclm.es/~david.villa/pensarC++.html
2 El texto original de estas directrices está accesible en la página web del autor.

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Índice de tablas

El proyecto de traducción
Si desea saber más sobre este proyecto visite http://arco.inf-cr.uclm.es/~david.villa/pensarC++.html.

Tecnicismos
Se han traducido la mayor parte de los términos específicos tanto de orientación a objetos como de progra-
mación en general. Para evitar confusiones o ambigüedades a los lectores que manejen literatura en inglés hemos
incluido entre paréntesis el término original la primera vez que aparece traducido.
Para traducir tecnicismos especialmente complicados hemos utilizado como referencia la segunda edición de
El lenguaje de Programación C++ (en castellano) así como la Wikipedia.
En contadas ocasiones se ha mantenido el término original en inglés. En beneficio de la legibilidad, hemos
preferido no hacer traducciones demasiado forzadas ni utilizar expresiones que pudieran resultar desconocidas en
el argot o en los libros especializados disponibles en castellano. Nuestro propósito es tener un libro que pueda
ser comprendido por hispano-hablantes. Es a todas luces imposible realizar una traducción rigurosa acorde con
las normas lingüísticas de la RAE, puesto que, en algunos casos, el autor incluso utiliza palabras de su propia
invención.

Código fuente
Por hacer

Producción
El texto ha sido escrito en el lenguaje de marcado DocBook versión 4.3 en su variante XML. Cada capítulo
está contenido en un fichero independiente y todos ellos se incluyen en un fichero “maestro” utilizando XInclude.
Debido a que muchos procesadores de DocBook no soportan adecuadamente la característica XInclude, se usa
la herramienta xsltproc para generar un único fichero XML que contiene el texto de todo el libro.

Código fuente
También se utiliza XInclude para añadir en su lugar el contenido de los ficheros de código fuente escritos en
C++. De ese modo, el texto de los listados que aparecen en el libro es idéntico a los ficheros C++ que distribuye el
autor. De ese modo, la edición es mucha más limpia y sobretodo se evitan posibles errores de transcripción de los
listados.
Utilizando un pequeño programa escrito en lenguaje Python3 , se substituyen los nombres etiquetados de los
ficheros por la sentencia XInclude correscpondiente:

//: V1C02:Hello.cpp

pasa a ser:

<xi:include parse="text" href="./code_v1/C02/Hello.cpp"/>

Una ver realizada esta substitución, se utiliza de nuevo xsltproc para montar tanto el texto como los listados
en un único fichero XML.

3 ./utils/fix_includes.py

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Índice de tablas

Esquemas y diagramas
Generación de productos
A partir del documento completo se generan dos resultados distintos;

• Una página web en XHTML utilizando un ﬁchero diferente para cada sección de cada capítulo. Automáti-
camente se generan enlaces para navegar el documento y tablas de contenidos. Para ello se utiliza también la
herramienta xsltproc aplicando las hojas de estilo XSLT del proyecto de documentación del programa “The
Gimp”, que tienen licencia GPL.
Para el coloreado de los listados de código fuente se ha utilizado el programa highlight. Para ello, un
pequeño programa Python marca los listados para su extración, a continuación se colorean y por último se
vuelven a insertar en la página HTML.
• Un documento en formato PDF utilizando la aplicación dblatex, Ha sido necesario crear una hoja de estilo
especíﬁcamente para manipular el formato de página, títulos e indices. Para el resalte de sintáxis de los
listados se ha utilizado el paquete LaTeX listings.

El equipo
Las siguientes personas han colaborado en mayor o menor medida en algún momento desde el comienzo del
proyecto de traducción de Pensar en C++:

• David Villa Alises (coordinador) dvilla#gmx.net

• Míguel Ángel García miguelangel.garcia#gmail.com
• Javier Corrales García jcg#damir.iem.csic.es
• Bárbara Teruggi bwire.red#gmail.com

• Sebastián Gurin
• Gloria Barberán González globargon#gmail.com
• Fernando Perfumo Velázquez nperfumo#telefonica.net
• José María Gómez josemaria.gomez#gmail.com

• David Martínez Moreno ender#debian.org
• Cristóbal Tello ctg#tinet.org
• Jesús López Mollo (pre-Lucas)

• José María Requena López (pre-Lucas)
• Javier Fenoll Rejas (pre-Lucas)

Agradecimientos
Por hacer

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Prefacio
Como cualquier lenguaje humano, C++ proporciona métodos para expresar
conceptos. Si se utiliza de forma correcta, este medio de expresión será signi-
ficativamente más sencillo y flexible que otras alternativas cuando los problemas
aumentan en tamaño y complejidad.

No se puede ver C++ sólo como un conjunto de características, ya que algunas de esas características no tienen
sentido por separado. Sólo se puede utilizar la suma de las partes si se está pensando en el diseño, no sólo en
el código. Y para entender C++ de esta forma, se deben comprender los problemas existentes con C y con la
programación en general. Este libro trata los problemas de programación, porque son problemas, y el enfoque que
tiene C++ para solucionarlos. Además, el conjunto de características que explico en cada capítulo se basará en la
forma en que yo veo un tipo de problema en particular y cómo resolverlo con el lenguaje. De esta forma espero
llevar al lector, poco a poco, de entender C al punto en el que C++ se convierta en su propia lengua.
Durante todo el libro, mi actitud será pensar que el lector desea construir en su cabeza un modelo que le permita
comprender el lenguaje bajando hasta sus raíces; si se tropieza con un rompecabezas, será capaz de compararlo con
su modelo mental y deducir la respuesta. Trataré de comunicarle las percepciones que han reorientado mi cerebro
para “Pensar en C++”.

Material nuevo en la segunda edición
Este libro es una minuciosa reescritura de la primera edición para reflejar todos los cambios que han aparecido
en C++ tras la finalización del estándar que lo rige, y también para reflejar lo que he aprendido desde que escribí
la primera edición. He examinado y reescrito el texto completo, en ocasiones quitando viejos ejemplos, a veces
cambiándolos, y también añadiendo muchos ejercicios nuevos. La reorganización y reordenación del material tuvo
lugar para reflejar la disponibilidad de mejores herramientas, así como mi mejor comprensión de cómo la gente
aprende C++. He añadido un nuevo capítulo, como introducción al resto del libro, una introducción rápida a los
conceptos de C y a las características básicas de C++ para aquellos que no tienen experiencia en C. El CD-ROM
incluido al final del libro en la edición en papel contiene un seminario: una introducción aún más ligera a los
conceptos de C necesarios para comprender C++ (o Java). Chuck Allison lo escribió para mi empresa (MindView,
Inc.), y se llama “Pensar en C: conceptos básicos de Java y C++”. Presenta los aspectos de C que necesita conocer
para poder cambiar a C++ o Java, abandonando los desagradables bits de bajo nivel con los que los programadores
de C tratan a diario, pero que lenguajes como C++ y Java mantienen lejos (o incluso eliminan, en el caso de Java).
Así que la respuesta corta a la pregunta “¿Qué es diferente en la segunda edición?” sería que aquello que no
es completamente nuevo se ha reescrito, a veces hasta el punto en el que no podría reconocer los ejemplos y el
material original de la primera edición.

¿Qué contiene el volumen 2 de este libro?
Con la conclusión del estándar de C++ también se añadieron algunas importantes bibliotecas nuevas, tales
como string y los contenedores, y algoritmos de la Librería Estándar C++, y también se ha añadido complejidad a
las plantillas. Éstos y otros temas más avanzados se han relegado al volumen 2 de este libro, incluyendo asuntos
como la herencia múltiple, el manejo de excepciones, patrones de diseño, y material sobre la creación y depuración
de sistemas estables.

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Índice de tablas

Cómo obtener el volumen 2
Del mismo modo que el libro que lee en estos momentos, Pensar en C++, Volumen 2 se puede descargar desde
mi sitio web www.BruceEckel.com. Puede encontrar información en el sitio web sobre la fecha prevista para la
impresión del Volumen 2.
El sitio web también contiene el código fuente de los listados para ambos libros, junto con actualizaciones
e información sobre otros seminarios en CD-ROM que ofrece MidView Inc., seminarios públicos y formación
interna, consultas, soporte y asistentes paso a paso.

Requisitos
En la primera edición de este libro, decidí suponer que otra persona ya le había enseñado C y que el lector tenía,
al menos, un nivel aceptable de lectura del mismo. Mi primera intención fue hablar de lo que me resultó difícil: el
lenguaje C++. En esta edición he añadido un capítulo como introducción rápida a C, acompañada del seminario
en-CD Thinking in C, pero sigo asumiendo que el lector tiene algún tipo de experiencia en programación. Además,
del mismo modo que se aprenden muchas palabras nuevas intuitivamente, viéndolas en el contexto de una novela,
es posible aprender mucho sobre C por el contexto en el que se utiliza en el resto del libro.

Aprender C++
Yo me adentré en C++ exactamente desde la misma posición en la que espero que se encuentren muchos de los
lectores de este libro: como un programador con una actitud muy sensata y con muchos vicios de programación.
Peor aún, mi experiencia era sobre porgramación de sistemas empotrados a nivel hardware, en la que a veces se
considera a C como un lenguaje de alto nivel y excesivamente ineficiente para ahorrar bits. Descubrí más tarde
que nunca había sido un buen programador en C, camuflando así mi ignorancia sobre estructuras, malloc() y
free(), setjmp() y longimp(), y otros conceptos sofisticados, y muriéndome de vergüenza cuando estos
términos entraban en una conversación, en lugar de investigar su utilidad.
Cuando comencé mi lucha por aprender C++, el único libro decente era la auto-proclamada Guía de expertos
de Bjarne Stroustrup 4 así que simplifiqué los conceptos básicos por mí mismo. Esto se acabó convirtiendo en
mi primer libro de C++ 5 , que es esencialmente un reflejo de mi experiencia. Fue descrita como una guía de
lectura para atraer a los programadores a C y C++ al mismo tiempo. Ambas ediciones 6 del libro consiguieron una
respuesta entusiasta.
Más o menos al mismo tiempo que aparecía Using C++, comencé a enseñar el lenguaje en seminarios y
presentaciones. Enseñar C++ (y más tarde, Java) se convirtió en mi profesión; llevo viendo cabezas asintiendo,
caras pálidas, y expresiones de perplejidad en audiencias por todo el mundo desde 1989. Cuando comencé a dar
formación interna a grupos más pequeños, descubrí algo durante los ejercicios. Incluso aquella gente que estaba
sonriendo y asintiendo se encontraba equivocada en muchos aspectos. Creando y dirigiendo las pruebas de C++ y
Java durante muchos años en la Conferencia de Desarrollo de Software, descubrí que tanto otros oradores como yo
tendíamos a tocar demasiados temas, y todo demasiado rápido. Así que, de vez en cuando, a pesar de la variedad
del nivel de la audiencia e independientemente de la forma en que se presentara el material, terminaría perdiendo
alguna parte de mi público. Quizá sea pedir demasiado, pero como soy una de esas personas que se resisten a una
conferencia tradicional (y para la mayoría de las personas, creo, esta resistencia está causada por el aburrimiento),
quise intentar mantener a cada uno a su velocidad.
Durante un tiempo, estuve haciendo presentaciones en orden secuencial. De ese modo, terminé por aprender
experimentando e iterando (una técnica que también funciona bien en el diseño de programas en C++). Al final,
desarrollé un curso usando todo lo que había aprendido de mi experiencia en la enseñanza. Así, el aprendizaje se re-
aliza en pequeños pasos, fáciles de digerir, y de cara a un seminario práctico (la situación ideal para el aprendizaje)
hay ejercicios al final de cada presentación. Puede encontrar mis seminarios públicos en www.BruceEckel.com, y
también puede aprender de los seminarios que he pasado a CD-ROM.
La primera edición de este libro se gestó a lo largo de dos años, y el material de este libro se ha usado de muchas

4 Bjarne Stroustrup, The C++ Programming Language, Addison-Wesley, 1986 (first edition).

5 Using C++, Osborne/McGraw-Hill 1989.

6 Using C++ and C++ Inside & Out, Osborne/McGraw-Hill 1993.

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Índice de tablas

formas y en muchos seminarios diferentes. Las reacciones que he percibido de cada seminario me han ayudado a
cambiar y reorientar el material hasta que he comprobado que funciona bien como un medio de enseñanza. Pero no
es sólo un manual para dar seminarios; he tratado de recopilar tanta información como he podido en estas páginas,
intentando estructurarlas para atraer al lector hasta la siguiente materia. Más que nada, el libro está diseñado para
servir al lector solitario que lucha con un lenguaje de programación nuevo.

Objetivos
Mis objetivos en este libro son:

1. Presentar el material paso a paso, de manera que el lector pueda digerir cada concepto fácilmente antes de
continuar.

2. Usar ejemplos tan simples y cortos como sea posible. Esto a veces me impide manejar problemas del
mundo real, pero he descubierto que los principiantes normalmente quedan más contentos cuando pueden
comprender cada detalle de un ejemplo que siendo impresionados por el ámbito del problema que soluciona.
Además, hay un límite en la cantidad de código que se puede asimilar en una clase. Por ello, a veces recibo
críticas por usar ejemplos de juguete, pero tengo la buena voluntad de aceptarlas en favor de producir algo
pedagógicamente útil.

3. La cuidadosa presentación secuencial de capacidades para que no se vea algo que no ha sido explicado. De
acuerdo, esto no siempre es posible; en esos casos, se ofrece una breve descripción introductoria.

4. Indicarle lo que creo que es importante para que se comprenda el lenguaje, más que todo lo que sé. Creo
que hay una "jerarquía de la importancia de la información", y hay algunos hechos que el 95 por ciento de
los programadores nunca necesitará saber y que sólo podrían confundirles y afianzar su percepción de la
complejidad del lenguaje. Tomando un ejemplo de C, si memoriza la tabla de precedencia de los operadores
(yo nunca lo hice), puede escribir código más corto. Pero si lo piensa, esto confundirá al lector/mantenedor
de ese código. Así que olvide la precedencia, y utilice paréntesis cuando las cosas no estén claras. Esta
misma actitud la utilizaré con alguna otra información del lenguaje C++, que creo que es más importante
para escritores de compiladores que para programadores.

5. Mantener cada sección suficientemente enfocada como para que el tiempo de lectura -y el tiempo entre
bloques de ejercicios- sea razonable. Eso mantiene las mentes de la audiencia más activas e involucradas
durante un seminario práctico, y además le da al lector una mayor sensación de avance.

6. Ofrecer a los lectores una base sólida de manera que puedan comprender las cuestiones lo suficientemente
bien como para pasar a otros cursos y libros más difíciles (en concreto, el Volumen 2 de este libro).

7. He tratado de no utilizar ninguna versión de C++ de ningún proveedor en particular porque, para aprender
el lenguaje, no creo que los detalles de una implementación concreta sean tan importantes como el lenguaje
mismo. La documentación sobre las especificaciones de implementación propia de cada proveedor suele ser
adecuada.

Capítulos
C++ es un lenguaje en el que se construyen características nuevas y diferentes sobre una sintaxis existente (por
esta razón, nos referiremos a él como un lenguaje de programación orientado a objetos híbrido). Como mucha
gente pasa por una curva de aprendizaje, hemos comenzado por adaptarnos a la forma en que los programadores
pasan por las etapas de las cualidades del lenguaje C++. Como parece que la progresión natural es la de una
mente entrenada de forma procedural, he decidido comprender y seguir el mismo camino y acelerar el proceso
proponiendo y resolviendo las preguntas que se me ocurrieron cuando yo aprendía el lenguaje y también las que
se les ocurrieron a la gente a la que lo enseñaba.
El curso fue diseñado con algo en mente: hacer más eficiente el proceso de aprender C++. La reacción de la
audiencia me ayudó a comprender qué partes eran difíciles y necesitaban una aclaración extra. En las áreas en
las que me volvía ambicioso e incluía demasiadas cosas de una vez, me dí cuenta -mediante la presentación de
material- de que si incluyes demasiadas características, tendrás que explicarlas todas, y es fácil que la confusión
de los estudiantes se agrave. Como resultado, he tenido muchos problemas para introducir las características tan
lentamente como ha sido posible; idealmente, sólo un concepto importante a la vez por capítulo.

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Índice de tablas

Así pues, el objetivo en cada capítulo es enseñar un concepto simple, o un pequeño grupo de conceptos aso-
ciados, en caso de que no haya más conceptos adicionales. De esa forma puede digerir cada parte en el contexto
de su conocimiento actual antes de continuar. Para llevarlo a cabo, dejé algunas partes de C para más adelante de
lo que me hubiese gustado. La ventaja es que se evita la confusión al no ver todas las características de C++ antes
de que éstas sean explicadas, así su introducción al lenguaje será tranquila y reflejará la forma en que asimile las
características que dejo en sus manos.
He aquí una breve descripción de los capítulos que contiene este libro:
Capítulo 1: Introducción a los objetos. Cuando los proyectos se vuelven demasiado grandes y difíciles de
mantener, nace la “crisis del software”, que es cuando los programadores dicen: “¡No podemos terminar los
proyectos, y cuando podemos, son demasiado caros!”. Eso provocó gran cantidad de reacciones, que se discuten
en este capítulo mediante las ideas de Programación Orientada a Objetos (POO) y cómo intenta ésta resolver la
crisis del software. El capítulo le lleva a través de las características y conceptos básicos de la POO y también
introduce los procesos de análisis y diseño. Además, aprenderá acerca de los beneficios y problemas de adaptar el
lenguaje, y obtendrá sugerencias para adentrarse en el mundo de C++.
Capítulo 2: Crear y usar objetos. Este capítulo explica el proceso de construir programas usando compiladores
y librerías. Presenta el primer programa C++ del libro y muestra cómo se construyen y compilan los programas.
Después se presentan algunas de las librerías de objetos básicas disponibles en C++ Estándar. Para cuando acabe
el capítulo, dominará lo que se refiere a escribir un programa C++ utilizando las librerías de objetos predefinidas.
Capítulo 3: El C de C++. Este capítulo es una densa vista general de las características de C que se utilizan
en C++, así como gran número de características básicas que sólo están disponibles en C++. Además introduce la
utilidad make, que es habitual en el desarrollo software de todo el mundo y que se utiliza para construir todos los
ejemplos de este libro (el código fuente de los listados de este libro, que está disponible en www.BruceEckel.com,
contiene los makefiles correspondientes a cada capítulo). En el capítulo 3 supongo que el lector tiene unos
conocimientos básicos sólidos en algún lenguaje de programación procedural como Pascal, C, o incluso algún
tipo de Basic (basta con que haya escrito algo de código en ese lenguaje, especialmente funciones). Si encuentra
este capítulo demasiado difícil, debería mirar primero el seminario Pensar en C del CD que acompaña este libro
(también disponible en www.BruceEckel.com).
Capítulo 4: Abstracción de datos. La mayor parte de las características de C++ giran entorno a la capacidad de
crear nuevos tipos de datos. Esto no sólo ofrece una mayor organización del código, también es la base preliminar
para las capacidades de POO más poderosas. Verá cómo esta idea es posible por el simple hecho de poner funciones
dentro de las estructuras, los detalles de cómo hacerlo, y qué tipo de código se escribe. También aprenderá la mejor
manera de organizar su código mediante archivos de cabecera y archivos de implementación.
Capítulo 5: Ocultar la implementación. El programador puede decidir que algunos de los datos y funciones de
su estructura no estén disponibles para el usuario del nuevo tipo haciéndolas privadas. Eso significa que se puede
separar la implementación principal de la interfaz que ve el programador cliente, y de este modo permitir que la
implementación se pueda cambiar fácilmente sin afectar al código del cliente. La palabra clave class también se
presenta como una manera más elaborada de describir un tipo de datos nuevo, y se desmitifica el significado de la
palabra “objeto” (es una variable elaborada).
Capítulo 6: Inicialización y limpieza. Uno de los errores más comunes en C se debe a las variables no ini-
cializadas. El constructor de C++ permite garantizar que las variables de su nuevo tipo de datos (“objetos de su
clase”) siempre se inicializarán correctamente. Si sus objetos también requieren algún tipo de reciclado, usted
puede garantizar que ese reciclado se realice siempre mediante el destructor C++.
Capítulo 7: Sobrecarga de funciones y argumentos por defecto. C++ está pensado para ayudar a construir
proyectos grandes y complejos. Mientras lo hace, puede dar lugar a múltiples librerías que utilicen el mismo
nombre de función, y también puede decidir utilizar un mismo nombre con diferentes significados en la misma
biblioteca. Con C++ es sencillo gracias a la “sobrecarga de funciones”, lo que le permite reutilizar el mismo
nombre de función siempre que la lista de argumentos sea diferente. Los argumentos por defecto le permiten llamar
a la misma función de diferentes maneras proporcionando, automáticamente, valores por defecto para algunos de
sus argumentos.
Capítulo 8: Constantes. Este capítulo cubre las palabras reservadas const y volatile, que en C++ tienen
un significado adicional, especialmente dentro de las clases. Aprenderá lo que significa aplicar const a una
definición de puntero. El capítulo también muestra cómo varía el significado de const según se utilice dentro o
fuera de las clases y cómo crear constantes dentro de clases en tiempo de compilación.
Capítulo 9: Funciones inline. Las macros del preprocesador eliminan la sobrecarga de llamada a función, pero
el preprocesador también elimina la valiosa comprobación de tipos de C++. La función inline le ofrece todos

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Índice de tablas

los beneficios de una macro de preprocesador además de los beneficios de una verdadera llamada a función. Este
capítulo explora minuciosamente la implementación y uso de las funciones inline.
Capítulo 10: Control de nombres. La elección de nombres es una actividad fundamental en la programación
y, cuando un proyecto se vuelve grande, el número de nombres puede ser arrollador. C++ le permite un gran
control de los nombres en función de su creación, visibilidad, lugar de almacenamiento y enlazado. Este capítulo
muestra cómo se controlan los nombres en C++ utilizando dos técnicas. Primero, la palabra reservada static se
utiliza para controlar la visibilidad y enlazado, y se explora su significado especial para clases. Una técnica mucho
más útil para controlar los nombres a nivel global es el namespace de C++, que le permite dividir el espacio de
nombres global en distintas regiones.
Capítulo 11: Las referencias y el constructor de copia. Los punteros de C++ trabajan como los punteros
de C con el beneficio adicional de la comprobación de tipos más fuerte de C++. C++ también proporciona un
método adicional para manejar direcciones: C++ imita la referencia de Algol y Pascal, que permite al compilador
manipular las direcciones, pero utilizando la notación ordinaria. También encontrará el constructor-de-copia, que
controla la manera en que los objetos se pasan por valor hacia o desde las funciones. Finalmente, se explica el
puntero-a-miembro de C++.
Capítulo 12: Sobrecarga de operadores. Esta característica se llama algunas veces “azúcar sintáctico”; permite
dulcificar la sintaxis de uso de su tipo permitiendo operadores así como llamadas a funciones. En este capítulo
aprenderá que la sobrecarga de operadores sólo es un tipo de llamada a función diferente y aprenderá cómo escribir
sus propios operadores, manejando el -a veces confuso- uso de los argumentos, devolviendo tipos, y la decisión de
si implementar el operador como método o función amiga.
Capítulo 13: Creación dinámica de objetos. ¿Cuántos aviones necesitará manejar un sistema de tráfico aéreo?
¿Cuántas figuras requerirá un sistema CAD? En el problema de la programación genérica, no se puede saber la
cantidad, tiempo de vida o el tipo de los objetos que necesitará el programa una vez lanzado. En este capítulo
aprenderá cómo new y delete solventan de modo elegante este problema en C++ creando objetos en el montón.
También verá cómo new y delete se pueden sobrecargar de varias maneras, de forma que puedan controlar
cómo se asigna y se recupera el espacio de almacenamiento.
Capítulo 14: Herencia y composición. La abstracción de datos le permite crear tipos nuevos de la nada, pero
con composición y herencia, se puede crear tipos nuevos a partir de los ya existentes. Con la composición, se
puede ensamblar un tipo nuevo utilizando otros tipos como piezas y, con la herencia, puede crear una versión más
específica de un tipo existente. En este capítulo aprenderá la sintaxis, cómo redefinir funciones y la importancia de
la construcción y destrucción para la herencia y la composición.
Capítulo 15: Polimorfismo y funciones virtuales. Por su cuenta, podría llevarle nueve meses descubrir y
comprender esta piedra angular de la POO. A través de ejercicios pequeños y simples, verá cómo crear una familia
de tipos con herencia y manipular objetos de esa familia mediante su clase base común. La palabra reservada
virtual le permite tratar todos los objetos de su familia de forma genérica, lo que significa que el grueso del
código no depende de información de tipo específica. Esto hace extensibles sus programas, de manera que construir
programas y mantener el código sea más sencillo y más barato.
Capítulo 16: Introducción a las plantillas. La herencia y la composición permiten reutilizar el código objeto,
pero eso no resuelve todas las necesidades de reutilización. Las plantillas permiten reutilizar el código fuente
proporcionando al compilador un medio para sustituir el nombre de tipo en el cuerpo de una clase o función. Esto
da soporte al uso de bibliotecas de clase contenedor, que son herramientas importantes para el desarrollo rápido y
robusto de programas orientados a objetos (la Biblioteca Estándar de C++ incluye una biblioteca significativa de
clases contenedor). Este capítulo ofrece una profunda base en este tema esencial.
Temas adicionales (y materias más avanzadas) están disponibles en el Volumen 2 del libro, que se puede
descargar del sitio web www.BruceEckel.com.

Ejercicios
He descubierto que los ejercicios son excepcionalmente útiles durante un seminario para completar la compren-
sión de los estudiantes, así que encontrará algunos al final de cada capítulo. El número de ejercicios ha aumentado
enormemente respecto a la primera edición.
Muchos de los ejercicios son suficientemente sencillos como para que puedan terminarse en una cantidad de
tiempo razonable en una clase o apartado de laboratorio mientras el profesor observa, asegurándose de que todos
los estudiantes asimilan el material. Algunos ejercicios son un poco más complejos para mantener entretenidos
a los estudiantes avanzados. El grueso de los ejercicios están orientados para ser resueltos en poco tiempo y se

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Índice de tablas

intenta sólo probar y pulir sus conocimientos más que presentar retos importantes (seguramente ya los encontrará
por su cuenta -o mejor dicho-, ellos lo encontrarán a usted).

Soluciones a los ejercicios
Las soluciones a los ejercicios seleccionados pueden encontrarse en el documento electrónico El Solucionario
de Pensar en C++, disponible por una pequeña cantidad en www.BruceEckel.com.

Código fuente
El código fuente de los listados de este libro está registrado como freeware, distribuido mediante el sitio Web
www.BruceEckel.com. El copyright le impide publicar el código en un medio impreso sin permiso, pero se le
otorga el derecho de usarlo de muchas otras maneras (ver más abajo).
El código está disponible en un ﬁchero comprimido, destinado a extraerse desde cualquier plataforma que
tenga una utilidad zip (puede buscar en Internet para encontrar una versión para su platarforma si aún no tiene una
instalada). En el directorio inicial donde desempaquete el código encontrará la siguiente nota de registro:

Copyright (c) 2000, Bruce Eckel
Source code file from the book "Thinking in C++"
All rights reserved EXCEPT as allowed by the
following statements: You can freely use this file
for your own work (personal or commercial),
including modifications and distribution in
executable form only. Permission is granted to use
this file in classroom situations, including its
use in presentation materials, as long as the book
"Thinking in C++" is cited as the source.
Except in classroom situations, you cannot copy
and distribute this code; instead, the sole
distribution point is http://www.BruceEckel.com
(and official mirror sites) where it is
available for free. You cannot remove this
copyright and notice. You cannot distribute
modified versions of the source code in this
package. You cannot use this file in printed
media without the express permission of the
author. Bruce Eckel makes no representation about
the suitability of this software for any purpose.
It is provided "as is" without express or implied
warranty of any kind, including any implied
warranty of merchantability, fitness for a
particular purpose, or non-infringement. The entire
risk as to the quality and performance of the
software is with you. Bruce Eckel and the
publisher shall not be liable for any damages
suffered by you or any third party as a result of
using or distributing this software. In no event
will Bruce Eckel or the publisher be liable for
any lost revenue, profit, or data, or for direct,
indirect, special, consequential, incidental, or
punitive damages, however caused and regardless of
the theory of liability, arising out of the use of
or inability to use software, even if Bruce Eckel
and the publisher have been advised of the
possibility of such damages. Should the software
prove defective, you assume the cost of all
necessary servicing, repair, or correction. If you
think you’ve found an error, please submit the
correction using the form you will find at
www.BruceEckel.com. (Please use the same
form for non-code errors found in the book.)

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Índice de tablas

Se puede usar el código en proyectos y clases siempre y cuando se mantenga la nota de copyright.

Estándares del lenguaje
Durante todo el libro, cuando se haga referencia al estándar de C ISO, generalmente se dirá “C”. Sólo si se
necesita distinguir entre C estándar y otros más viejos, versiones previas al estándar de C, se hará una distinción.
Cuando se escribió este libro, el Comité de Estándares de C++ ya había terminado de trabajar en el lenguaje.
Por eso, se usará el término C++ Estándar para referirse al lenguaje estandarizado. Si se hace referencia simple-
mente a C++, debería asumir que se quiere decir “C++ Estándar”.
Hay alguna confusión sobre el nombre real del Comité de Estándares de C++ y el nombre del estándar mismo.
Steve Clamage, el presidente del comité, clariﬁcó esto:

Hay dos comités de estandarización de C++: El comité NCITS (antiguamente X3) J16 y el comité
ISO JTC1/SC22/WG14. ANSI alquila NCITS para crear comités técnicos para desarrollar estándares
nacionales americanos.

J16 fue alquilado en 1989 para crear un estándar americano para C++. Por el año 1991 se alquiló
WG14 para crear un estándar internacional. El proyecto J16 se convirtió en un proyecto “Tipo I”
(Internacional) y se subordinó al esfuerzo de estandarización de ISO.

Los dos comités se encontraban al mismo tiempo en el mismo sitio, y el voto de J16 constituye el voto
americano con WG14. WG14 delega el trabajo técnico a J16. WG14 vota por el trabajo técnico de
J16.

El estándar de C++ fue creado originalmente como un estándar ISO. ANSI votó más tarde (como
recomendaba J16) para adoptar el estándar de C++ ISO como el estándar americano para C++.

Por eso, “ISO” es la forma correcta de referirse al Estándar C++.

Soporte del lenguaje
Puede que su compilador no disponga de todas las características discutidas en este libro, especialmente si
no tiene la versión más recente del compilador. Implementar un lenguaje como C++ es una tarea hercúlea, y
puede esperar que las características aparecerán poco a poco en lugar de todas a la vez. Pero si prueba uno de los
ejemplos del libro y obtiene un montón de errores del compilador, no es necesariamente un error en el código o en
el compilador; simplemente puede no estar implementado aún en su compilador particular.

El CD-ROM del libro
El contenido principal del CD-ROM empaquetado al ﬁnal de este libro es un “seminario en CD-ROM” titulado
Pensar en C: Fundamentos para Java y C++ obra de Chuck Allison (publicado por MindView, Inc., y tam-
bién disponible en www.BruceEckel.com). Contiene muchas horas de grabaciones y transparencias, que pueden
mostrarse en la mayoría de las computadoras que dispongan de lector de CD-ROM y sistema de sonido.
El objetivo de Pensar en C es llevarle cuidadosamente a través de los fundamentos del lenguaje C. Se centra
en el conocimiento que necesita para poder pasarse a C++ o Java en lugar de intentar hacerle un experto en todos
los recovecos de C (una de las razones de utilizar un lenguaje de alto nivel como C++ o Java es, precisamente, que
se pueden evitar muchos de esos recovecos). También contiene ejercicios y soluciones guiadas. Téngalo en cuenta
porque el Capítulo 3 de este libro va más allá del CD de Pensar en C, el CD no es una alternativa a este capítulo,
sino que debería utilizarse como preparación para este libro.
Por favor, tenga en cuenta que el CD-ROM está basado en navegador, por lo que debería tener un navegador
Web instalado en su máquina antes de utilizarlo.

27

Índice de tablas

CD-ROMs, seminarios, y consultoría
Hay seminarios en CD-ROM planeados para cubrir el Volumen 1 y el Volumen 2 de este libro. Comprenden
muchas horas de grabaciones mías que acompañan las transparencias que cubren el material seleccionado de cada
capítulo del libro. Se pueden ver en la mayoría de las computadoras que disponen de lector de CDROM y sistema
de sonido. Estos CDs pueden comprarse en www.BruceEckel.com, donde encontrará más información y lecturas
de ejemplo.
Mi compañía, MindView, Inc., proporciona seminarios públicos de preparación práctica basados en el material
de este libro y también en temas avanzados. El material seleccionado de cada capítulo representa una lección,
que se continúa con un periodo de ejercicios monitorizados para que cada estudiante reciba atención personal.
También proporcionamos preparación “in situ”, consultoría, tutorización, diseño y asistentes de código. Puede
encontrar la información y los formularios para los próximos seminarios, así como otra información de contacto,
en www.BruceEckel.com.
A veces me encuentro disponible para consultas de diseño, evaluación de procesos y asistencia. Cuando
comencé a escribir sobre computadoras, mi motivación principal fue incrementar mis actividades de consultoría,
porque encontraba que la consultoría era competitiva, educacional, y una de mis experiencias profesionales más
valiosas. Así que haré todo lo que pueda para incluirle a usted en mi agenda, o para ofrecerle uno de mis so-
cios (que son gente que conozco bien y con la que he tratado, y a menudo co-desarrollan e imparten seminarios
conmigo).

Errores
No importa cuántos trucos emplee un escritor para detectar los errores, algunos siempre se escapan y saltan del
papel al lector atento. Si encuentra algo que crea que es un error, por favor, utilice el formulario de correcciones
que encontrará en www.BruceEckel.com. Se agradece su ayuda.

Sobre la portada
La primera edición de este libro tenía mi cara en la portada, pero para la segunda edición yo quería desde el
principio una portada que se pareciera más una obra de arte, como la portada de Pensar en Java. Por alguna razón,
C++ parece sugerirme Art Decó con sus curvas simples y pinceladas cromadas. Tenía en mente algo como esos
carteles de barcos y aviones con cuerpos largos.
Mi amigo Daniel Will-Harris, (www.Will-Harris.com) a quien conocí en las clases del coro del instituto, iba
a llegar a ser un diseñador y escritor de talla mundial. Él ha hecho prácticamente todos mis diseños, incluída la
portada para la primera edición de este libro. Durante el proceso de diseño de la portada, Daniel, insatisfecho con
el progreso que realizábamos, siempre preguntaba: “¿Qué relación hay entre las personas y las computadoras?”.
Estábamos atascados.
Como capricho, sin nada en mente, me pidió que pusiera mi cara en el escáner. Daniel tenía uno de sus
programas gráficos (Corel Xara, su favorito) que “autotrazó” mi cara escaneada. Él lo describe de la siguente
manera: “El autotrazado es la forma en la que la computadora transforma un dibujo en los tipos de líneas y curvas
que realmente le gustan”. Entonces jugó con ello hasta que obtuvo algo que parecía un mapa topográfico de mi
cara, una imagen que podría ser la manera en que la computadora ve a la gente.
Cogí esta imagen y la fotocopié en papel de acuarela (algunas copiadoras pueden manejar papeles gruesos), y
entonces comenzó a realizar montones de experimentos añadiendo acuarela a la imagen. Seleccionamos las que
nos gustaban más, entonces Daniel las volvió a escanear y las organizó en la portada, añadiendo el texto y otros
elementos de diseño. El proceso total requirió varios meses, mayormente a causa del tiempo que me tomó hacer
las acuarelas. Pero me he divertido especialmente porque conseguí participar en el arte de la portada, y porque me
dio un incentivo para hacer más acuarelas (lo que dicen sobre la práctica realmente es cierto).

Diseño del libro y producción
El diseño del interior del libro fue creado por Daniel Will-Harris, que solía jugar con letras (FIXME:rub-on) en
el instituto mientras esperaba la invención de las computadoras y la publicación de escritorio. De todos modos, yo
mismo produje las páginas para impresión (camera-ready), por lo que los errores tipográficos son míos. Se utilizó

28

Índice de tablas

Microsoft® Word para Windows Versiones 8 y 9 para escribir el libro y crear la versión para impresión, incluyendo
la generación de la tabla de contenidos y el índice (creé un servidor automatizado COM en Python, invocado
desde las macros VBA de Word, para ayudarme en el marcado de los índices). Python (vea www.python.com) se
utilizó para crear algunas de las herramientas para comprobar el código, y lo habría utilizado como herramienta de
extracción de código si lo hubiese descubierto antes.
Creé los diagramas utilizando Visio®. Gracias a Visio Corporation por crear una herramienta tan útil.
El tipo de letra del cuerpo es Georgia y los títulos utilizan Verdana. La versión definitiva se creó con Adobe®
Acrobat 4 y el fichero generado se llevó directamente a la imprenta - muchas gracias a Adobe por crear una
herramienta que permite enviar documentos listos para impresión por correo electrónico, así como permitir que se
realicen múltiples revisiones en un único día en lugar de recaer sobre mi impresora láser y servicios rápidos 24
horas (probamos el proceso Acrobat por primera vez con Pensar en Java, y fui capaz de subir la versión final de
ese libro a la imprenta de U.S. desde Sudáfrica).
La versión HTML se creó exportando el documento Word a RTF, y utilizando entonces RTF2HTML (ver
http://www.sunpack.com/RTF/) para hacer la mayor parte del trabajo de la conversión HTML (gracias a Chris
Hector por hacer una herramienta tan útil y especialmente fiable). Los ficheros resultantes se limpiaron utilizando
un programa Python que truqué, y los WMFs se transformaron en GIFs utilizando el PaintShop Pro 6 de JASC®
y su herramienta de conversión por lotes (gracias a JASC por resolver tantos de mis problemas con su excelente
producto). El realce del color de la sintaxis se añadió con un script Perl amablemente cedido por Zafir Anjum.

Agradecimientos
Lo primero, agradecer a todo aquel que presentó correcciones y sugerencias desde Internet; han sido de
tremenda ayuda para mejorar la calidad de este libro, y no podría haberlo hecho sin ustedes. Gracias en espe-
cial a John Cook.
Las ideas y comprensión de este libro han llegado de varias fuentes: amigos como Chuck Allison, Andrea
Provaglio, Dans Sakx, Scott Meyers, Charles Petzold y Michael Wilk; pioneros del lenguaje como Bjarne Strous-
trup, Andrew Koenig y Rob Murray; miembros del Comité de Estándares de C++ como Nathan Myers (que fue
de particular ayuda y generosidad con sus percepciones), Bill Plauger, Reg Charney, Tom Penello, Tom Plum,
Sam Druker y Uwe Steinmueller; gente que ha hablado en mis charlas de C++ en la Conferencia de Desarrollo
de Software; y a menudo estudiantes de mis seminarios, que preguntan aquello que necesito oír para aclarar el
material.
Enormes agradecimientos para mi amigo Gen Kiyooka, cuya compañía Digigami me proporcionó un servidor
web.
Mi amigo Richard Hale Shaw y yo hemos enseñado C++ juntos; las percepciones de Richard y su apoyo han
sido muy útiles (y las de Kim también). Gracias también a DoAnn Vikoren, Eric Faurot, Jennifer Jessup, Tara
Arrowood, Marco Pardi, Nicole Freeman, Barbara Hanscome, Regina Ridley, Alex Dunne y el resto del reparto y
plantilla de MFI.
Un agradecimiento especial para todos mis profesores y todos mis estudiantes (que también son profesores).
Y para mis escritores favoritos, mi más profundo aprecio y simpatía por vuestros esfuerzos: John Irving, Neal
Stephenson, Robertson Davies (te echaremos de menos), Tom Robbins, William Gibson, Richard Bach, Carlos
Castaneda y Gene Wolfe.
A Guido van Rossum, por inventar Python y donarlo desinteresadamente al mundo. Has enriquecido mi vida
con tu contribución.
Gracias a la gente de Prentice Hall: Alan Apt, Ana Terry, Scott Disanno, Toni Holm y mi editora de copias
electrónicas Stephanie English. En márqueting, Bryan Gambrel y Jennie Burger.
Sonda Donovan me ayudó con la producción del CD ROM. Daniel Will-Harris (por supuesto) creó el diseño
de la portada que se encuentra en el propio CD.
Para todos los grandes amigos de Crested Butte, gracias por hacer de él un lugar mágico, especialmente a Al
Smith (creador del maravilloso Camp4 Coffee Garden), mis vecinos Dave y Erika, Marsha de la librería Heg’s
Place, Pat y John de Teocalli Temale, Sam de Barkery Café, y a Tiller por su ayuda con la investigación en audio.
Y a toda la gente fenomenal que anda por Camp4 y hace interesantes mis mañanas.
La lista de amigos que me han dado soporte incluye, pero no está limitada, a Zack Urlocker, Andrew Binstock,
Neil Rubenking, Kraig Brocschmidt, Steve Sinofsky, JD Hildebrandt, Brian McElhinney, Brinkey Barr, Larry

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Índice de tablas

O’Brien, Bill Gates en Midnight Engineering Magazine, Larry Constantine, Lucy Lockwood, Tom Keffer, Dan
Putterman, Gene Wang, Dave Mayer, David Intersimone, Claire Sawyers, los Italianos (Andrea Provaglio, Rossella
Gioia, Laura Fallai, Marco & Lella Cantu, Corrado, Ilsa y Christina Giustozzi), Chris y Laura Strand (y Parker),
los Alquimistas, Brad Jerbic, Marilyn Cvitanic, el Mabrys, el Halﬂingers, los Pollocks, Peter Vinci, los Robbins,
los Moelters, Dave Stoner, Laurie Adams, los Cranstons, Larry Fogg, Mike y karen Sequeira, Gary Entsminger y
Allison Brody, Kevin, Sonda & Ella Donovan, Chester y Shannon Andersen, Joe Lordi, Dave y Brenda Barlett, los
Rentschlers, Lynn y Todd y sus familias. Y por supuesto, a Mamá y Papá.

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1: Introducción a los Objetos
El origen de la revolución informática ocurrió dentro de una máquina. Por
tanto, el origen de nuestros lenguajes de programación tiende a parecerse a esa
máquina.

Pero los ordenadores no son tanto máquinas como herramientas de amplificación de la mente (“bicicletas para
la mente”, como le gusta decir a Steve Jobs) y un medio de expresión diferente. Como resultado, las herramientas
empiezan a parecerse menos a las máquinas y más a partes de nuestra mente, y también a otros medios de expresión
como la escritura, la pintura, la escultura, la animación y la cinematografía. La programación orientada a objetos
es parte de este movimiento hacia un uso del ordenador como medio de expresión.
Este capítulo le servirá de introducción a los conceptos básicos de la programación orientada a objetos (POO),
incluyendo un resumen de los métodos de desarrollo de la POO. Este capítulo, y este libro, presuponen que el
lector ya tiene experiencia con un lenguaje de programación procedural, aunque no tiene porqué ser C. Si cree
que necesita más preparación en programación y en la sintaxis de C antes de abordar este libro, debería leer el
CD-ROM de entrenamiento Thinking in C: Foundations for C++ and Java, que acompaña a este libro, y está
disponible también en www.BruceEckel.com.
Este capítulo contiene material básico y suplementario. Mucha gente no se siente cómoda adentrándose en la
programación orientada a objetos sin tener antes una visión global. Por eso, aquí se introducen muchos conceptos
que intentan darle una visión sólida de la POO. Sin embargo, muchas personas no captan los conceptos globales
hasta que no han visto primero parte de la mecánica; puede que se atasquen o se pierdan si no hay ningún trozo
de código al que ponerle las manos encima. Si usted pertenece a este último grupo, y está ansioso por llegar a
las especificaciones del lenguaje, siéntase libre de saltar este capítulo; eso no le impedirá escribir programas o
aprender el lenguaje. Sin embargo, quizá quiera volver a este capítulo para completar sus conocimientos y poder
comprender porqué son importantes los objetos y cómo diseñar con ellos.

1.1. El progreso de abstracción
Todos los lenguajes de programación proporcionan abstracciones. Se puede afirmar que la complejidad de
los problemas que se pueden resolver está directamente relacionada con el tipo y calidad de la abstracción. Por
“tipo” me refiero a “¿Qué es lo que está abstrayendo?”. El lenguaje ensamblador es una pequeña abstracción
de la máquina subyacente. Muchos lenguajes llamados “imperativos” que siguieron (como Fortran, BASIC y C)
eran abstracciones del lenguaje ensamblador. Estos lenguajes suponen grandes mejoras con respecto al lenguaje
ensamblador, pero su abstracción primaria todavía requiere pensar en términos de la estructura del ordenador,
en lugar de la estructura del problema que intenta resolver. El programador debe establecer la asociación entre el
modelo de la máquina (en el “espacio de soluciones”, que es el lugar donde está modelando ese problema, como un
ordenador) y el modelo del problema que se está resolviendo (en el “espacio de problemas”, que es el lugar donde
existe el problema). El esfuerzo requerido para realizar esta correspondencia, y el hecho de que sea extrínseco al
lenguaje de programación, produce programas difíciles de escribir y caros de mantener y, como efecto secundario,
creó toda la industria de “métodos de programación”.
La alternativa a modelar la máquina es modelar el problema que está intentando resolver. Los primeros lengua-
jes como LISP y APL eligieron concepciones del mundo particulares (“Todos los problemas son listas en última
instancia”, o “Todos los problemas son algorítmicos”). PROLOG reduce todos los problemas a cadenas de de-
cisiones. Se han creado lenguajes para programación basados en restricciones y para programar manipulando
exclusivamente símbolos gráficos (lo último demostró ser demasiado restrictivo). Cada uno de estos métodos es
una buena solución para el tipo particular de problema para el que fueron diseñados, pero cuando uno sale de ese
dominio se hacen difíciles de usar.

31

Capítulo 1. Introducción a los Objetos

El método orientado a objetos va un paso más allá, proporcionando herramientas para que el programador
represente los elementos en el espacio del problema. Esta representación es lo suficientemente general como para
que el programador no esté limitado a un tipo particular de problema. Nos referimos a los elementos en el espacio
del problema, y a sus representaciones en el espacio de la solución, como “objetos” (por supuesto, necesitará
otros objetos que no tengan analogías en el espacio del problema). La idea es que permita al programa adaptarse
al lenguaje del problema añadiendo nuevos tipos de objetos de modo que cuando lea el código que describe la
solución, esté leyendo palabras que además expresan el problema. Es un lenguaje de abstracción más flexible y
potente que los que haya usado antes. De esta manera, la POO permite describir el problema en términos del
problema, en lugar de usar términos de la computadora en la que se ejecutará la solución. Sin embargo, todavía
existe una conexión con la computadora. Cada objeto se parece un poco a una pequeña computadora; tiene un
estado y operaciones que se le puede pedir que haga. Sin embargo, no parece una mala analogía a los objetos en el
mundo real; todos ellos tienen características y comportamientos.
Algunos diseñadores de lenguajes han decidido que la programación orientada a objetos en sí misma no es
adecuada para resolver fácilmente todos los problemas de programación, y abogan por una combinación de varias
aproximaciones en lenguajes de programación multiparadigma. 1
Alan Kay resumió las cinco características básicas de Smalltalk, el primer lenguaje orientado a objetos con
éxito y uno de los lenguajes en los que está basado C++. Esas características representan una aproximación a la
programación orientada a objetos:

1. Todo es un objeto. Piense en un objeto como una variable elaborada; almacena datos, pero puede “hacer
peticiones” a este objeto, solicitando que realice operaciones en sí mismo. En teoría, puede coger cualquier
componente conceptual del problema que está intentando resolver (perros, edificios, servicios, etc.) y repre-
sentarlos como un objeto en su programa.
2. Un programa es un grupo de objetos enviando mensajes a otros para decirles qué hacer. Para hacer una
petición a un objeto, “envía un mensaje” a ese objeto. Más concretamente, puede pensar en un mensaje
como una petición de invocación a una función que pertenece a un objeto particular.
3. Cada objeto tiene su propia memoria constituida por otros objetos. Visto de otra manera, puede crear un
nuevo tipo de objeto haciendo un paquete que contenga objetos existentes. Por consiguiente, puede hacer
cosas complejas en un programa ocultando la complejidad de los objetos.
4. Cada objeto tiene un tipo. Usando el argot, cada objeto es una instancia de una clase, en el que “clase” es
sinónimo de “tipo”. La característica más importante que lo distingue de una clase es “¿Qué mensajes puede
enviarle?”
5. Todos los objetos de un tipo particular pueden recibir los mismos mensajes. En realidad es una frase con
doble sentido, como verá más tarde. Como un objeto de tipo círculo es también un objeto de tipo figu-
ra, está garantizado que un círculo aceptará los mensajes de figura. Esto significa que puede escribir código
que habla con objetos figura y automáticamente funcionará con cualquier otro objeto que coincida con la
descripción de figura. Esta sustituibilidad es uno de los conceptos más poderosos en la POO.

1.2. Cada objeto tiene una interfaz
Aristóteles fue probablemente el primero en hacer un estudio minucioso del concepto de tipo; él habló de “la
clase de peces y la clase de pájaros”. La idea de que todos los objetos, aún siendo únicos, también son parte de
una clase de objetos que tienen características y comportamientos comunes se utilizó directamente en el primer
lenguaje orientado a objetos, Simula-67, con su palabra reservada class que introduce un nuevo tipo en un
programa.
Simula, como su nombre indica, fue creado para desarrollar simulaciones como el clásico “problema del ca-
jero” 2 . Tiene un grupo de cajeros, clientes, cuentas, transacciones, y unidades de moneda - un montón de “ob-
jetos”. Los objetos idénticos, exceptuando su estado durante la ejecución del programa, se agrupan en “clases
de objetos” y de ahí viene la palabra reservada class. Crear tipos de datos abstractos (clases) es un concepto
fundamental en la programación orientada a objetos. Los tipos de datos abstractos trabajan casi exactamente como
tipos predefinidos: puede crear variables de un tipo (llamadas objetos o instancias en el argot de la programación
orientada a objetos) y manipular estas variables (llamado envío de mensajes o peticiones; envía un mensaje y el
1 Ver Multiparadigm Programming in Leda de Timothy Budd (Addison-Wesley 1995).

2 Puede encontrar una implementación interesante de este problema en el Volumen 2 de este libro, disponible en www.BruceEckel.com

32

1.2. Cada objeto tiene una interfaz

objeto decide qué hacer con él). Los miembros (elementos) de cada clase tienen algo en común: cada cuenta tiene
un balance, cada cajero puede aceptar un depósito, etc. Al mismo tiempo, cada miembro tiene su propio estado,
cada cuenta tiene un balance diferente, cada cajero tiene un nombre. De este modo, cada cajero, cliente, cuenta,
transacción, etc., se puede representar con una única entidad en el programa de computador. Esta entidad es un
objeto, y cada objeto pertenece a una clase particular que define sus características y comportamientos.
Por eso, lo que hace realmente un programa orientado a objetos es crear nuevos tipos de datos, prácticamente
todos los lenguajes de programación orientados a objetos usan la palabra reservada class. Cuando vea la palabra
“type”, piense en “class” y viceversa 3 .
Dado que una clase describe un conjunto de objetos que tienen idénticas características (elementos de datos) y
comportamientos (funcionalidad), una clase es realmente un tipo de datos porque un número de punto flotante, por
ejemplo, también tiene un conjunto de características y comportamientos. La diferencia está en que el programador
define una clase para resolver un problema en lugar de estar obligado a usar un tipo de dato existente diseñado para
representar una unidad de almacenamiento en una máquina. Amplía el lenguaje de programación añadiendo nuevos
tipos de datos específicos según sus necesidades. El sistema de programación acoge las nuevas clases y les presta
toda la atención y comprobación de tipo que da a los tipos predefinidos.
El enfoque orientado a objetos no está limitado a la construcción de simulaciones. Esté o no de acuerdo con
que cualquier problema es una simulación del sistema que está diseñando, el uso de técnicas POO puede reducir
fácilmente un amplio conjunto de problemas a una solución simple.
Una vez establecida una clase, puede hacer tantos objetos de esta clase como quiera, y manipularlos como
si fueran elementos que existen en el problema que está intentando resolver. De hecho, uno de los desafíos de
la programación orientada a objetos es crear una correspondencia unívoca entre los elementos en el espacio del
problema y objetos en el espacio de la solución.
Pero, ¿cómo se consigue que un objeto haga algo útil por usted? Debe haber una forma de hacer una petición
al objeto para que haga algo, como completar una transacción, dibujar algo en la pantalla o activar un interruptor.
Y cada objeto puede satisfacer sólo ciertas peticiones. Las peticiones que puede hacer un objeto están definidas
por su intefaz, y es el tipo lo que determina la interfaz. Un ejemplo simple puede ser una representación de una
bombilla:

Luz
Nombre del Tipo
encender( )
Interfaz apagar( )
intensificar( )
atenuar( )

Luz luz1;
luz1.encender();

La interfaz establece qué peticiones se pueden hacer a un objeto particular. Sin embargo, se debe codificar en
algún sitio para satisfacer esta petición. Ésta, junto con los datos ocultos, constituyen la implementación. Desde
el punto de vista de la programación procedural, no es complicado. Un tipo tiene una función asociada para
cada posible petición, y cuando se hace una petición particular a un objeto, se llama a esa función. Este proceso
normalmente se resume diciendo que ha “enviado un mensaje” (ha hecho una petición) a un objeto, y el objeto
sabe qué hacer con este mensaje (ejecuta código).
Aquí, el nombre del tipo/clase es Luz, el nombre de este objeto particular de Luz es luz1, y las peticiones
que se le pueden hacer a un objeto Luz son encender, apagar, intensificar o atenuar. Puede crear un objeto Luz
declarando un nombre (luz1) para ese objeto. Para enviar un mensaje al objeto, escriba el nombre del objeto y
conéctelo al mensaje de petición con un punto. Desde el punto de vista del usuario de una clase predefinida, eso
es prácticamente todo lo que necesita para programar con objetos.
El diagrama mostrado arriba sigue el formato del Lenguaje Unificado de Modelado (UML). Cada clase se
3 Hay quien hace una distinción, afirmando que type determina la interfaz mientras class es una implementación particular de esta

interfaz.

33


representa con una caja, con el nombre del tipo en la parte de arriba, los atributos que necesite describir en la parte
central de la caja, y los métodos (las funciones que pertenecen a este objeto, que reciben cualquier mensaje que
se envíe al objeto) en la parte inferior de la caja. A menudo, en los diagramas de diseño UML sólo se muestra
el nombre de la clase y el nombre de los métodos públicos, y por eso la parte central no se muestra. Si sólo está
interesado en el nombre de la clase, tampoco es necesario mostrar la parte inferior.

1.3. La implementación oculta
Es útil distinguir entre los creadores de clases (aquellos que crean nuevos tipos de datos) y los programadores
clientes 4 (los consumidores de clases que usan los tipos de datos en sus aplicaciones). El objetivo del programador
cliente es acumular una caja de herramientas llena de clases que poder usar para un desarrollo rápido de aplica-
ciones. El objetivo del creador de clases es construir una clase que exponga sólo lo necesario para el programador
cliente y mantenga todo lo demás oculto. ¿Por qué? Porque si está oculto, el programador cliente no puede usarlo,
lo cual significa que el creador de clases puede cambiar la parte oculta sin preocuparse de las consecuencias sobre
lo demás. La parte oculta suele representar las interioridades delicadas de un objeto que podría fácilmente cor-
romperse por un programador cliente descuidado o desinformado, así que ocultando la implementación se reducen
los errores de programación. No se debe abusar del concepto de implementación oculta.
En cualquier relación es importante poner límites que sean respetados por todas las partes involucradas. Cuando
se crea una librería, se establece una relación con el programador cliente, quien también es programador, porque
puede estar utilizando la librería para crear a su vez una librería mayor.
Si todos los miembros de una clase están disponibles para cualquiera, entonces el programador cliente puede
hacer cualquier cosa con la clase y no hay forma de imponer las reglas. Incluso si quisiera que el programador
cliente no manipulase directamente algunos de los miembros de su clase, sin control de acceso no hay forma de
impedirlo. Nadie está a salvo.
Por eso la principal razón del control de acceso es impedir que el cliente toque las partes que no debería (partes
que son necesarias para los mecanismos internos de los tipos de datos), pero no la parte de la interfaz que los
usuarios necesitan para resolver sus problemas particulares. En realidad, ésto es un servicio para los usuarios
porque pueden ver fácilmente lo qué es importante para ellos y qué pueden ignorar.
La segunda razón para el control de acceso es permitir al diseñador de la librería cambiar la implementación
interna de la clase sin preocuparse de cómo afectará a los programadores clientes. Por ejemplo, podría implementar
una clase particular de una manera sencilla para un desarrollo fácil, y más tarde descubrir que necesita reescribirla
para hacerla más rápida. Si la interfaz y la implementación están claramente separadas y protegidas, puede lograrlo
fácilmente y sólo requiere que el usuario vuelva a enlazar la aplicación.
C++ utiliza tres palabras reservadas explícitas para poner límites en una clase: public, private, y prot-
ected. Su uso y significado son bastante sencillos. Estos especificadores de acceso determinan quién puede usar
las definiciones que siguen. public significa que las definiciones posteriores están disponibles para cualquiera.
La palabra reservada private, por otro lado, significa que nadie puede acceder a estas definiciones excepto el
creador del tipo, es decir, los métodos internos de la clase. private es una pared entre el creador de la clase y el
programador cliente. Si alguien intenta acceder a un miembro privado, obtendrá un error al compilar. protected
actúa como private, con la excepción de que las clases derivadas tienen acceso a miembros protegidos, pero no
a los privados. La herencia se explicará en breve.

1.4. Reutilizar la implementación
Una vez que una clase se ha creado y probado, debería constituir (idealmente) una unidad útil de código. Sin
embargo, esta reutilización no es tan fácil de conseguir como muchos esperarían; producir un buen diseño requiere
experiencia y conocimientos. Pero una vez que lo tiene, pide ser reutilizado. El código reutilizado es una de las
mejores ventajas de los lenguajes para programación orientada a objetos.
La forma más fácil de reutilizar una clase es precisamente utilizar un objeto de esa clase directamente, pero
también puede colocar un objeto de esta clase dentro de una clase nueva. Podemos llamarlo “crear un objeto
miembro”. Su nueva clase puede estar compuesta de varios objetos de cualquier tipo, en cualquier combinación
que necesite para conseguir la funcionalidad deseada en su nueva clase. Como está componiendo una nueva clase
a partir de clases existentes, este concepto se llama composición (o de forma más general, agregación). A menudo
4 Agradezco este término a mi amigo Scott Meyers.

34

1.5. Herencia: reutilización de interfaces

nos referimos a la composición como una relación “tiene-un”, como en “un coche tiene-un motor”.

Coche Motor

(El diagrama UML anterior indica composición con el rombo relleno, lo cual implica que hay un coche. Típi-
camente usaré una forma más simple: sólo una línea, sin el rombo, para indicar una asociación. 5 )
La composición es un mecanismo muy flexible. Los objetos miembro de su nueva clase normalmente son
privados, haciéndolos inaccesibles para los programadores clientes que están usando la clase. Eso permite cambiar
esos miembros sin perturbar al código cliente existente. También puede cambiar los miembros del objeto en tiempo
de ejecución, para cambiar dinámicamente el comportamiento de su programa. La herencia, descrita más adelante,
no tiene esta flexibilidad dado que el compilador debe imponer restricciones durante la compilación en clases
creadas con herencia.
Como la herencia es tan importante en la programación orientada a objetos, se suele enfatizar mucho su uso, y
puede que el programador novel tenga la idea de que la herencia se debe usar en todas partes. Eso puede dar como
resultado diseños torpes y demasiado complicados. En lugar de eso, debería considerar primero la composición
cuando tenga que crear nuevas clases, ya que es más simple y flexible. Si acepta este enfoque, sus diseños serán
más limpios. Una vez que tenga experiencia, los casos en los que necesite la herencia resultarán evidentes.

En sí misma, la idea de objeto es una herramienta útil. Permite empaquetar datos y funcionalidad junto al
propio concepto, además puede representar una idea apropiada del espacio del problema en vez de estar forzado
a usar el vocabulario de la máquina subyacente. Esos conceptos se expresan como unidades fundamentales en el
lenguaje de programación mediante la palabra reservada class.
Sin embargo, es una pena tomarse tantas molestias en crear una clase y verse obligado a crear una más para
un nuevo tipo que tiene una funcionalidad similar. Es más sencillo si se puede usar la clase existente, clonarla,
y hacerle añadidos y modificaciones a ese clon. Esto es justamente lo que hace la herencia, con la excepción de
que si cambia la clase original (llamada clase base, super o padre), el “clon” modificado (llamado clase derivada,
heredada, sub o hija) también refleja esos cambios.

Base

(En el diagrama UML anterior, la flecha apunta desde la clase derivada hacia la clase base. Como puede ver,
puede haber más de una clase derivada.)
Un tipo hace algo más que describir las restricciones de un conjunto de objetos; también tiene una relación
con otros tipos. Dos tipos pueden tener características y comportamientos en común, pero un tipo puede contener
más características que otro y también puede manipular más mensajes (o hacerlo de forma diferente). La herencia
lo expresa de forma similar entre tipos usando el concepto de tipos base y tipos derivados. Un tipo base contiene
todas las características y comportamientos compartidos entre los tipos derivados de él. Cree un tipo base para
representar lo esencial de sus ideas sobre algunos objetos en su sistema. A partir del tipo base, derive otros tipos
para expresar caminos diferentes que puede realizar esa parte común.
Por ejemplo, una máquina de reciclado de basura clasifica piezas de basura. El tipo base es “basura”, y
cada pieza de basura tiene un peso, un valor, y también, se puede triturar, fundir o descomponer. A partir de

5 Normalmente esto es suficiente para la mayoría de los diagramas y no necesita especificar si está usando agregación o composición.

35


ahí, se obtienen más tipos específicos de basura que pueden tener características adicionales (una botella tiene
un color) o comportamientos (el aluminio puede ser aplastado, el acero puede ser magnético). Además, algunos
comportamientos pueden ser diferentes (el valor del papel depende del tipo y condición). Usando la herencia, se
puede construir una jerarquía de tipos que exprese el problema que se intenta resolver en términos de sus tipos.
Un segundo ejemplo es el clásico ejemplo “figura”, tal vez usado en un sistema de diseño asistido por com-
putador o juegos de simulación. El tipo base es figura, y cada figura tiene un tamaño, un color, una posición y
así sucesivamente. Cada figura se puede dibujar, borrar, mover, colorear, etc. A partir de ahí, los tipos específicos
de figuras derivan (heredan) de ella: círculo, cuadrado, triángulo, y así sucesivamente, cada uno de ellos puede
tener características y comportamientos adicionales. Ciertas figuras pueden ser, por ejemplo, rotadas. Algunos
comportamientos pueden ser diferentes, como cuando se quiere calcular el área de una figura. La jerarquía de tipos
expresa las similitudes y las diferencias entre las figuras.

dibujar( )
borrar( )
mover( )
pedirColor( )
fijarColor( )

Modelar la solución en los mismos términos que el problema es tremendamente beneficioso porque no se
necesitan un montón de modelos intermedios para transformar una descripción del problema en una descripción
de la solución. Con objetos, la jerarquía de tipos es el principal modelo, lleva directamente desde la descripción
del sistema en el mundo real a la descripción del sistema en código. Efectivamente, una de las dificultades que
la gente tiene con el diseño orientado a objetos es que es demasiado fácil ir desde el principio hasta el final. Una
mente entrenada para buscar soluciones complejas a menudo se confunde al principio a causa de la simplicidad.
Cuando se hereda de un tipo existente, se está creando un tipo nuevo. Este nuevo tipo contiene no sólo todos
los miembros del tipo base (aunque los datos privados private están ocultos e inaccesibles), sino que además, y
lo que es más importante, duplica la interfaz de la clase base. Es decir, todos los mensajes que se pueden enviar a
los objetos de la clase base se pueden enviar también a los objetos de la clase derivada. Dado que se conoce el tipo
de una clase por los mensajes que se le pueden enviar, eso significa que la clase derivada es del mismo tipo que la
clase base. En el ejemplo anterior, “un círculo es una figura”. Esta equivalencia de tipos vía herencia es uno de las
claves fundamentales para comprender la programación orientada a objetos.
Por lo que tanto la clase base como la derivada tienen la misma interfaz, debe haber alguna implementación
que corresponda a esa interfaz. Es decir, debe haber código para ejecutar cuando un objeto recibe un mensaje
particular. Si simplemente hereda de una clase y no hace nada más, los métodos de la interfaz de la clase base
están disponibles en la clase derivada. Esto significa que los objetos de la clase derivada no sólo tienen el mismo
tipo, también tienen el mismo comportamiento, lo cual no es particularmente interesante.
Hay dos caminos para diferenciar la nueva clase derivada de la clase base original. El primero es bastante
sencillo: simplemente hay que añadir nuevas funciones a la clase derivada. Estas nuevas funciones no son parte
de la interfaz de la clase base. Eso significa que la clase base simplemente no hace todo lo que necesitamos,
por lo que se añaden más funciones. Este uso simple y primitivo de la herencia es, a veces, la solución perfecta
a muchos problemas. Sin embargo, quizá debería pensar en la posibilidad de que su clase base puede necesitar
también funciones adicionales. Este proceso de descubrimiento e iteración de su diseño ocurre regularmente en la
programación orientada a objetos.

36


dibujar( )
borrar( )
mover( )
pedirColor( )
fijarColor( )

reflejoVertical( )
reflejoHorizontal( )

Aunque la herencia algunas veces supone que se van a añadir nuevas funciones a la interfaz, no es necesaria-
mente cierto. El segundo y más importante camino para diferenciar su nueva clase es cambiar el comportamiento
respecto de una función de una clase base existente. A esto se le llama reescribir (override) una función.

dibujar( )
borrar( )
mover( )
pedirColor( )
fijarColor( )

dibujar( ) dibujar( ) dibujar( )
borrar( ) borrar( ) borrar( )

Para reescribir una función, simplemente hay que crear una nueva definición para esa función en la clase
derivada. Está diciendo, “Estoy usando la misma función de interfaz aquí, pero quiero hacer algo diferente para
mi nuevo tipo”.

1.5.1. Relaciones es-un vs. es-como-un
Hay cierta controversia que puede ocurrir con la herencia: ¿la herencia debería limitarse a anular sólo funciones
de la clase base (y no añadir nuevos métodos que no estén en la clase base)? Esto puede significar que el tipo
derivado es exactamente el mismo tipo que la clase base dado que tiene exactamente la misma interfaz. Como
resultado, se puede sustituir un objeto de una clase derivada por un objeto de la clase base. Se puede pensar como
una sustitución pura, y se suele llamar principio de sustitución. En cierto modo, esta es la forma ideal de tratar la
herencia. A menudo nos referimos a las relaciones entre la clase base y clases derivadas en este caso como una
relación es-un, porque se dice “un círculo es una figura”. Un modo de probar la herencia es determinar si se puede
considerar la relación es-un sobre las clases y si tiene sentido.
Hay ocasiones en las que se deben añadir nuevos elementos a la interfaz de un tipo derivado, de esta manera

37


se amplía la interfaz y se crea un tipo nuevo. El nuevo tipo todavía puede ser sustituido por el tipo base, pero
la sustitución no es perfecta porque sus nuevas funciones no son accesibles desde el tipo base. Esta relación se
conoce como es-como-un; el nuevo tipo tiene la interfaz del viejo tipo, pero también contiene otras funciones, por
lo que se puede decir que es exactamente el mismo. Por ejemplo, considere un aire acondicionado. Suponga que
su casa está conectada con todos los controles para refrigerar; es decir, tiene una interfaz que le permite controlar
la temperatura. Imagine que el aire acondicionado se avería y lo reemplaza por una bomba de calor, la cual puede
dar calor y frío. La bomba de calor es-como-un aire acondicionado, pero puede hacer más cosas. Como el sistema
de control de su casa está diseñado sólo para controlar el frío, está rentringida a comunicarse sólo con la parte de
frío del nuevo objeto. La interfaz del nuevo objeto se ha extendido, y el sistema existente no conoce nada excepto
la interfaz original.

Tesmostato controla Sistema de frío

temperaturaMínima( ) frío( )

Aire Acondicionado Bomba de calor

frío( ) frío( )
calor( )

Por supuesto, una vez que vea este diseño queda claro que la clase base “sistema de frío” no es bastante general,
y se debería renombrar a “sistema de control de temperatura”, además también puede incluir calor, en este punto
se aplica el principio de sustitución. Sin embargo, el diagrama de arriba es un ejemplo de lo que puede ocurrir en
el diseño y en el mundo real.
Cuando se ve el principio de sustitución es fácil entender cómo este enfoque (sustitución pura) es la única
forma de hacer las cosas, y de hecho es bueno para que sus diseños funcionen de esta forma. Pero verá que hay
ocasiones en que está igualmente claro que se deben añadir nuevas funciones a la interfaz de la clase derivada. Con
experiencia, ambos casos puede ser razonablemente obvios.

1.6. Objetos intercambiables gracias al polimorfismo
Cuando se manejan jerarquías de tipos, se suele tratar un objeto no como el tipo específico si no como su tipo
base. Esto le permite escribir código que no depende de los tipos específicos. En el ejemplo de la figura, las
funciones manipulan figuras genéricas sin preocuparse de si son círculos, cuadrados, triángulos, etc. Todas las
figuras se pueden dibujar, borrar y mover, pero estas funciones simplemente envían un mensaje a un objeto figura,
sin preocuparse de cómo se las arregla el objeto con cada mensaje.
Semejante código no está afectado por la adición de nuevos tipos, y añadir nuevos tipos es la forma más
común de extender un programa orientado a objetos para tratar nuevas situaciones. Por ejemplo, puede derivar un
nuevo subtipo de figura llamado pentágono sin modificar las funciones que tratan sólo con figuras genéricas.
Esta habilidad para extender un programa fácilmente derivando nuevos subtipos es importante porque mejora
enormemente los diseños al mismo tiempo que reduce el coste del mantenimiento del software.
Hay un problema, no obstante, con intentar tratar un tipo derivado como sus tipos base genéricos (círculos
como figuras, bicicletas como vehículos, cormoranes como pájaros, etc). Si una función va a indicar a una figura
genérica que se dibuje a sí misma, o a un vehículo genérico que se conduzca, o a un pájaro genérico que se mueva,
el compilador en el momento de la compilación no sabe con precisión qué pieza del código será ejecutada. Este es
el punto clave - cuando el mensaje se envía, el programador no quiere saber qué pieza de código será ejecutada;
la función dibujar() se puede aplicar a un círculo, un cuadrado, o un triángulo, y el objeto ejecutará el código
correcto dependiendo de tipo específico. Si no sabe qué pieza del código se ejecuta, ¿qué hace? Por ejemplo, en
el siguiente diagrama el objeto ControladorDePájaro trabaja con los objetos genéricos Pájaro, y no sabe
de qué tipo son exactamente. Esto es conveniente desde la perspectiva del ControladorDePájaro, porque
no hay que escribir código especial para determinar el tipo exacto de Pájaro con el que está trabajando, o el

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1.6. Objetos intercambiables gracias al polimorfismo

comportamiento del Pájaro. Entonces, ¿qué hace que cuando se invoca mover() ignorando el tipo específico
de Pájaro, puede ocurrir el comportamiento correcto (un Ganso corre, vuela, o nada, y un Pingüino corre o
nada)?

ControladorDePájaro Pájaro
¿Qué ocurre cuando
recolocar( ) se invoca mover( )? mover( )

Ganso Pingüino

mover( ) mover( )

La respuesta es el primer giro en programación orientada a objetos: el compilador no hace una llamada a la
función en el sentido tradicional. La llamada a función generada por un compilador no-OO provoca lo que se llama
una ligadura temprana (early binding), un término que quizá no haya oído antes porque nunca ha pensado en que
hubiera ninguna otra forma. Significa que el compilador genera una llamada al nombre de la función específica,
y el enlazador resuelve esta llamada con la dirección absoluta del código que se ejecutará. En POO, el programa
no puede determinar la dirección del código hasta el momento de la ejecución, de modo que se necesita algún otro
esquema cuando se envía un mensaje a un objeto genérico.
Para resolver el problema, los lenguajes orientados a objetos usan el concepto de ligadura tardía (late binding).
Cuando envía un mensaje a un objeto, el código invocado no está determinado hasta el momento de la ejecución.
El compilador se asegura de que la función existe y realiza una comprobación de tipo de los argumentos y el valor
de retorno (el lenguaje que no realiza esta comprobación se dice que es débilmente tipado), pero no sabe el código
exacto a ejecutar.
Para llevar a cabo la ligadura tardía, el compilador de C++ inserta un trozo especial de código en lugar de la
llamada absoluta. Este código calcula la dirección del cuerpo de la función, usando información almacenada en
el objeto (este proceso se trata con detalle en el Capítulo 15). De este modo, cualquier objeto se puede comportar
de forma diferente de acuerdo con el contenido de este trozo especial de código. Cuando envía un mensaje a un
objeto, el objeto comprende realmente qué hacer con el mensaje.
Es posible disponer de una función que tenga la flexibilidad de las propiedades de la ligadura tardía usando
la palabra reservada virtual. No necesita entender el mecanismo de virtual para usarla, pero sin ella no
puede hacer programación orientada a objetos en C++. En C++, debe recordar añadir la palabra reservada v-
irtual porque, por defecto, los métodos no se enlazan dinámicamente. Los métodos virtuales le permiten
expresar las diferencias de comportamiento en clases de la misma familia. Estas diferencias son las que causan
comportamientos polimórficos.
Considere el ejemplo de la figura. El diagrama de la familia de clases (todas basadas en la misma interfaz
uniforme) apareció antes en este capítulo. Para demostrar el polimorfismo, queremos escribir una única pieza de
código que ignore los detalles específicos de tipo y hable sólo con la clase base. Este código está desacoplado de
la información del tipo específico, y de esa manera es más simple de escribir y más fácil de entender. Y, si tiene un
nuevo tipo - un Hexágono, por ejemplo - se añade a través de la herencia, el código que escriba funcionará igual
de bien para el nuevo tipo de Figura como para los tipos anteriores. De esta manera, el programa es extensible.
Si escribe una función C++ (podrá aprender dentro de poco cómo hacerlo):

void hacerTarea(Figura& f) {
f.borrar();
// ...
f.dibujar();
}

Esta función se puede aplicar a cualquier Figura, de modo que es independiente del tipo específico del objeto

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que se dibuja y borra (el “&” signiﬁca “toma la dirección del objeto que se pasa a hacerTarea()”, pero no es
importante que entienda los detalles ahora). Si en alguna otra parte del programa usamos la función hacerTar-
ea():

Circulo c;
Triangulo t;
Linea l;
hacerTarea(c);
hacerTarea(t);
hacerTarea(l);

Las llamadas a hacerTarea() funcionan bien automáticamente, a pesar del tipo concreto del objeto.
En efecto es un truco bonito y asombroso. Considere la línea:

hacerTarea(c);

Lo que está ocurriendo aquí es que está pasando un Círculo a una función que espera una Figura. Como
un Círculo es una Figura se puede tratar como tal por parte de hacerTarea(). Es decir, cualquier mensaje
que pueda enviar hacerTarea() a una Figura, un Círculo puede aceptarlo. Por eso, es algo completamente
lógico y seguro.
A este proceso de tratar un tipo derivado como si fuera su tipo base se le llama upcasting (moldeado hacia
arriba6 ). El nombre cast (molde) se usa en el sentido de adaptar a un molde y es hacia arriba por la forma en
que se dibujan los diagramas de clases para indicar la herencia, con el tipo base en la parte superior y las clases
derivadas colgando debajo. De esta manera, moldear un tipo base es moverse hacia arriba por el diagrama de
herencias: “upcasting”

Figura
"Upcasting"

Círculo Cuadrado Triángulo

Todo programa orientado a objetos tiene algún upcasting en alguna parte, porque así es como se despreocupa
de tener que conocer el tipo exacto con el que está trabajando. Mire el código de hacerTarea():

f.borrar();
// ...
f.dibujar();

Observe que no dice “Si es un Círculo, haz esto, si es un Cuadrado, haz esto otro, etc.”. Si escribe un tipo
de código que comprueba todos los posibles tipos que una Figura puede tener realmente, resultará sucio y tendrá
que cambiarlo cada vez que añada un nuevo tipo de Figura. Aquí, sólo dice “Eres una ﬁgura, sé que te puedes
borrar() y dibujar() a ti misma, hazlo, y preocúpate de los detalles”.
Lo impresionante del código en hacerTarea() es que, de alguna manera, funciona bien. Llamar a dibu-
jar() para un Círculo ejecuta diferente código que cuando llama a dibujar() para un Cuadrado o una
Línea, pero cuando se envía el mensaje dibujar() a un Figura anónima, la conducta correcta sucede en base
en el tipo real de Figura. Esto es asombroso porque, como se mencionó anteriormente, cuando el compilador
6 N. de T: En el libro se utilizará el término original en inglés debido a su uso común, incluso en la literatura en castellano.

40

1.7. Creación y destrucción de objetos

C++ está compilando el código para hacerTarea(), no sabe exactamente qué tipos está manipulando. Por eso
normalmente, es de esperar que acabe invocando la versión de borrar() y dibujar() para Figura, y no
para el Círculo, Cuadrado, o Línea específico. Y aún así ocurre del modo correcto a causa del polimorfismo.
El compilador y el sistema se encargan de los detalles; todo lo que necesita saber es que esto ocurre y lo que es
más importante, cómo utilizarlo en sus diseños. Si un método es virtual, entonces cuando envíe el mensaje a
un objeto, el objeto hará lo correcto, incluso cuando esté involucrado el upcasting.

1.7. Creación y destrucción de objetos
Técnicamente, el dominio de la POO son los tipos abstractos de datos, la herencia y el polimorfismo, pero otros
asuntos pueden ser al menos igual de importantes. Esta sección ofrece una visión general de esos asuntos.
Es especialmente importante la forma en que se crean y se destruyen los objetos. ¿Dónde está el dato para un
objeto y cómo se controla la vida de este objeto? Diferentes lenguajes de programación usan distintas filosofías
al respecto. C++ adopta el enfoque de que el control de eficiencia es la cuestión más importante, pero eso delega
la elección al programador. Para una velocidad máxima de ejecución, el almacenamiento y la vida se determinan
mientras el programa se escribe, colocando los objetos en la pila o en almacenamiento estático. La pila es un área
de memoria usada directamente por el microprocesador para almacenar datos durante la ejecución del programa.
A veces las variables de la pila se llaman variables automáticas o de ámbito (scoped). El área de almacenamiento
estático es simplemente un parche fijo de memoria alojado antes de que el programa empiece a ejecutarse. Usar la
pila o el área de almacenamiento estático fija una prioridad en la rapidez de asignación y liberación de memoria,
que puede ser valioso en algunas situaciones. Sin embargo, se sacrifica flexibilidad porque se debe conocer la
cantidad exacta, vida, y tipo de objetos mientras el programador escribe el programa. Si está intentando resolver
un problema más general, como un diseño asistido por computadora, gestión de almacén, o control de tráfico aéreo,
eso también es restrictivo.
El segundo enfoque es crear objetos dinámicamente en un espacio de memoria llamado montículo (heap). En
este enfoque no se sabe hasta el momento de la ejecución cuántos objetos se necesitan, cuál será su ciclo de vida,
o su tipo exacto. Estas decisiones se toman de improviso mientras el programa está en ejecución. Si necesita un
nuevo objeto, simplemente creelo en el montículo cuando lo necesite, usando la palabra reservada new. Cuando
ya no necesite ese espacio de almacenamiento, debe liberarlo usando la palabra reservada delete.
Como la memoria se administra dinámicamente en tiempo de ejecución, la cantidad de tiempo requerido para
reservar espacio en el montículo es considerablemente mayor que el tiempo para manipular la pila (reservar espacio
en la pila a menudo es una única instrucción del microprocesador para mover el puntero de la pila hacia abajo, y
otro para moverlo de nuevo hacia arriba). El enfoque dinámico asume que los objetos tienden a ser complicados,
por eso la sobrecarga extra de encontrar espacio para alojarlos y después liberarlos, no tiene un impacto importante
en la creación de un objeto. Además, el aumento de flexibilidad es esencial para resolver problemas generales de
programación.
Hay otra cuestión, sin embargo, y es el tiempo de vida de un objeto. Si crea un objeto en la pila o en espacio
estático, el compilador determina cuánto tiempo dura el objeto y puede destruirlo automáticamente. Pero si lo
crea en el montículo, el compilador no tiene conocimiento de su tiempo de vida. En C++, el programador debe
determinar programáticamente cuándo destruir el objeto, y entonces llevar a cabo la destrucción usando la palabra
reservada delete. Como alternativa, el entorno puede proporcionar una característica llamada recolector de ba-
sura (garbage collector) que automáticamente descubre qué objetos ya no se usan y los destruye. Naturalmente,
escribir programas usando un recolector de basura es mucho más conveniente, pero requiere que todas las aplica-
ciones sean capaces de tolerar la existencia del recolector de basura y la sobrecarga que supone. Eso no encaja
en los requisitos del diseño del lenguaje C++ por lo que no se incluye, aunque existen recolectores de basura para
C++, creados por terceros.

1.8. Gestión de excepciones: tratamiento de errores
Desde los inicios de los lenguajes de programación, la gestión de errores ha sido uno de los asuntos más
difíciles. Es tan complicado diseñar un buen esquema de gestión de errores, que muchos lenguajes simplemente lo
ignoran, delegando el problema en los diseñadores de la librería, que lo resuelven a medias, de forma que puede
funcionar en muchas situaciones, pero se pueden eludir, normalmente ignorándolos. El problema más importante
de la mayoría de los esquemas de gestión de errores es que dependen de que el programador se preocupe en seguir
un convenio que no está forzado por el lenguaje. Si los programadores no se preocupan, cosa que ocurre cuando
se tiene prisa, esos esquemas se olvidan fácilmente.

41


La gestión de excepciones “conecta” la gestión de errores directamente en el lenguaje de programación y a
veces incluso en el sistema operativo. Una excepción es un objeto que se “lanza” desde el lugar del error y puede
ser “capturado” por un manejador de excepción apropiado diseñado para manipular este tipo particular de error.
Es como si la gestión de errores fuera una ruta de ejecución diferente y paralela que se puede tomar cuando las
cosas van mal. Y como usa un camino separado de ejecución, no necesita interferir con el código ejecutado
normalmente. Eso hace que el código sea más simple de escribir ya que no se fuerza al programador a comprobar
los errores constantemente. Además, una excepción no es lo mismo que un valor de error devuelto por una función
o una bandera fijada por una función para indicar una condición de error, que se puede ignorar. Una excepción
no se puede ignorar, de modo que está garantizado que habrá que tratarla en algún momento. Finalmente, las
excepciones proporcionan una forma para recuperar una situación consistente. En lugar de salir simplemente del
programa, a menudo es posible arreglar las cosas y restaurar la ejecución, lo que produce sistemas más robustos.
Merece la pena tener en cuenta que la gestión de excepciones no es una característica orientada a objetos,
aunque en lenguajes orientados a objetos las excepciones normalmente se representan con objetos. La gestión de
excepciones existía antes que los lenguajes orientados a objetos.
En este Volumen se usa y explica la gestión de excepciones sólo por encima; el Volúmen 2 (disponible en
www.BruceEckel.com) cubre con más detalle la gestión de excepciones.

1.9. Análisis y diseño
El paradigma orientado a objetos es una nueva forma de pensar sobre programación y mucha gente tiene
problemas la primera vez que escucha cómo se aborda un proyecto POO. Una vez que se sabe que, supuestamente,
todo es un objeto, y cómo aprender a pensar al estilo orientado a objetos, puede empezar a crear “buenos” diseños
que aprovechen las ventajas de todos los beneficios que ofrece la POO.
Un método (llamado a menudo metodología) es un conjunto de procesos y heurísticas usados para tratar la
complejidad de un problema de programación. Desde el comienzo de la programación orientada a objetos se han
formulado muchos métodos. Esta sección le dará una idea de cuál es el objetivo que se intenta conseguir cuando
se usa una metodología.
Especialmente en POO, la metodología es un campo de muchos experimentos, así que antes de elegir un
método, es importante que comprenda cuál es el problema que resuelve. Eso es particularmente cierto con C++,
en el que el lenguaje de programación pretende reducir la complejidad (comparado con C) que implica expresar un
programa. De hecho, puede aliviar la necesidad de metodologías aún más complejas. En cambio, otras más simples
podrían ser suficientes en C++ para muchos tipos de problemas grandes que podría manejar usando metodologías
simples con lenguajes procedurales.
También es importante darse cuenta de que el término “metodología” a menudo es demasiado grande y prom-
etedor. A partir de ahora, cuando diseñe y escriba un programa estará usando una metodología. Puede ser su propia
metodología, y puede no ser consciente, pero es un proceso por el que pasa cuando crea un programa. Si es un
proceso efectivo, puede que sólo necesite un pequeño ajuste para que funcione con C++. Si no está satisfecho con
su productividad y con el camino que sus programas han tomado, puede considerar adoptar un método formal, o
elegir trozos de entre muchos métodos formales.
Mientras pasa por el proceso de desarrollo, el uso más importante es éste: no perderse. Eso es fácil de hacer.
La mayoría de los análisis y métodos de diseño pretenden resolver los problemas más grandes. Recuerde que la
mayoría de los proyectos no encajan en esta categoría, normalmente puede tener un análisis y diseño exitoso con
un subconjunto relativamente pequeño de lo que recomienda el método 7 . Pero muchos tipos de procesos, sin
importar lo limitados que sean, generalmente le ofrecerán un camino mucho mejor que simplemente empezar a
codificar.
También es fácil quedarse estancado, caer en análisis-parálisis, donde sentirá que no puede avanzar porque
en la plataforma que está usando no está especificado cada pequeño detalle. Recuerde, no importa cuánto análisis
haga, hay algunas cosas sobre el sistema que no se revelan hasta el momento del diseño, y más cosas que no se
revelarán hasta que esté codificando, o incluso hasta que el programa esté funcionando. Por eso, es crucial moverse
bastante rápido durante del análisis y diseño, e implementar un test del sistema propuesto.
Este punto merece la pena enfatizarlo. Debido a nuestra experiencia con los lenguajes procedurales, es enco-
miable que un equipo quiera proceder con cuidado y entender cada pequeño detalle antes de pasar al diseño y a

7 Un ejemplo excelente es UML Distilled, de Martin Fowler (Addison-Wesley 2000), que reduce el, a menudo, insoportable proceso UML

a un subconjunto manejable.

42


la implementación. Desde luego, cuando crea un SGBD (Sistema Gestor de Bases de Datos), conviene entender
la necesidad de un cliente a fondo. Pero un SGBD está en una clase de problemas que son muy concretos y bien
entendidos; en muchos programas semejantes, la estructura de la base de datos es el problema que debe afrontarse.
El tipo de problema de programación tratado en este capítulo es de la variedad “comodín” (con mis palabras), en
el que la solución no es simplemente adaptar una solución bien conocida, en cambio involucra uno o más “factores
comodín” -elementos para los que no hay solución previa bien entendida, y para los que es necesario investigar 8 .
Intentar analizar minuciosamente un problema comodín antes de pasar al diseño y la implementación provoca un
análisis-parálisis porque no se tiene suficiente información para resolver este tipo de problema durante la fase de
análisis. Resolver estos problemas requiere interacción a través del ciclo completo, y eso requiere comportamien-
tos arriesgados (lo cual tiene sentido, porque está intentando hacer algo nuevo y los beneficios potenciales son
mayores). Puede parecer que el riesgo está compuesto por “prisas” en una implementación preliminar, pero en
cambio puede reducir el riesgo en un proyecto comodín porque está descubriendo pronto si es viable un enfoque
particular para el problema. El desarrollo del producto es gestión de riesgos.
A menudo se propone que “construya uno desechable”. Con la POO, todavía debe andar parte de este camino,
pero debido a que el código está encapsulado en clases, durante la primera iteración inevitablemente producirá
algunos diseños de clases útiles y desarrollará algunas ideas válidas sobre el diseño del sistema que no necesaria-
mente son desechables. De esta manera, la primera pasada rápida al problema no produce sólo información crítica
para la siguiente iteración de análisis, diseño, e implementación, sino que además crea el código base para esa
iteración.
Es decir, si está buscando una metodología que contenga detalles tremendos y sugiera muchos pasos y docu-
mentos, es aún más difícil saber cuándo parar. Tenga presente lo que está intentando encontrar:

1. ¿Cuáles son los objetos? (¿Cómo divide su proyecto en sus partes componentes?)
2. ¿Cuáles son sus interfaces? (¿Qué mensajes necesita enviar a otros objetos?)

Si sólo cuenta con los objetos y sus interfaces, entonces puede escribir un programa. Por varias razones podría
necesitar más descripciones y documentos, pero no puede hacerlo con menos.
El proceso se puede realizar en cinco fases, y una fase 0 que es simplemente el compromiso inicial de usar
algún tipo de estructura.

1.9.1. Fase 0: Hacer un plan
Primero debe decidir qué pasos va a dar en su proceso. Parece fácil (de hecho, todo esto parece fácil) y
sin embargo la gente a menudo no toma esta decisión antes de ponerse a programar. Si su plan es “ponerse
directamente a programar”, de acuerdo (a veces es adecuado cuando es un problema bien conocido). Al menos
estará de acuerdo en que eso es el plan.
También debe decidir en esta fase si necesita alguna estructura de proceso adicional, pero no las nueve yardas
completas. Bastante comprensible, algunos programadores prefieren trabajar en “modo vacaciones” en cuyo caso
no se impone ninguna estructura en el proceso de desarrollo de su trabajo; “Se hará cuando se haga”. Eso puede
resultar atractivo durante un tiempo, pero se ha descubierto que tener unos pocos hitos a lo largo del camino ayuda
a enfocar e impulsar sus esfuerzos en torno a esos hitos en lugar de empezar a atascarse con el único objetivo de
“finalizar el proyecto”. Además, divide el proyecto en piezas más pequeñas y hace que dé menos miedo (y además
los hitos ofrecen más oportunidades para celebraciones).
Cuando empecé a estudiar la estructura de la historia (por eso algún día escribiré una novela) inicialmente
me resistía a la idea de una estructura, sentía que cuando escribía simplemente permitía que fluyera en la página.
Pero más tarde me di cuenta de que cuando escribo sobre computadoras la estructura es bastante clara, pero no
pienso mucho sobre ello. Pero aún así estructuro mi trabajo, aunque sólo semi-inconscientemente en mi cabeza. Si
aún piensa que su plan es sólo ponerse a codificar, de algún modo, usted pasará por las posteriores fases mientras
pregunta y responde ciertas cuestiones.

Declaración de objetivos
Cualquier sistema construido, no importa cuan complicado sea, tiene un propósito fundamental, el negocio que
hay en él, la necesidad básica que satisface. Si puede ver la interfaz de usuario, el hardware o los detalles específicos
8 Mi regla general para el cálculo de semejantes proyectos: Si hay más de un comodín, no intente planear cuánto tiempo le llevará o cuánto

costará hasta que haya creado un prototipo funcional. También hay muchos grados de libertad.

43


del sistema, los algoritmos de codificación y los problemas de eficiencia, finalmente encontrará el núcleo de su
existencia, simple y sencillo. Como el así llamado concepto de alto nivel de una película de Hollywood, puede
describirlo en una o dos frases. Esta descripción pura es el punto de partida.
El concepto de alto nivel es bastante importante porque le da el tono a su proyecto; es una declaración de
principios. No tiene porqué conseguirlo necesariamente la primera vez (podría tener que llegar a una fase posterior
del proyecto antes de tenerlo completamente claro), pero siga intentándolo hasta que lo consiga. Por ejemplo, en
un sistema de control de tráfico aéreo puede empezar con un concepto de alto nivel centrado en el sistema que está
construyendo: “El programa de la torre sigue la pista a los aviones”. Pero considere qué ocurre cuando adapta el
sistema para un pequeño aeropuerto; quizá sólo haya un controlador humano o ninguno. Un modelo más útil no se
preocupará de la solución que está creando tanto como la descripción del problema: “Llega un avión, descarga, se
revisa y recarga, y se marcha”.

1.9.2. Fase 1: ¿Qué estamos haciendo?
En la generación previa de diseño de programas (llamado diseño procedural), esto se llamaba “crear el análisis
de requisitos y especificación del sistema”. Éstos, por supuesto, eran lugares donde perderse; documentos con
nombres intimidantes que podrían llegar a ser grandes proyectos en sí mismos. Sin embargo, su intención era
buena. El análisis de requisitos dice: “Haga una lista de las directrices que usará para saber cuándo ha hecho su
trabajo y el cliente estará satisfecho”. La especificación del sistema dice: “Hay una descripción de lo que hará el
programa (no cómo) por satisfacer los requisitos”. El análisis de requisitos es realmente un contrato entre usted y
el cliente (incluso si el cliente trabaja dentro de su compañía o es algún otro objeto o sistema). Las especificaciones
del sistema son una exploración de alto nivel del problema y en algún sentido un descubrimiento de si se puede
hacer y cuánto se tardará. Dado que ambos requerirán consenso entre la gente (y porque suelen cambiar todo
el tiempo), creo que es mejor mantenerlos todo lo escueto posible -en el mejor de los casos, listas y diagramas
básicos- para ahorrar tiempo. Podría tener otras restricciones que le exijan ampliarla en documentos más grandes,
pero manteniendo el documento inicial pequeño y conciso, puede crearse en algunas sesiones de tormentas de ideas
de grupo con un líder que cree la descripción dinámicamente. Esto no sólo solicita participación de todos, también
fomenta aprobación inicial y llegar a acuerdos entre todos. Quizá lo más importante sea empezar el proyecto con
mucho entusiasmo.
Es necesario no perder de vista lo que está intentando conseguir en esta fase: determinar el sistema que se
supone que quiere hacer. La herramienta más valiosa para eso es una colección de los llamados “casos de uso”. Los
casos de uso identifican características clave en el sistema que pueden revelar algunas de las clases fundamentales
que se usarán. En esencia son respuestas descriptivas a preguntas como: Están descritas esencialmente respuestas
a preguntas como 9 :

1. “¿Quién usará el sistema?”

2. “¿Qué pueden hacer estos actores con el sistema?”

3. “¿Cómo puede este actor hacer eso con este sistema?”

4. “¿Cómo podría alguien más hacer este trabajo si alguien más estuviera haciéndolo, o si el mismo actor
tuviera un objetivo diferente?” (para revelar variaciones).

5. “¿Qué problemas podrían ocurrir mientras hace esto con el sistema?” (para revelar excepciones).

Si está diseñando un cajero automático, por ejemplo, el caso de uso para un aspecto particular de la funcional-
idad del sistema es poder describir qué hace el contestador automático en todas las situaciones posibles. Cada
una de esas “situaciones” se denomina escenario, y se puede considerar que un caso de uso es una colección de
escenarios. Puede pensar en un escenario como una pregunta que comienza con: “¿Qué hace el sistema si...?” Por
ejemplo, “¿Qué hace el cajero automático si un cliente ingresa un cheque dentro de las 24 horas y no hay suficiente
en la cuenta para proporcionar la nota para satisfacer el cargo?”
Los diagramas de caso de uso son intencionadamente simples para impedir que se atascarse con los detalles de
implementación del sistema demasiado pronto:

9 Gracias a James H Jarrett por su ayuda.

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Banco
Hacer
Depósito
Usos
Retirar Cajero
Fondos

Pedir Balance
Cliente
de cuenta

Transferir
entre cuentas
Cajero
automático

Cada monigote representa un “actor”, que típicamente es un humano o algún otro tipo de agente libre. (Incluso
puede ser otro sistema de computación, como es el caso del “ATM”). La caja representa el límite del sistema. Las
elipses representan los casos de uso, los cuales son descripciones de trabajo válido que se puede llevar a cabo con
el sistema. Las líneas entre los actores y los casos de uso representan las interacciones.
No importa cómo está implementado realmente el sistema, mientras se lo parezca al usuario.
Un caso de uso no necesita ser terriblemente complejo, incluso si el sistema subyacente es complejo. Lo único
que se persigue es mostrar el sistema tal como aparece ante el usuario. Por ejemplo:

Invernadero

Mantener
temperatura
Jardinero

Los casos de uso producen las especificaciones de requisitos determinando todas las interacciones que el
usuario puede tener con el sistema. Intente descubrir una serie completa de casos de uso para su sistema, y
una vez que lo haya hecho tendrá lo esencial sobre lo que se supone que hace su sistema. Lo bueno de centrarse
en casos de uso es que siempre le lleva de vuelta a lo esencial y le mantiene alejado de los asuntos no críticos para
conseguir terminar el trabajo. Es decir, si tiene una serie completa de casos de uso puede describir su sistema y
pasar a la siguiente fase. Probablemente no lo hará todo perfectamente en el primer intento, pero no pasa nada.
Todo le será revelado en su momento, y si pide una especificación del sistema perfecta en este punto se atascará.
Si se ha atascado, puede reactivar esta fase usando una herramienta tosca de aproximación: describir el sistema
en pocos párrafos y después buscar sustantivos y verbos. Los nombres pueden sugerir actores, contexto del caso
de uso (ej. “lobby”), o artefactos manipulados en el caso de uso. Los verbos pueden sugerir interacción entre
actores y casos de uso, y pasos específicos dentro del caso de uso. Además descubrirá que nombres y verbos
producen objetos y mensajes durante la fase de diseño (y observe que los casos de uso describen interacciones
entre subsistemas, así que la técnica “nombre y verbo” sólo se puede usar como una herramienta de lluvia de ideas
puesto que no genera casos de uso) 10 .
El límite entre un caso de uso y un actor puede mostrar la existencia de una interfaz de usuario, pero no la
define. Si le interesa el proceso de definición y creación de interfaces de usuario, vea Software for Use de Larry
Constantine y Lucy Lockwood, (Addison Wesley Longman, 1999) o vaya a www.ForUse.com.
Aunque es un arte oscuro, en este punto es importante hacer algún tipo de estimación de tiempo básica. Ahora

10 Puede encontar más información sobre casos de uso en Applying Use Cases de Schneider & Winters (Addison-Wesley 1998) y Use Case

Driven Object Modeling with UML de Rosenberg (Addison-Wesley 1999).

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tiene una visión general de qué está construyendo así que probablemente será capaz de tener alguna idea de cuánto
tiempo llevará. Aquí entran en juego muchos factores. Si hace una estimación a largo plazo entonces la compañía
puede decidir no construirlo (y usar sus recursos en algo más razonable -eso es bueno). O un gerente puede tener
ya decidido cuánto puede durar un proyecto e intentar influir en su estimación. Pero es mejor tener una estimación
honesta desde el principio y afrontar pronto las decisiones difíciles. Ha habido un montón de intentos de crear
técnicas de estimación precisas (como técnicas para predecir la bolsa), pero probablemente la mejor aproximación
es confiar en su experiencia e intuición. Utilice su instinto para predecir cuánto tiempo llevará tenerlo terminado,
entonces multiplique por dos y añada un 10%. Su instinto visceral probablemente sea correcto; puede conseguir
algo contando con este tiempo. El “doble” le permitirá convertirlo en algo decente, y el 10% es para tratar los
refinamientos y detalles finales 11 . Sin embargo, usted quiere explicarlo, y a pesar de quejas y manipulaciones que
ocurren cuando publique la estimación, parece que esta regla funciona.

1.9.3. Fase 2: ¿Cómo podemos construirlo?
En esta fase debe aparecer un diseño que describa qué clases hay y cómo interactúan. Una técnica excelente
para determinar clases es la tarjeta Clase-Responsabilidad-Colaboración (Class-Responsibility-Collaboration) o
CRC. Parte del valor de esta herramienta es que es baja-tecnología: empieza con una colección de 3 a 5 tarjeta en
blanco, y se escribe sobre ellas. Cada tarjeta representa una única clase, y en ella se escribe:

1. El nombre de la clase. Es importante que el nombre refleje la esencia de lo que hace la clase, así todo tiene
sentido con un simple vistazo.

2. Las “responsabilidades” de la clase: qué debe hacer. Típicamente se puede resumir por la misma declaración
de las funciones miembro o métodos (ya que esos nombres pueden ser descritos en un buen diseño), pero
no descarte otras notas. Si necesita hacer una selección previa, mire el problema desde un punto de vista de
programador perezoso: ¿Qué objetos quiere que aparezcan por arte de magia para resolver su problema?

3. Las “colaboraciones” de la clase: ¿qué otras clases interactúan con ésta? “Interacción” es un término amplio
a propósito; puede significar agregación o simplemente que algún otro objeto que lleva a cabo servicios para
un objeto de la clase. Las colaboraciones deberían considerar también la audiencia para esta clase. Por
ejemplo, si crea una clase Petardo, ¿quién va a observarlo, un Químico o un Espectador? El primero
puede querer saber qué componentes químicos se han usado en su construcción, y el último responderá a los
colores y figuras que aparezcan cuando explote.

Puede creer que las fichas pueden ser más grandes por toda la información que pondrá en ellas, pero son
pequeñas a propósito, no sólo para que las clases se mantengan pequeñas también para evitar tener que manejar
demasiados detalles demasiado pronto. Si no puede apuntar todo lo que necesita saber sobre una clase en una ficha
pequeña, la clase es demasiado compleja (a está poniendo demasiados detalles, o debería crear más de una clase).
La clase ideal se entiende con un vistazo. La idea de las fichas CRC es ayudarle a realizar un acercamiento con un
primer corte del diseño y que pueda obtener una visión global y después refinar su diseño.
Uno de los mayores beneficios de las tarjetas CRC es la comunicación. Se hace mejor en tiempo-real, en
grupo, sin computadores. Cada persona es responsable de varias clases (que al principio no tienen nombres ni otra
información). Haga una simulación en vivo resolviendo un escenario cada vez, decidiendo qué mensajes envía a
varios objetos para satisfacer las necesidades de cada escenario. Al pasar por este proceso, descubrirá las clases
que necesita con sus responsabilidades y colaboraciones, rellene las tarjetas del mismo modo. Cuando haya pasado
por todos los casos de uso, debería disponer de un primer corte bastante completo su diseño.
Antes de empezar a usar fichas CRC, las mayoría de las experiencias de consultoría exitosas las tuve cuando me
enfrentaba con un diseño inicial complicado estando al frente de un equipo, que no había construido un proyecto
POO antes, y dibujando objetos en un pizarra blanca. Hablábamos sobre cómo los objetos deberían comunicarse
unos con otros, y borrábamos algunos de ellos para reemplazarlos por otros objetos. Efectivamente, yo gestionaba
todas las“tarjetas CRC” en la pizarra. Realmente, el equipo (que conocía lo que el proyecto se suponía tenía que
hacer) creó el diseño; ellos “poseían” el diseño en lugar de tener que dárselo. Todo lo que yo hacía era guiar
el proceso haciendo las preguntas correctas, poniendo a prueba los suposiciones, y llevando la retroalimentación
del equipo para modificar esas suposiciones. La verdadera belleza del proceso era que el equipo aprendía cómo
11 Últimamente mi idea respeto a esto ha cambiado. Doblar y añadir un 10% puede darle una estimación bastante acertada (asumiendo que

no hay demasiados factores comodín), pero debe trabajar con bastante diligencia para acabar a tiempo. Si realmente quiere tiempo para hacerlo
de forma elegante y estar orgulloso del proceso, el multiplicador correcto es más bien tres o cuatro veces, creo yo.

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hacer diseños orientado a objetos no revisando ejemplos abstractos, sino trabajando sobre un diseño que era más
interesante para ellos en ese momento: los suyos.
Una vez que tenga con una serie de tarjetas CRC, quizá quiera crear una descripción más formal de su diseño
usando UML 12 . No necesita usar UML, pero puede servirle de ayuda, especialmente si quiere poner un diagrama
en la pared para que todo el mundo lo tenga en cuenta, lo cual es una buena idea. Una alternativa a UML es
una descripción textual de los objetos y sus interfaces, o, dependiendo de su lenguaje de programación, el propio
código 13 .
UML también proporciona una notación de diagramas adicional para describir el modelo dinámico de su sis-
tema. Eso es útil en situaciones en las que las transiciones de estado de un sistema o subsistema son bastante más
dominantes de lo que necesitan sus propios diagramas (como en un sistema de control). También puede necesitar
describir las estructuras de datos, para sistemas o subsistemas en los que los propios datos son un factor dominante
(como una base de datos).
Sabrá qué está haciendo con la fase 2 cuando haya descrito los objetos y sus interfaces. Bien, en muchos
de ellos hay algunos que no se pueden conocer hasta la fase 3. Pero está bien. Todo lo que le preocupa es que
eventualmente descubra todo sobre sus objetos. Es bueno descubrirlos pronto pero la POO proporciona suﬁciente
estructura de modo que no es grave si los descubre más tarde. De hecho, el diseño de un objeto suele ocurrir in
cinco etapas, durante todo el proceso de desarrollo del programa.

Las cinco etapas del diseño de objetos
La vida del diseño de un objeto no se limita a la escritura del programa. En cambio, el diseño de un objeto
ocurre en una secuencia de etapas. Es útil tener esta perspectiva porque no debería esperar conseguir la perfección
enseguida; en su lugar, se dará cuenta de que la comprensión de lo que hace un objeto y debería parecerse a lo
que ocurre a largo plazo. Esta vista también se aplica al diseño de varios tipos de programas; el patrón para un
tipo particular de programas surge a fuerza de pelearse una y otra vez con ese problema (los Patrones de Diseño
se desarrollan en el Volumen 2). Los objetos, también, tienen sus patrones que surgen del entendimiento, uso y
reutilización.

1. Descubrimiento de objetos. Esta etapa ocurre durante el análisis inicial de un programa. Los objetos pueden
descubrirse viendo los factores externos y los límites, duplicación de elementos en el sistema, y las unidades
conceptuales más pequeñas. Algunos objetos son obvios si se dispone de un conjunto de librerías de clases.
Las partes comunes entre clases pueden sugerir clases base y herencia que pueden aparecer pronto, o más
tarde en el proceso de diseño.

2. Montaje de objetos. Si está construyendo un objeto descubrirá la necesidad de nuevos miembros que no
aparecen durante la fase de descubrimiento. Las necesidades internas del objeto pueden requerir otras clases
que le den soporte.

3. Construcción del sistema. Una vez más, pueden aparecer más requisitos para un objeto a lo largo de esta
etapa. Conforme aprende, evoluciona sus objetos. La necesidad de comunicación e interconexión con otros
objetos en el sistema puede cambiar las necesidades de sus clases o requerir clases nuevas. Por ejemplo,
puede descubrir la necesidad de clases utilería o ayudantes (helper), como una lista enlazada, que contienen
o no una pequeña información de estado y que simplemente ayudan a la función de otras clases.

4. Extensión del sistema. Cuando añada nuevas características a un sistema puede descubrir que su diseño
previo no soportaba extensiones sencillas del sistema. Con esta nueva información, puede reestructurar
partes del sistema, posiblemente añadiendo nuevas clases o jerarquía de clases.

5. Reutilización de objetos. Esta es la verdadera prueba de estrés para una clase. Si alguien intenta reutilizarla
en una situación completamente nueva, probablemente descubrirá algunos defectos. Si cambia una clase para
adaptarla a nuevos programas, los principios generales de la clase se verán más claros, hasta que consiga un
tipo verdaderamente reutilizable. Sin embargo, no espere que muchos objetos del diseño de un sistema sean
reutilizables -es perfectamente aceptable que la mayor parte de los objetos sean especíﬁcos para el sistema.
Los tipos reutilizables tienden a ser menos comunes, y deben resolver problemas más generales para ser
reutilizables.
12 Para novatos, recomiendo el mencionado UML Distilled.

13 Python (www.python.org) suele utilizarse como “pseudocódigo ejecutable”.

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Directrices para desarrollo de objetos
Estas etapas sugieren algunas directrices cuando se piensa sobre el desarrollo de clases:

1. Permita que un problema específico dé lugar a una clase, después deje que la clase crezca y madure durante
la solución de otros problemas.

2. Recuerde, descubrir las clases que necesita (y sus interfaces) supone la mayor parte del diseño del sistema.
Si ya tenía esas clases, será un proyecto fácil.

3. No se esfuerce por saber todo desde el principio; aprenda conforme avanza. Ocurrirá así de todos modos.

4. Comience a programar; consiga tener algo funcionando para poder aprobar o desaprobar su diseño. No
tenga miedo a que acabe haciendo código procedural espagueti -las clases dividen el problema y ayudan a
controlar la anarquía y la entropía. Las clases malas no estropean las buenas.

5. Manténgalo simple. Pequeños objetos claros con utilidades obvias son mejores que grandes interfaces com-
plicadas. Cuando aparezcan los puntos de decisión, aplique el principio de la Navaja de Occam: Considere
las alternativas y elija la más simple, porque las clases simples casi siempre son mejores. Empiece con
clases pequeñas y sencillas, y podrá ampliar la interfaz cuando la entienda mejor, pero cuando esto ocurra,
será difícil eliminar elementos de la clase.

1.9.4. Fase 3: Construir el núcleo
Esta es la conversión inicial desde el diseño rudo al cuerpo del código compilable y ejecutable que se puede
probar, y que aprobará y desaprobará su arquitectura. No es un proceso en un solo paso, más bien es el principio
de una serie de pasos que iterativamente construirán el sistema, como verá en el fase 4.
Su objetivo es encontrar el núcleo de la arquitectura de su sistema que hay que implementar para generar un
sistema funcional, sin importar lo incompleto que esté el sistema en la pasada inicial. Está creando una estructura
que se puede construir con más iteraciones. También está llevando a cabo la primera de muchas integraciones
del sistema y pruebas, y dando a los clientes realimentación sobre cómo serán y cómo progresan sus sistemas.
Idealmente, también expone algunos de los riesgos críticos. Probablemente descubrirá cambios y mejoras que se
pueden hacer en la arquitectura original - cosas que podría no haber aprendido sin implementar el sistema.
Parte de la construcción del sistema es la dosis de realidad que se obtiene al probar su análisis de requisitos
y su especificación del sistema (existe de cualquier forma). Asegúrese de que sus pruebas verifican los requisitos
y los casos de uso. Cuando el núcleo de su sistema sea estable, estará preparado para progresar y añadir más
funcionalidad.

1.9.5. Fase 4: Iterar los casos de uso
Una vez que la estructura del núcleo está funcionando, cada conjunto de características que añade es un pequeño
proyecto en sí mismo. Añada una colección de características durante cada iteración, un periodo razonablemente
corto de desarrollo.
¿Cómo de grande es una iteración? Idealmente, cada iteración dura unas tres semanas (puede cambiar depen-
diendo del lenguaje de implementación). Al final de ese periodo, tendrá un sistema probado e integrado con más
funcionalidades de las que tenía antes. Pero lo que es particularmente interesante son las bases de la iteración: un
único caso de uso. Cada caso de uso es un paquete de funcionalidades relacionadas que se puede construir en su
sistema de una vez, a lo largo de una iteración. No sólo le da una mejor idea de qué alcance debería tener, también
le da más valor a la idea un caso de uso, ya que el concepto no se descarta después del análisis y diseño, sino que
es una unidad fundamental de desarrollo durante el proceso de construcción de software.
Se deja de iterar cuando se consigue la funcionalidad deseada o se acaba el plazo impuesto y el cliente está
satisfecho con la versión actual. (Recuerde, el software es una subscripción de negocios). Como el proceso es
iterativo, tiene muchas oportunidades para enviar un producto en lugar de un simple punto final; los proyectos
de software libre trabajan exclusivamente en un entorno iterativo con alta realimentación, que es precisamente la
clave de su éxito.
Un proceso de desarrollo iterativo es valioso por muchas razones. Puede mostrar y resolver pronto riesgos críti-
cos, los clientes tienen abundantes oportunidades de cambiar sus opiniones, la satisfacción del programador es más
alta, y el proyecto puede dirigirse con más precisión. Pero un beneficio adicional importante es la realimentación

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para los clientes, los cuales pueden ver en el estado actual del producto exactamente donde se encuentra todo. Esto
puede reducir o eliminar la necesidad de abrumadoras reuniones de control y aumentar la confianza y el apoyo de
los clientes.

1.9.6. Fase 5: Evolución
Este es el punto en el ciclo de desarrollo que se conoce tradicionalmente como “mantenimiento”, un término
amplio que puede significar de todo, desde “conseguir que funcione como se supone que debió hacerlo desde el
principio” hasta “añadir características que el cliente olvidó mencionar” pasando por el tradicional “arreglar errores
que han ido apareciendo” y “añadir nuevas características según se presentan las necesidades”. Se han aplicado
algunas ideas equivocadas al término “mantenimiento” que se ha tomado en calidad de pequeño engaño, en parte
porque sugiere que realmente ha construido un programa primitivo y todo lo que necesita hacer es cambiar partes,
engrasarlo, e impedir que se oxide. Quizá haya un término mejor para describir esa tarea.
Yo usaré el término evolución 14 . Es decir, “no podrá hacerlo bien la primera vez, pero le dará la oportunidad de
aprender y volver atrás y hacer cambios”. Puede que necesite hacer muchos cambios hasta que aprenda y entienda
el problema con mayor profundidad. La elegancia que obtendrá si evoluciona hasta hacerlo bien valdrá la pena,
tanto a corto como a largo plazo. La evolución es donde su programa pasa de bueno a fenomenal, y donde estos
usos, que realmente no entiende en un primer momento, pasan a ser más claros después. Es también donde sus
clases pueden evolucionar de un uso de único-proyecto a recursos reutilizables.
“Hacerlo bien” no significa sólo que el programa funcione según los requisitos y los casos de uso. Significa
que la estructura interna del código tiene sentido, y parece que encaja bien, sin sintaxis difícil, objetos sobredimen-
sionados, o pedazos de código desgarbados. Además, debe tener la sensación de que la estructura del programa
sobrevivirá a los cambios que inevitablemente habrá durante su ciclo de vida, y estos cambios pueden hacerse fácil
y limpiamente. No es una tarea sencilla. No sólo debe entender lo que está construyendo, sino también cómo evolu-
cionará el programa (lo que yo llamo el vector de cambio 15 . Afortunadamente, los lenguajes de programación
orientados a objetos son particularmente adecuados para dar soporte a este tipo de modificaciones continuas - los
límites creados por los objetos son los que tienden a conservar la estructura frente a roturas. También le permiten
hacer cambios - algunos pueden parecer drásticos en un programa procedural - sin causar terremotos en todo su
código. En realidad, el soporte para la evolución puede que sea el beneficio más importante de la POO.
Con la evolución, el programador crea algo que al menos se aproxima a lo que piensa que está construyendo,
y luego [FIXME: kick the tires], lo compara con sus requisitos y ve dónde no llega. Entonces puede regresar y
arreglarlo rediseñando y re-implementando las porciones del programa que no funcionen bien 16 . Realmente puede
necesitar resolver el problema, o un aspecto del mismo, varias veces antes de dar con la solución correcta. (Un
estudio de los Patrones de Diseño, descrito en el Volumen 2, normalmente resulta útil aquí).
La evolución también ocurre cuando construye un sistema, ve que encaja con sus requisitos, y entonces de-
scubre que no era realmente lo que buscaba. Cuando ve el sistema en funcionamiento, descubre que realmente
quería resolver era problema diferente. Si piensa que este tipo de evolución le va a ocurrir, entonces debe construir
su primera versión lo más rápidamente posible para que pueda darse cuenta de si es eso lo que quiere.
Quizás lo más importante a recordar es que por defecto -por definición, realmente- si modifica una clase
entonces su superclase -y subclases- seguirán funcionando. Necesita perder el miedo a los cambios (especialmente
si tiene un conjunto predefinido de pruebas unitarias para verificar la validez de sus cambios). La modificación
no romperá necesariamente el programa, y ningún cambio en el resultado estará limitado a las subclases y/o
colaboradores específicos de la clase que cambie.

1.9.7. Los planes valen la pena
Por supuesto, no construiría una casa sin un montón de planos cuidadosamente dibujados. Si construye un
piso o una casa para el perro, sus planos no serán muy elaborados pero probablemente empezará con algún tipo
14 Por lo menos un aspecto de evolución se explica en el libro Refactoring: improving the design of existing code (Addison-Wesley 1999) de

Martin Fowler. Tenga presente que este libro usa exlusivamente ejemplos en Java.

15 Este término se explica en el capítulo Los patrones de diseño en el Volumen 2

16 Esto es algo como “prototipado rápido”, donde se propone construir un borrador de la versión rápida y sucia que se puede utilizar para

aprender sobre el sistema, y entonces puede tirar su prototipo y construir el bueno. El problema con el prototipado rápido es que la gente no
tiró el prototipo, y construyó sobre él. Combinado con la falta de estructura en la programación procedural, esto producía a menudo sistemas
desordenados que eran difíciles de mantener.

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de esbozo para guiarle en su camino. El desarrollo de software ha llegado a extremos. Durante mucho tiempo,
la gente tenía poca estructura en sus desarrollos, pero entonces grandes proyectos empezaron a fracasar. Como
resultado, se acabó utilizando metodologías que tenían una cantidad abrumadora de estructura y detalle, se intentó
principalmente para esos grandes proyectos. Estas metodologías eran muy complicadas de usar - la sensación era
que se estaba perdiendo todo el tiempo escribiendo documentos y no programando (a menudo era así). Espero
haberle mostrado aquí sugerencias a medio camino - una escala proporcional. Usar una propuesta que se ajusta a
sus necesidades (y a su personalidad). No importa lo pequeño que desee hacerlo, cualquier tipo de plan supondrá
una gran mejora en su proyecto respecto a no planear nada. Recuerde que, según la mayoría de las estimaciones,
alrededor del 50% de proyectos fracasan (¡algunas estimaciones superan el 70%!).
Seguir un plan - preferiblemente uno simple y breve - y esbozar la estructura del diseño antes de empezar
a codificar, descubrirá qué cosas caen juntas más fácilmente que si se lanza a programar, y también alcanzará
un mayor grado de satisfacción. Mi experiencia me dice que llegar a una solución elegante es profundamente
satisfactorio en un nivel completamente diferente; parece más arte que tecnología. Y la elegancia siempre vale la
pena; no es una búsqueda frívola. No sólo le permite tener un programa fácil de construir y depurar, también es
más fácil de comprender y mantener, y ahí es donde recae su valor económico.

1.10. Programación Extrema
He estudiado técnicas de análisis y diseño, por activa y por pasiva, desde mis estudios universitarios. El
concepto de Programación Extrema (XP) es el más radical y encantador que he visto nunca. Puede encontrar
una crónica sobre el tema en Extreme Programming Explained de Kent Beck (Addison-Wesley 2000) y en la web
www.xprogramming.com
XP es una filosofía sobre el trabajo de programación y también un conjunto de directrices para hacerlo. Alguna
de estas directrices se reflejan en otras metodologías recientes, pero las dos contribuciones más importantes y
destacables, en mi opinión, son “escribir primero las pruebas” y la “programación en parejas”. Aunque defiende
con fuerza el proceso completo, Benk señala que si adopta únicamente estas dos prácticas mejorará sensiblemente
su productividad y fiabilidad.

1.10.1. Escriba primero las pruebas
El proceso de prueba se ha relegado tradicionalmente a la parte final del proyecto, después de que “consiga
tener todo funcionando, pero necesite estar seguro”. Implícitamente ha tenido una prioridad baja, y la gente que
se especializa en ello nunca ha tenido estatus y suele trabajar en el sótano, lejos de los “programadores reales”.
Los equipos de pruebas han respondido al estereotipo, vistiendo trajes negros y hablando con regocijo siempre que
encontraban algo (para ser honesto, yo tenía esa misma sensación cuando encontraba fallos en los compiladores
de C++).
XP revoluciona completamente el concepto del proceso de prueba dándole la misma (o incluso mayor) priori-
dad que al código. De hecho, se escriben las pruebas antes de escribir el código que está probando, y las pruebas
permanecen con el código siempre. Las pruebas se deben ejecutar con éxito cada vez que hace una integración del
proyecto (algo que ocurre a menudo, a veces más de una vez al día).
Escribir primero las pruebas tiene dos efectos extremadamente importantes.
Primero, fuerza una definición clara de la interfaz de la clase. A menudo sugiero que la gente “imagine la
clase perfecta para resolver un problema particular” como una herramienta cuando intenta diseñar el sistema. La
estrategia del proceso de prueba de XP va más lejos que eso - especifica exactamente cual es el aspecto de la
clase, para el consumidor de esa clase, y exactamente cómo debe comportarse la clase. En ciertos términos. Puede
escribir toda la prosa, o crear todos los diagramas donde quiera describir cómo debe comportarse una clase y qué
aspecto debe tener, pero nada es tan real como un conjunto de pruebas. Lo primero es una lista de deseos, pero las
pruebas son un contrato forzado por el compilador y el programa. Es difícil imaginar una descripción más concreta
de una clase que las pruebas.
Mientras se crean las pruebas, el programador está completamente forzado a elaborar la clase y a menudo
descubrirá necesidades de funcionalidad que habrían sido omitidas durante los experimentos de diagramas UML,
tarjetas CRC, casos de uso, etc.
El segundo efecto importante de escribir las pruebas primero procede de la propia ejecución de las pruebas
cada vez que hace una construcción del software. Esta actividad le ofrece la otra mitad del proceso de prueba que
es efectuado por el compilador. Si mira la evolución de los lenguajes de programación desde esta perspectiva, verá

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1.11. Porqué triunfa C++

que las mejoras reales en la tecnología giran realmente alrededor del proceso de prueba. El lenguaje ensamblador
sólo se ﬁja en la sintaxis, pero C impone algunas restricciones de semántica, y éstas le impiden cometer ciertos
tipos de errores. Los lenguajes POO imponen incluso más restricciones semánticas, si lo piensa son realmente
formas del proceso de prueba. “¿Se utiliza apropiadamente este tipo de datos? ¿Se invoca esta función del modo
correcto?” son el tipo de pruebas que se llevan a cabo por el compilador en tiempo de ejecución del sistema. Se han
visto los resultados de tener estas pruebas incorporadas en el lenguaje: la gente ha sido capaz de escribir sistemas
más complejos, y han funcionado, con mucho menos tiempo y esfuerzo. He tratado de comprender porqué ocurre
eso, pero ahora me doy cuenta de que son las pruebas: el programador hace algo mal, y la red de seguridad de las
pruebas incorporadas le dice que hay un problema y le indica dónde.
Pero las pruebas incorporadas que proporciona el diseño del lenguaje no pueden ir más lejos. En este punto,
el programador debe intervenir y añadir el resto de las pruebas que producen un juego completo (en cooperación
con el compilador y el tiempo de ejecución del sistema) que veriﬁca el programa completo. Y, del mismo modo
que tiene un compilador vigilando por encima de su hombro, ¿no querría que estas pruebas le ayudaran desde el
principio? Por eso se escriben primero, y se ejecutan automáticamente con cada construcción del sistema. Sus
pruebas se convierten en una extensión de la red de seguridad proporcionada por el lenguaje.
Una de las cosas que he descubierto sobre el uso de lenguajes de programación cada vez más poderosos es que
estoy dispuesto a probar experimentos más descarados, porque sé que el lenguaje me ahorra la pérdida de tiempo
que supone estar persiguiendo errores. El esquema de pruebas de XP hace lo mismo para el proyecto completo.
Como el programador conoce sus pruebas siempre cazará cualquier problema que introduzca (y regularmente se
añadirán nuevas pruebas), puede hacer grandes cambios cuando lo necesite sin preocuparse de causar un completo
desastre. Eso es increíblemente poderoso.

1.10.2. Programación en parejas
Programar en parejas va en contra del duro individualismo en el que hemos sido adoctrinados desde el principio,
a través de la facultad (donde triunfábamos o fracasábamos por nosotros mismos, y trabajar con nuestros vecinos
se consideraba “engañoso”) y los medios de comunicación, especialmente las películas de Hollywood donde el
héroe normalmente lucha contra la estúpida conformidad 17 . Los programadores también se consideran dechados
de individualismo -“cowboy coders” como le gusta decir a Larry Constantine. XP, que es en si mismo una batalla
contra el pensamiento convencional, dice que el código debería ser escrito por dos personas por estación de trabajo.
Y eso se puede hacer en una área con un grupo de estaciones de trabajo, sin las barreras a las que la gente de diseño
de infraestructuras tiene tanto cariño. De hecho, Beck dice que la primera tarea de pasarse a XP es llegar con
destornilladores y llaves Allen y desmontar todas esas barreras 18 . (Esto requerirá un director que pueda afrontar
la ira del departamento de infraestructuras).
El valor de la programación en parejas está en que mientras una persona escribe el código la otra está pensando.
El pensador mantiene un visión global en su cabeza, no sólo la imagen del problema concreto, también las pautas
de XP. Si dos personas están trabajando, es menos probable que uno de ellos acabe diciendo, “No quiero escribir las
pruebas primero”, por ejemplo. Y si el programador se atasca, pueden cambiar los papeles. Si ambos se atascan,
sus pensamientos pueden ser escuchados por otro en el área de trabajo que puede contribuir. Trabajar en parejas
mantiene las cosas en movimiento y sobre la pista. Y probablemente más importante, hace que la programación
sea mucho más social y divertida.
He empezado a usar programación en parejas durante los periodos de ejercicio en algunos de mis seminarios y
parece mejorar considerablemente la experiencia de todo el mundo.

Parte de la razón por la que C++ ha tenido tanto éxito es que la meta no era precisamente convertir C en un
lenguaje de POO (aunque comenzó de ese modo), sino también resolver muchos otros problemas orientados a los
desarrolladores de hoy en día, especialmente aquellos que tienen grandes inversiones en C. Tradicionalmente, los
lenguajes de POO han sufrido de la postura de que debería abandonar todo lo que sabe y empezar desde cero,
con un nuevo conjunto de conceptos y una nueva sintaxis, argumentando que es mejor a largo plazo todo el viejo
17 Aunque esto puede ser una perspectiva americana, las historias de Hollywood llegan a todas partes.

18 Incluyendo (especialmente) el sistema PA. Una vez trabajé en una compañía que insistía en anunciar públicamente cada llamada de

teléfono que llegaba a los ejecutivos, y constantemente interrumpía nuestra productividad (pero los directores no concebían el agobio como un
servicio importante de PA). Finalmente, cuando nadie miraba empecé a cortar los cables de los altavoces.

51


equipaje que viene con los lenguajes procedurales. Puede ser cierto, a largo plazo. Pero a corto plazo, mucho de
este equipaje era valioso. Los elementos más valiosos podían no estar en el código base existente (el cual, con
las herramientas adecuadas, se podría traducir), sino en el conocimiento adquirido. Si usted es un programador
C y tiene que tirar todo lo que sabe sobre C para adoptar un nuevo lenguaje, inmediatamente será mucho menos
productivo durante muchos meses, hasta que su mente su ajuste al nuevo paradigma. Mientras que si puede
apoyarse en su conocimiento actual de C y ampliarlo, puede continuar siendo productivo con lo que realmente
sabe mientras se pasa al mundo de la programación orientada a objetos. Como todo el mundo tiene su propio
modelo mental de la programación, este cambio es lo suficientemente turbio sin el gasto añadido de volver a
empezar con un nuevo modelo de lenguaje. Por eso, la razón del éxito de C++, en dos palabras: es económico.
Sigue costando cambiarse a la POO, pero con C++ puede costar menos 19 .
La meta de C++ es mejorar la productividad. Ésta viene por muchos caminos, pero el lenguaje está diseñado
para ayudarle todo lo posible, y al mismo tiempo dificultarle lo menos posible con reglas arbitrarias o algún
requisito que use un conjunto particular de características. C++ está diseñado para ser práctico; las decisiones de
diseño del lenguaje C++ estaban basadas en proveer los beneficios máximos al programador (por lo menos, desde
la visión del mundo de C).

1.11.1. Un C mejor
Se obtiene una mejora incluso si continúa escribiendo código C porque C++ ha cerrado muchos agujeros en el
lenguaje C y ofrece mejor control de tipos y análisis en tiempo de compilación. Está obligado a declarar funciones
de modo que el compilador pueda controlar su uso. La necesidad del preprocesador ha sido prácticamente elimi-
nada para sustitución de valores y macros, que eliminan muchas dificultades para encontrar errores. C++ tiene una
característica llamada referencias que permite un manejo más conveniente de direcciones para argumentos de fun-
ciones y retorno de valores. El manejo de nombres se mejora a través de una característica llamada sobrecarga de
funciones, que le permite usar el mismo nombre para diferentes funciones. Una característica llamada namespaces
(espacios de nombres) también mejora la seguridad respecto a C.

1.11.2. Usted ya está en la curva de aprendizaje
El problema con el aprendizaje de un nuevo lenguaje es la productividad. Ninguna empresa puede permitirse
de repente perder un ingeniero de software productivo porque está aprendiendo un nuevo lenguaje. C++ es una
extensión de C, no una nueva sintaxis completa y un modelo de programación. Le permite continuar creando
código útil, usando las características gradualmente según las va aprendiendo y entendiendo. Puede que ésta sea
una de las razones más importantes del éxito de C++.
Además, todo su código C es todavía viable en C++, pero como el compilador de C++ es más delicado, a
menudo encontrará errores ocultos de C cuando recompile su código con C++.

1.11.3. Eficiencia
A veces es apropiado intercambiar velocidad de ejecución por productividad de programación. Un modelo
económico, por ejemplo, puede ser útil sólo por un periodo corto de tiempo, pero es más importante crear el modelo
rápidamente. No obstante, la mayoría de las aplicaciones requieren algún grado de eficiencia, de modo que C++
siempre yerra en la parte de mayor eficiencia. Como los programadores de C tienden a ser muy concienzudos con
la eficiencia, ésta es también una forma de asegurar que no podrán argumentar que el lenguaje es demasiado pesado
y lento. Algunas características en C++ intentan facilitar el afinado del rendimiento cuando el código generado no
es lo suficientemente eficiente.
No sólo se puede conseguir el mismo bajo nivel de C (y la capacidad de escribir directamente lenguaje ensam-
blador dentro de un programa C++), además la experiencia práctica sugiere que la velocidad para un programa
C++ orientado a objetos tiende a ser ±10% de un programa escrito en C, y a menudo mucho menos 20 . El diseño
producido por un programa POO puede ser realmente más eficiente que el homólogo en C.

19 Dije “puede” porque, debido a la complejidad de C++, realmente podría ser más económico cambiarse a Java. Pero la decisión de qué

lenguaje elegir tiene muchos factores, y en este libro asumiré que el lector ha elegido C++.

20 Sin embargo, mire en las columnas de Dan Saks en C/C++ User’s Journal sobre algunas investigaciones importantes sobre el rendimiento

de librerías C++.

52


1.11.4. Los sistemas son más fáciles de expresar y entender
Las clases diseñadas para encajar en el problema tienden a expresarlo mejor. Esto significa que cuando escribe
el código, está describiendo su solución en los términos del espacio del problema (“ponga el FIXME:plástico en
el cubo”) mejor que en los términos de la computadora, que están en el espacio de la solución (“active el bit para
cerrar el relé ”). Usted maneja conceptos de alto nivel y puede hacer mucho más con una única línea de código.
El otro beneficio de esta facilidad de expresión es el mantenimiento, que (si informa se puede creer) implica
una enorme parte del coste del tiempo de vida del programa. Si un programa es más fácil de entender, entonces es
más fácil de mantener. También puede reducir el coste de crear y mantener la documentación.

1.11.5. Aprovechamiento máximo con librerías
El camino más rápido para crear un programa es usar código que ya está escrito: una librería. Un objetivo
primordial de C++ es hacer más sencillo el uso de las librerías. Esto se consigue viendo las librerías como nuevos
tipos de datos (clases), así que crear librerías significa añadir nuevos tipos al lenguaje. Como el compilador C++ se
preocupa del modo en que se usa la librería - garantizando una inicialización y limpieza apropiadas, y asegurando
que las funciones se llamen apropiadamente - puede centrarse en lo que hace la librería, no en cómo tiene que
hacerlo.
Como los nombres están jerarquizados según las partes de su programa por medio de los espacios de nombres
de C++, puede usar tantas librerías como quiera sin los conflictos de nombres típicos de C.

1.11.6. Reutilización de código fuente con plantillas
Hay una categoría significativa de tipos que requiere modificaciones del código fuente para lograr una reuti-
lización efectiva. Las plantillas de C++ llevan a cabo la modificación del código fuente automáticamente, convir-
tiéndola en una herramienta especialmente potente para la reutilización del código de las librerías. Si se diseña un
tipo usando plantillas funcionará fácilmente con muchos otros tipos. Las plantillas son especialmente interesantes
porque ocultan al programador cliente la complejidad de esta forma de reutilizar código.

1.11.7. Manejo de errores
La gestión de errores en C es un problema muy conocido, y a menudo ignorado - cruzando los dedos. Si está
construyendo un programa complejo y grande, no hay nada peor que tener un error enterrado en cualquier lugar
sin la menor idea de cómo llegó allí. La gestión de excepciones de C++ (introducida en este volumen, y explicada
en detalle en el Volumen 2, que se puede descargar de www.BruceEckel.com) es un camino para garantizar que se
notifica un error y que ocurre algo como consecuencia.

1.11.8. Programar a lo grande
Muchos lenguajes tradicionales tienen limitaciones propias para hacer programas grandes y complejos. BASIC,
por ejemplo, puede valer para solucionar ciertas clases de problemas rápidamente, pero si el programa tiene más
de unas cuantas páginas o se sale del dominio de problemas de ese lenguaje, es como intentar nadar a través de
un fluido cada vez más viscoso. C también tiene estas limitaciones. Por ejemplo, cuando un programa tiene más
de 50.000 líneas de código, los conflictos de nombres empiezan a ser un problema - efectivamente, se queda sin
nombres de funciones o variables. Otro problema particularmente malo son los pequeños agujeros en el lenguaje
C - errores enterrados en un programa grande que pueden ser extremadamente difíciles de encontrar.
No hay una línea clara que diga cuando un lenguaje está fallando, y si la hubiese, debería ignorarla. No diga:
“Mi programa BASIC se ha hecho demasiado grande; ¡lo tendré que reescribir en C!” En su lugar, intente calzar
unas cuantas líneas más para añadirle una nueva característica. De ese modo, el coste extra lo decide usted.
C++ está diseñado para ayudarle a programar a lo grande, es decir, eliminar las diferencias de complejidad
entre un programa pequeño y uno grande. Ciertamente no necesita usar POO, plantillas, espacios de nombres
ni manejadores de excepciones cuando esté escribiendo un programa tipo “hola mundo”, pero estas prestaciones
están ahí para cuando las necesite. Y el compilador es agresivo en la detección de errores tanto para programas
pequeños como grandes.

53


1.12. Estrategias de transición
Si acepta la POO, su próxima pregunta seguramente será: “¿cómo puedo hacer que mi jefe, mis colegas,
mi departamento, mis compañeros empiecen a utilizar objetos?” Piense sobre cómo usted -un programador
independiente- puede ir aprendiendo a usar un nuevo lenguaje y un nuevo paradigma de programación. Ya lo
ha hecho antes. Primero viene la educación y los ejemplos; entonces llega un proyecto de prueba que le permita
manejar los conceptos básicos sin que se vuelva demasiado confuso. Después llega un proyecto del “mundo real”
que realmente hace algo útil. Durante todos sus primeros proyectos continúa su educación leyendo, preguntando a
expertos, e intercambiando consejos con amigos. Este es el acercamiento que sugieren muchos programadores ex-
perimentados para el cambio de C a C++. Por supuesto, cambiar una compañía entera introduce ciertas dinámicas
de grupo, pero puede ayudar en cada paso recordar cómo lo haría una persona.

1.12.1. Directrices
Aquí hay algunas pautas a considerar cuando se hace la transición a POO y C++:

Entrenamiento
El primer paso es algún tipo de estudio. Recuerde la inversión que la compañía tiene en código C, e intente no
tenerlo todo desorganizado durante seis o nueve meses mientras todo el mundo alucina con la herencia múltiple.
Elija un pequeño grupo para formarlo, preferiblemente uno compuesto de gente que sea curiosa, trabaje bien junta,
y pueda funcionar como su propia red de soporte mientras están aprendiendo C++.
Un enfoque alternativo que se sugiere a veces es la enseñanza a todos los niveles de la compañía a la vez, incluir
una visión general de los cursos para gerentes estratégicos es tan bueno como cursos de diseño y programación para
trabajadores de proyectos. Es especialmente bueno para compañías más pequeñas al hacer cambios fundamentales
en la forma en la que se hacen cosas, o en la división de niveles en compañías más grandes. Como el coste es
mayor, sin embargo, se puede cambiar algo al empezar con entrenamiento de nivel de proyecto, hacer un proyecto
piloto (posiblemente con un mentor externo), y dejar que el equipo de trabajo se convierta en los profesores del
resto de la compañía.

Proyectos de bajo riesgo
Pruebe primero con un proyecto de bajo riesgo que permita errores. Una vez que adquiera alguna experiencia,
puede acometer cualquier otro proyecto con miembros del primer equipo o usar los miembros del equipo como
una plantilla de soporte técnico de POO. Este primer proyecto puede que no funcione bien la primera vez, pero no
debería ser una tarea crítica para la compañía. Debería ser simple, auto-contenido, e instructivo; eso significa que
suele implicar la creación de clases que serán significativas para otros programadores en la compañía cuando les
llegue el turno de aprender C++.

Modelar desde el éxito
Buscar ejemplos de un buen diseño orientado a objetos antes de partir de cero. Hay una gran probabilidad
de que alguien ya haya resuelto su problema, y si ellos no lo han resuelto probablemente puede aplicar lo que ha
aprendido sobre abstracción para modificar un diseño existente y adecuarlo a sus necesidades. Este es el concepto
general de los patrones de diseño, tratado en el Volumen 2.

Use librerías de clases existentes
La primera motivación económica para cambiar a POO es el fácil uso de código existente en forma de librerías
de clases (en particular, las librerías Estándar de C++, explicadas en profundidad en el Volumen 2 de este libro).
El ciclo de desarrollo de aplicación más corto ocurrirá cuando sólo tenga que escribir la función main(), creando
y usando objetos de las librerías de fábrica. No obstante, algunos programadores nuevos no lo entienden, no son
conscientes de la existencia de librerías de clases, o, a través de la fascinación con el lenguaje, desean escribir
clases que ya existen. Su éxito con POO y C++ se optimizará si hace un esfuerzo por buscar y reutilizar código de
otras personas desde el principio del proceso de transición.

No reescriba en C++ código que ya existe
Aunque compilar su código C con un compilador de C++ normalmente produce (de vez en cuando tremendos)
beneficios encontrando problemas en el viejo código, normalmente coger código funcional existente y reescribirlo

54

1.12. Estrategias de transición

en C++ no es la mejor manera de aprovechar su tiempo. (Si tiene que convertirlo en objetos, puede “envolver” el
código C en clases C++). Hay beneficios incrementales, especialmente si es importante reutilizar el código. Pero
esos cambios no le van a mostrar los espectaculares incrementos en productividad que espera para sus primeros
proyectos a menos que ese proyecto sea nuevo. C++ y la POO destacan más cuando un proyecto pasa del concepto
a la realidad.

1.12.2. Obstáculos de la gestión
Si es gerente, su trabajo es adquirir recursos para su equipo, para superar las barreras en el camino del éxito
de su equipo, y en general para intentar proporcionar el entorno más productivo y agradable de modo que sea
más probable que su equipo realice esos milagros que se le piden siempre. Cambiar a C++ cae en tres de estas
categorías, y puede ser maravilloso si no le costara nada. Aunque cambiar a C++ puede ser más económico -
dependiendo de sus restricciones 21 - como las alternativas de la POO para un equipo de programadores de C (y
probablemente para programadores en otros lenguajes procedurales), no es gratis, y hay obstáculos que debería
conocer antes de intentar comunicar el cambio a C++ dentro de su compañía y embarcarse en el cambio usted
mismo.

Costes iniciales
El coste del cambio a C++ es más que solamente la adquisición de compiladores C++ (el compilador GNU
de C++, uno de los mejores, es libre y gratuito). Sus costes a medio y largo plazo se minimizarán si invierte en
formación (y posiblemente un mentor para su primer proyecto) y también si identifica y compra librerías de clases
que resuelvan su problema más que intentar construir las librerías usted mismo. Hay costes que se deben proponer
en un proyecto realista. Además, están los costes ocultos en pérdidas de productividad mientras se aprende el nuevo
lenguaje y posiblemente un nuevo entorno de programación. Formar y orientar puede minimizar ese efecto, pero
los miembros del equipo deben superar sus propios problemas para entender la nueva tecnología. A lo largo del
proceso ellos cometerán más errores (esto es una ventaja, porque los errores reconocidos son el modo más rápido
para aprender) y ser menos productivos. Incluso entonces, con algunos tipos de problemas de programación, las
clases correctas y el entorno de programación adecuado, es posible ser más productivo mientras se está aprendiendo
C++ (incluso considerando que está cometiendo más errores y escribiendo menos líneas de código por día) que si
estuviera usando C.

Cuestiones de rendimiento
Una pregunta común es, “¿La POO no hace automáticamente mis programas mucho más grandes y lentos?”
La respuesta es: “depende”. Los lenguajes de POO más tradicionales se diseñaron con experimentación y pro-
totipado rápido en mente más que operación FIXME:lean-and-mean. De esta manera, prácticamente garantiza un
incremento significativo en tamaño y una disminución en velocidad. C++ sin ambargo, está diseñado teniendo
presente la producción de programación. Cuando su objetivo es un prototipado rápido, puede lanzar componentes
juntos tan rápido como sea posible ignorando las cuestiones de eficiencia. Si está usando una librerías de otros,
normalmente ya están optimizadas por sus vendedores; en cualquier caso no es un problema mientras está en un
modo de desarrollo rápido. Cuando tenga el sistema que quiere, si es bastante pequeño y rápido, entonces ya está
hecho. Si no, lo puede afinar con una herramienta de perfilado, mire primero las mejoras que puede conseguir
aplicando las características que incorpora C++. Si esto no le ayuda, mire las modificaciones que se pueden hacer
en la implementación subyacente de modo que no sea necesario necesario cambiar ningún código que utilice una
clase particular. Únicamente si ninguna otra cosa soluciona el problema necesitará cambiar el diseño. El hecho
de que el rendimiento sea tan crítico en esta fase del diseño es un indicador de que debe ser parte del criterio del
diseño principal. FIXME:Usar un desarrollo rápido tiene la ventaja de darse cuenta rápidamente.
Como se mencionó anteriormente, el número dado con más frecuencia para la diferencia en tamaño y velocidad
entre C y C++ es 10%, y a menudo menor. Incluso podría conseguir una mejora significativa en tamaño y velocidad
cuando usa C++ más que con C porque el diseño que hace para C++ puede ser bastante diferente respecto al que
hizo para C.
La evidencia entre las comparaciones de tamaño y velocidad entre C y C++ tienden a ser anecdóticas y es
probable que permanezcan así. A pesar de la cantidad de personas que sugiere que una compañía intenta el mismo
proyecto usando C y C++, probablemente ninguna compañía quiere perder dinero en el camino a no ser que
sea muy grande y esté interesada en tales proyectos de investigación. Incluso entonces, parece que el dinero se

21 Para mejora de la productividad, debería considerar también el lenguaje Java.

55


puede gastar mejor. Casi universalmente, los programadores que se han cambiado de C (o cualquier otro lenguaje
procedural) a C++ (o cualquier otro lenguaje de POO) han tenido la experiencia personal de una gran mejora en su
productividad de programación, y es el argumento más convincente que pueda encontrar.

Errores comunes de diseño
Cuando su equipo empieza con la POO y C++, típicamente los programadores pasan por una serie de errores
de diseño comunes. Esto ocurre a menudo porque hay poca realimentación de expertos durante el diseño e imple-
mentación de los proyectos iniciales, porque ningún experto ha sido desarrollador dentro de la compañía y puede
haber resistencia a contratar consultores. Es fácil pensar que se entiende la POO demasiado pronto en el ciclo y se
va por el mal camino. Algo que es obvio para alguien experimentado con el lenguaje puede ser un tema de gran
debate interno para un novato. La mayor parte de este trauma se puede olvidar usando un experto externo para
enseñar y tutorizar.
Por otro lado, el hecho de que estos errores de diseño son fáciles de cometer, apunta al principal inconveniente
de C++: su compatibilidad con C (por supuesto, también es su principal fortaleza). Para llevar a cabo la hazaña de
ser capaz de compilar código C, el lenguaje debe cumplir algunos compromisos, lo que ha dado lugar a algunos
“rincones oscuros”. Esto es una realidad, y comprende gran parte de la curva de aprendizaje del lenguaje. En
este libro y en el volumen posterior (y en otros libros; ver el Apéndice C), intento mostrar la mayoría de los
obstáculos que probablemente encontrará cuando trabaje con C++. Debería ser consciente siempre de que hay
algunos agujeros en la red de seguridad.

1.13. Resumen
Este capítulo intenta darle sentido a los extensos usos de la programación orientada a objetos y C++, incluyendo
el porqué de que la POO sea diferente, y porqué C++ en particular es diferente, conceptos de metodología de POO,
y finalmente los tipos de cuestiones que encontrará cuando cambie su propia compañía a POO y C++.
La POO y C++ pueden no ser para todos. Es importante evaluar sus necesidades y decidir si C++ satisfará de
forma óptima sus necesidades, o si podría ser mejor con otros sistemas de programación (incluido el que utiliza
actualmente). Si sabe que sus necesidades serán muy especializadas en un futuro inmediato y tiene restricciones
específicas que no se pueden satisfacer con C++, entonces debe investigar otras alternativas 22 . Incluso si final-
mente elige C++ como su lenguaje, por lo menos entenderá qué opciones había y tendrá una visión clara de porqué
tomó esa dirección.
El lector conoce el aspecto de un programa procedural: definiciones de datos y llamadas a funciones. Para
encontrar el significado de un programa tiene que trabajar un poco, revisando las llamadas a función y los con-
ceptos de bajo nivel para crear un modelo en su mente. Esta es la razón por la que necesitamos representaciones
intermedias cuando diseñamos programas procedurales - por eso mismo, estos programas tienden a ser confusos
porque los términos de expresión están orientados más hacia la computadora que a resolver el problema.
Como C++ añade muchos conceptos nuevos al lenguaje C, puede que su asunción natural sea que el main-
() en un programa de C++ será mucho más complicado que el equivalente del programa en C. En eso, quedará
gratamente sorprendido: un programa C++ bien escrito es generalmente mucho más simple y mucho más sencillo
de entender que el programa equivalente en C. Lo que verá son las definiciones de los objetos que representan
conceptos en el espacio de su problema (en lugar de cuestiones de la representación en el computador) y mensajes
enviados a otros objetos para representar las actividades en este espacio. Ese es uno de los placeres de la progra-
mación orientada a objetos, con un programa bien diseñado, es fácil entender el código leyéndolo. Normalmente
hay mucho menos código, en parte, porque muchos de sus problemas se resolverán utilizando código de librerías
existentes.

22 En particular, recomiendo mirar Java http://java.sun.com y Python http://www.python.org.

56

2: Construir y usar objetos
Este capítulo presenta la suficiente sintaxis y los conceptos de construcción de
programas de C++ como para permitirle crear y ejecutar algunos programas sim-
ples orientados a objetos. El siguiente capítulo cubre la sintaxis básica de C y C++
en detalle.
Leyendo primero este capítulo, le cogerá el gustillo a lo que supone programar con objetos en C++, y también
descubrirá algunas de las razones por las que hay tanto entusiasmo alrededor de este lenguaje. Debería ser sufi-
ciente para pasar al Capítulo 3, que puede ser un poco agotador debido a que contiene la mayoría de los detalles
del lenguaje C.
Los tipos de datos definidos por el usuario, o clases es lo que diferencia a C++ de los lenguajes procedimen-
tales tradicionales. Una clase es un nuevo tipo de datos que usted o alguna otra persona crea para resolver un
problema particular. Una vez que se ha creado una clase, cualquiera puede utilizarla sin conocer los detalles de su
funcionamiento, o incluso de la forma en que se han construído. Este capítulo trata las clases como si sólo fueran
otro tipo de datos predefinido disponible para su uso en programas.
Las clases creadas por terceras personas se suelen empaquetar en librerías. Este capítulo usa algunas de las libr-
erías que vienen en todas las implementaciones de C++. Una librería especialmente importante es FIXME:iostreams,
que le permite (entre otras cosas) leer desde ficheros o teclado, y escribir a ficheros o pantalla. También verá la
clase string, que es muy práctica, y el contenedor vector de la Libreria Estándar de C++. Al final del capítulo,
verá lo sencillo que resulta utilizar una librería de clases predefinida.
Para que pueda crear su primer programa debe conocer primero las herramientas utilizadas para construir
aplicaciones.

2.1. El proceso de traducción del lenguaje
Todos los lenguajes de programación se traducen de algo que suele ser fácilmente entendible por una per-
sona (código fuente) a algo que es ejecutado por una computadora (código máquina). Los traductores se dividen
tradicionalmente en dos categorías: intérpretes y compiladores.

2.1.1. Intérpretes
Un intérprete traduce el código fuente en actividades (las cuales pueden comprender grupos de instrucciones
máquina) y ejecuta inmediatamente estas actividades. El BASIC, por ejemplo, fue un lenguaje interpretado bas-
tante popular. Los intérpretes de BASIC tradicionales traducen y ejecutan una línea cada vez, y después olvidan la
línea traducida. Esto los hace lentos debido a que deben volver a traducir cualquier código que se repita. BASIC
también ha sido compilado para ganar en velocidad. La mayoría de los intérpretes modernos, como los de Python,
traducen el programa entero en un lenguaje intermedio que es ejecutable por un intérprete mucho más rápido 1 .
Los intérpretes tienen muchas ventajas. La transición del código escrito al código ejecutable es casi inmediata,
y el código fuente está siempre disponible, por lo que el intérprete puede ser mucho más específico cuando ocurre
un error. Los beneficios que se suelen mencionar de los intérpretes es la facilidad de interacción y el rápido
desarrollo (pero no necesariamente ejecución) de los programas.
Los lenguajes interpretados a menudo tienen severas limitaciones cuando se construyen grandes proyectos
1 Los límites entre los compiladores y los intérpretes tienden a ser difusos, especialmente con Python, que tiene muchas de las caractéristicas
y el poder de un lenguaje compilado pero también tiene parte de las ventajas de los lenguajes interpretados.

57

Capítulo 2. Construir y usar objetos

(Python parece ser una excepción). El intérprete (o una versión reducida) debe estar siempre en memoria para
ejecutar el código e incluso el intérprete más rápido puede introducir restricciones de velocidad inaceptables. La
mayoría de los intérpretes requieren que todo el código fuente se les envíe de una sola vez. Esto no sólo introduce
limitaciones de espacio, sino que puede causar errores difíciles de detectar si el lenguaje no incluye facilidades
para localizar el efecto de las diferentes porciones de código.

2.1.2. Compiladores
Un compilador traduce el código fuente directamente a lenguaje ensamblador o instrucciones máquina. El
producto final suele ser uno o varios ficheros que contienen código máquina. La forma de realizarlo suele ser un
proceso que consta de varios pasos. La transición del código escrito al código ejecutable es significativamente más
larga con un compilador.
Dependiendo de la perspicacia del escritor del compilador, los programas generados por un compilador tienden
a requerir mucho menos espacio para ser ejecutados, y se ejecutan mucho más rápido. Aunque el tamaño y la
velocidad son probablemente las razones más citadas para usar un compilador, en muchas situaciones no son las
más importantes. Algunos lenguajes (como el C) están diseñados para admitir trozos de programas compilados
independientemente. Estas partes terminan combinando en un programa ejecutable final mediante una herramienta
llamada enlazador (linker). Este proceso se conoce como compilación separada.
La compilación separada tiene muchos beneficios. Un programa que, tomado de una vez, excedería los límites
del compilador o del entorno de compilación puede ser compilado por piezas. Los programas se pueden ser con-
struir y probar pieza a pieza. Una vez que una parte funciona, se puede guardar y tratarse como un bloque. Los
conjuntos de piezas ya funcionales y probadas se pueden combinar en librerías para que otros programadores
puedan usarlos. Como se crean piezas, la complejidad de las otras piezas se mantiene oculta. Todas estas carac-
terísticas ayudan a la creación de programas grandes, 2 .
Las características de depuración del compilador han mejorado considerablemente con el tiempo. Los primeros
compiladores simplemente generaban código máquina, y el programador insertaba sentencias de impresión para
ver qué estaba ocurriendo, lo que no siempre era efectivo. Los compiladores modernos pueden insertar información
sobre el código fuente en el programa ejecutable. Esta información se usa por poderosos depuradores a nivel de
código que muestran exactamente lo que pasa en un programa rastreando su progreso mediante su código fuente.
Algunos compiladores solucionan el problema de la velocidad de compilación mediante compilación en memo-
ria. La mayoría de los compiladores trabajan con ficheros, leyéndolos y escribiéndolos en cada paso de los procesos
de compilación. En la compilación en memoria el compilador se mantiene en RAM. Para programas pequeños,
puede parecerse a un intérprete.

2.1.3. El proceso de compilación
Para programar en C y en C++, es necesario entender los pasos y las herramientas del proceso de compilación.
Algunos lenguajes (C y C++, en particular) empiezan la compilación ejecutando un preprocesador sobre el código
fuente. El preprocesador es un programa simple que sustituye patrones que se encuentran en el código fuente con
otros que ha definido el programador (usando las directivas de preprocesado). Las directivas de preprocesado se
utilizan para ahorrar escritura y para aumentar la legilibilidad del código (posteriormente en este libro, aprenderá
cómo el diseño de C++ desaconseja en gran medida el uso del preprocesador, ya que puede causar errores sutiles).
El código preprocesado se suele escribir en un fichero intermedio.
Normalmente, los compiladores hacen su trabajo en dos pasadas. La primera pasada consiste en analizar
sintácticamente el código generado por el preprocesador. El compilador trocea el código fuente en pequeñas partes
y lo organiza en una estructura llamada árbol. En la expresión FIXME:“A+B”, los elementos “A”, “+”, “B” son
hojas del árbol.
A menudo se utiliza un optimizador global entre el primer y el segundo paso para producir código más pequeño
y rápido.
En la segunda pasada, el generador de código recorre el árbol sintáctico y genera lenguaje ensamblador o
código máquina para los nodos del árbol. Si el generador de código crea lenguaje ensamblador, entonces se
debe ejecutar el programa ensamblador. El resultado final en ambos casos es un módulo objeto (un fichero que
típicamente tiene una extensión de .o o .obj. A veces se utiliza un optimizador de mirilla en esta segunda pasada

2 Python vuelve a ser una excepción, debido a que permite compilación separada.

58

2.2. Herramientas para compilación modular

para buscar trozos de código que contengan sentencias redundantes de lenguaje ensamblador.
Usar la palabra “objeto” para describir pedazos de código máquina es un hecho desafortunado. La palabra
comenzó a usarse antes de que la programación orientada a objetos tuviera un uso generalizado. “Objeto” significa
lo mismo que “FIXME:meta” en este contexto, mientras que en la programación orientada a objetos significa “una
cosa con límites”.
El enlazador combina una lista de módulos objeto en un programa ejecutable que el sistema operativo puede
cargar y ejecutar. Cuando una función en un módulo objeto hace una referencia a una función o variable en otro
módulo objeto, el enlazador resuelve estas referencias; se asegura de que todas las funciones y los datos externos
solicitados durante el proceso de compilación existen realmente. Además, el enlazador añade un módulo objeto
especial para realizar las actividades de inicialización.
El enlazador puede buscar en unos archivos especiales llamados librerías para resolver todas sus referencias.
Una librería contiene una colección de módulos objeto en un único fichero. Una librería se crea y mantiene por un
programa conocido como bibliotecario (librarian).

Comprobación estática de tipos
El compilador realiza una comprobación de tipos durante la primera pasada. La comprobación de tipos asegura
el correcto uso de los argumentos en las funciones y previene muchos tipos de errores de programación. Como
esta comprobación de tipos ocurre se hace la compilación y no cuando el programa se está ejecutado, se conoce
como comprobación estática de tipos.
Algunos lenguajes orientados a objetos (Java por ejemplo) realizan comprobaciones en tiempo de ejecución
(comprobación dinámica de tipos). Si se combina con la estática, la comprobación dinámica es más potente que
sólo la estática. Sin embargo, añade una sobrecarga a la ejecución del programa.
C++ usa la comprobación estática de tipos debido a que el lenguaje no puede asumir ningún soporte particular
durante la ejecución. La comprobación estática de tipos notifica al programador malos usos de los tipos durante la
compilación, y así maximiza la velocidad de ejecución. A medida que aprenda C++, comprobará que la mayoría
de las decisiones de diseño del lenguaje están tomadas en favor de la mejora del rendimiento, motivo por el cual C
es famoso en la programación orientada a la producción.
Se puede deshabilitar la comprobación estática de tipos en C++, e incluso permite al programador usar su
propia comprobación dinámica de tipos - simplemente necesita escribir el código.

La compilación modular es particularmente importante cuando se construyen grandes proyectos. En C y en
C++, un programa se puede crear en pequeñas piezas, manejables y comprobables de forma independiente. La
herramienta más importante para dividir un programa en piezas más pequeñas es la capacidad de crear subrutinas o
subprogramas que tengan un nombre que las identifique. En C y en C++, estos subprogramas se llamana funciones,
que son las piezas de código que se pueden almacenar en diferentes ficheros, permitiendo la compilación separada.
Dicho de otra forma, una función es la unidad atómica de código, debido a que no se puede tener una parte de una
función en un fichero y el resto en otro (aunque los ficheros pueden contener más de una función).
Cuando se invoca una función, se le suelen pasar una serie de argumentos, que son valores que desea que la
función utilice durante su ejecución. Cuando la función termina, normalmente devuelve un valor de retorno, que
equivale al resultado. También es posible crear funciones que no tengan ni argumentos ni valor de retorno.
Para crear un programa con múltiples ficheros, las funciones de un fichero deben acceder a las funciones y
los datos de otros ficheros. Cuando se compila un fichero, el compilador de C o C++ debe conocer las funciones
y los datos de los otros ficheros, en particular sus nombres y su uso apropiado. El compilador asegura que las
funciones y los datos son usados correctamente. El proceso de "decirle al compilador" los nombres de las funciones
externas y los datos que necesitan es conocido como declaración. Una vez declarada una función o una variable,
el compilador sabe cómo comprobar que la función se utiliza adecuadamente.

2.2.1. Declaraciones vs definiciones
Es importante comprender la diferencia entre declaraciones y definiciones porque estos términos se usarán de
forma precisa en todo el libro. Básicamente todos los programas escritos en C o en C++ requieren declaraciones.
Antes de poder escribir su primer programa, necesita comprender la manera correcta de escribir una declaración.

59


Una declaración presenta un nombre -identificador- al compilador. Le dice al compilador “Esta función o esta
variable existe en algún lugar, y éste es el aspecto que debe tener”. Una definición, sin embargo, dice: “Crea esta
variable aquí” o “Crea esta función aquí”. Eso reserva memoria para el nombre. Este significado sirve tanto para
una variable que para una función; en ambos casos, el compilador reserva espacio en el momento de la definición.
Para una variable, el compilador determina su tamaño y reserva el espacio en memoria para contener los datos de
la variable. Para una función, el compilador genera el código que finalmente ocupará un espacio en memoria.
Se puede declarar una variable o una función en muchos sitios diferentes, pero en C o en C++ sólo se puede
definir una vez (a se conoce a veces como Regla de Definición Única (ODR) 3 . Cuando el enlazador une todos los
módulos objeto, normalmente se quejará si encuentra más de una definición para la misma función o variable.
Una definición puede ser también una declaración. Si el compilador no ha visto antes el nombre x y hay
una definición int x;, el compilador ve el nombre también como una declaración y asigna memoria al mismo
tiempo.

Sintaxis de declaración de funciones
La declaración de una función en C y en C++ consiste en escribir el nombre de la función, los tipos de argu-
mentos que se pasan a la función, y el valor de retorno de la misma. Por ejemplo, aquí tenemos la declaración de
una función llamada func1() que toma dos enteros como argumentos (en C/C++ los enteros se denotan con la
palabra reservada int) y que devuelve un entero:

int func1(int, int);

La primera palabra reservada es el valor de retorno: int. Los argumentos están encerrados entre paréntesis
después del nombre de la función en el orden en que se utilizan. El punto y coma indica el final de la sentencia; en
este caso le dice al compilador “esto es todo - ¡aquí no está la definición de la función!”.
Las declaraciones en C y C++ tratan de mimetizar la forma en que se utilizará ese elemento. Por ejemplo, si a
es otro entero la función de arriba se debería usar de la siguiente manera:

a = func1(2, 3);

Como func1() devuelve un entero, el compilador de C/C++ comprobará el uso de func1() para asegurarse
que a puede aceptar el valor devuelto y que los argumentos son válidos.
Los argumentos de las declaraciones de funciones pueden tener nombres. El compilador los ignora pero pueden
ser útilies como nemotécnicos para el usuario. Por ejemplo, se puede declarar func1() con una apariencia
diferente pero con el mismo significado:

int func1(int length, int width);

Una puntualización
Existe una diferencia significativa entre C y el C++ para las funciones con lista de argumentos vacía. En C, la
declaración:

int func2();

significa “una funcion con cualquier número y tipo de argumentos”, lo cual anula la comprobación de tipos.
En C++, sin embargo, significa “una función sin argumentos”.

Definición de funciones
La definición de funciones se parece a la declaración excepto en que tienen cuerpo. Un cuerpo es un conjunto
de sentencias encerradas entre llaves. Las llaves indican el comienzo y el final del código. Para dar a func1()
una definición con un cuerpo vacío (un cuerpo que no contiene código), escriba:
3 one definition rule

60


int func1(int ancho, int largo) {}

Note que en la definición de la función las llaves sustituyen el punto y coma. Como las llaves contienen una
sentencia o grupo de sentencias, no es necesario un punto y coma. Tenga en cuenta además que los argumentos en
la definición de la función deben nombres si los quiere usar en el cuerpo de la función (como aquí no se usan, son
opcionales).

Sintaxis de declaración de variables
El significado atribuido a la frase “declaración de variables” históricamente ha sido confuso y contradictorio,
y es importante que entienda el significado correcto para poder leer el código correctamente. Una declaración de
variable dice al compilador cómo es la variable. Dice al compilador, “Sé que no has visto este nombre antes, pero
te prometo que existe en algún lugar, y que es una variable de tipo X”.
En una declaración de función, se da un tipo (el valor de retorno), el nombre de la función, la lista de argumen-
tos, y un punto y coma. Con esto el compilador ya tiene suficiente información para saber cómo será la función.
Por inferencia, una declaración de variable consistirá en un tipo seguido por un nombre. Por ejemplo:

int a;

podría declarar la variable a como un entero usando la lógica usada anteriormente. Pero aquí está el conflicto:
existe suficiente información en el código anterior como para que el compilador pueda crear espacio para un entero
llamado a y es exactamente lo que ocurre. Para resolver el dilema, fue necesaria una palabra reservada en C y C++
para decir “Esto es sólo una declaración; esta variable estará definida en algún otro lado”. La palabra reservada es
extern que puede significar que la definición es externa al fichero, o que la definición se encuentra después en
este fichero.
Declarar una variable sin definirla implica usar la palabra reservada extern antes de una descripción de la
variable, como por ejemplo:

extern int a;

extern también se puede aplicar a la declaración de funciones. Para func1() sería algo así:

extern int func1(int length, int width);

Esta sentencia es equivalente a las declaraciones anteriores para func1() . Como no hay cuerpo de función,
el compilador debe tratarla como una declaración de función en lugar de como definición. La palabra reservada
extern es bastante supérflua y opcional para la declaración de funciones. Probablemente sea desafortunado que
los diseñadores de C no obligaran al uso de extern para la declaración de funciones; hubiera sido más consistente
y menos confuso (pero hubiera requerido teclear más, lo cual probablemente explica la decisión).
Aquí hay algunos ejemplos más de declaraciones:

//: C02:Declare.cpp
// From Thinking in C++, 2nd Edition
// Available at http://www.BruceEckel.com
// (c) Bruce Eckel 2000
// Copyright notice in Copyright.txt
// Declaration & definition examples
extern int i; // Declaration without definition
extern float f(float); // Function declaration

float b; // Declaration & definition
float f(float a) { // Definition
return a + 1.0;
}

61


int i; // Definition
int h(int x) { // Declaration & definition
return x + 1;
}

int main() {
b = 1.0;
i = 2;
f(b);
h(i);
}

En la declaración de funciones, los identificadores de los argumentos son opcionales. En la definición son
necesarios (los identificadores se requieren solamente en C, no en C++).

Incluir ficheros de cabecera
La mayoría de las librerías contienen un número importante de funciones y variables. Para ahorrar trabajo y
asegurar la consistencia cuando se hacen declaraciones externas para estos elementos, C y C++ utilizan un artefacto
llamado fichero de cabecera. Un fichero de cabecera es un fichero que contiene las declaraciones externas de una
librería; convencionalmente tiene un nombre de fichero con extensión .h, como headerfile.h (no es difícil
encontrar código más antiguo con extensiones diferentes, como .hxx o .hpp, pero es cada vez más raro).
El programador que crea la librería proporciona el fichero de cabecera. Para declarar las funciones y variables
externas de la librería, el usuario simplemente incluye el fichero de cabecera. Para ello se utiliza la directiva de
preprocesado #include. Eso le dice al preprocesador que abra el fichero de cabecera indicado e incluya el
contenido en el lugar donde se encuentra la sentencia #include. Un #include puede indicar un fichero de dos
maneras: mediante paréntesis angulares ( < > ) o comillas dobles.
Los ficheros entre paréntesis angulares, como:

#include <header>

hacen que el preprocesador busque el fichero como si fuera particular a un proyecto, aunque normalmente hay
un camino de búsqueda que se especifica en el entorno o en la línea de comandos del compilador. El mecanismo
para cambiar el camino de búsqueda (o ruta) varía entre maquinas, sistemas operativos, e implementaciones de
C++ y puede que requiera un poco de investigación por parte del programador.
Los ficheros entre comillas dobles, como:

#include "header"

le dicen al preprocesador que busque el fichero en (de acuerdo a la especificación) “un medio de definición
de implementación”, que normalmente significa buscar el fichero de forma relativa al directorio actual. Si no lo
encuentra, entonces la directiva se preprocesada como si tuviera paréntesis angulares en lugar de comillas.
Para incluir el fichero de cabecera iostream, hay que escribir:

#include <iostream>

El preprocesador encontrará el fichero de cabecera iostream (a menudo en un subdirectorio llamado “in-
clude”) y lo incluirá.

Formato de inclusión del estándar C++
A medida que C++ evolucionaba, los diferentes fabricantes de compiladores elegían diferentes extensiones
para los nombres de ficheros. Además, cada sistema operativo tiene sus propias restricciones para los nombres de
ficheros, en particular la longitud. Estas características crearon problemas de portabilidad del código fuente. Para
limar estos problemas, el estándar usa un formato que permite los nombres de ficheros más largos que los famosos

62


ocho caracteres y permite eliminar la extensión. Por ejemplo en vez de escribir iostream.h en el estilo antiguo,
que se asemejaría a algo así:

#include <iostream.h>

ahora se puede escribir:

#include <iostream>

El traductor puede implementar la sentencia del include de tal forma que se amolde a las necesidades de un
compilador y sistema operativo particular, aunque sea necesario truncar el nombre y añadir una extensión. Evi-
dentemente, también puede copiar las cabeceras que ofrece el fabricante de su compilador a otras sin extensiones
si quiere usar este nuevo estilo antes de que su fabricante lo soporte.
Las librerías heredadas de C aún están disponibles con la extensión tradicional “.h”. Sin embargo, se pueden
usar con el estilo de inclusión más moderno colocando una “c” al nombre. Es decir:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

Se transformaría en:

#include <cstdio>
#include <cstdlib>

Y así para todas cabeceras del C Estándar. Eso proporciona al lector una distinción interesante entre el uso de
librerías C versus C++.
El efecto del nuevo formato de include no es idéntico al antiguo: usar el “.h” da como resultado una versión
más antigua, sin plantillas, y omitiendo el “.h” le ofrece la nueva versión con plantillas. Normalmente podría
tener problemas si intenta mezclar las dos formas de inclusión en un mismo programa.

2.2.2. Enlazado
El enlazador (linker) agrupa los módulos objeto (que a menudo tienen extensiones como .o ó .obj), gener-
ados por el compilador, en un programa ejecutable que el sistema operativo puede cargar y ejecutar. Es la última
fase del proceso de compilación.
Las características del enlazador varían de un sistema a otro. En general, simplemente se indican al enlazador
los nombres de los módulos objeto, las librerías que se desean enlazar y el nombre del ejecutable de salida. Algunos
sistemas requieren que sea el programador el que invoque al enlazador, aunque en la mayoría de los paquetes de
C++ se llama al enlazador a través del compilador. En muchas situaciones, de manera transparente.
Algunos enlazadores antiguos no buscaban ficheros objeto más de una vez y buscaban en la lista que se les
pasaba de izquierda a derecha. Esto significa que el orden de los ficheros objeto y las librerías puede ser importante.
Si se encuentra con algún problema misterioso que no aparece hasta el proceso de enlazado, una posible razón es
el orden en el que se indican los ficheros al enlazador.

2.2.3. Uso de librerías
Ahora que ya conoce la terminología básica, puede entender cómo utilizar una librería. Para usarla:

1. Se incluye el fichero de cabecera de la librería.

2. Se usan las funciones y las variables de la librería.

3. Se enlaza la librería junto con el programa ejecutable.

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Estos pasos también se aplican cuando los módulos objeto no se combinan para formar una librería. Incluir el
fichero cabecera y enlazar los módulos objeto es la base para la compilación separada en C y en C++.

Cómo busca el enlazador una librería
Cuando se hace una refencia externa a una función o una variable en C o C++, al enlazador, una vez encontrada
esta referencia, puede hacer dos cosas. Si todavía no ha encontrado la definición de la función o variable, añade el
identificador a su lista de “referencias no resueltas”. Si el enlazador ya había encontrado la definición, se resuelve
la referencia.
Si el enlazador no puede encontrar la definición en la lista de módulos objeto, busca en las librerías. Las
librerías tienen algún tipo de indexación para que el enlazador no necesite buscar en todos los módulos objeto en
la librería - solamente mira en el índice. Cuando el enlazador encuentra una definición en una librería, el módulo
objeto entero, no sólo la definición de la función, se enlaza al programa ejecutable. Dese cuenta que no se enlaza la
librería completa, tan solo el módulo objeto de la librería que contiene la definición que se necesita (de otra forma
los programas se volverían innecesariamente largos). Si se desea minimizar el tamaño del programa ejecutable,
se debería considerar poner una única función en cada fichero fuente cuando se construyan librerías propias. Esto
requiere más trabajo de edición, 4 pero puede ser muy útil para el usuario.
Debido a que el enlazador busca los ficheros en el orden que se le dan, se puede prevenir el uso de una función
de una librería insertando un fichero con su propia función, usando el mismo nombre de función, en la lista antes de
que aparezca el nombre de la librería. Cuando el enlazador resuelva cualquier referencia a esa función encontrando
la función antes de buscar en la librería, se utilizará su función en lugar de la que se encuentra en la librería. Eso
también puede ser una fuente de errores, y es la clase de cosas que se puede evitar usando los espacios de nombres
(namespaces) de C++.

Añadidos ocultos
Cuando se crea un programa ejecutable en C/C++, ciertos elementos se enlazan en secreto. Uno de estos
elementos es el módulo de arranque, que contiene rutinas de inicialización que deben ejecutarse cada vez que
arranca un programa C o C++. Estas rutinas preparan la pila e inicializan ciertas variables del programa.
El enlazador siempre busca la librería estándar para las versiones compiladas de cualquier función “estándar”
llamada en el programa. Debido a que se busca siempre en la librería estándar, se puede usar cualquier cosa de esta
librería simplemente añadiendo a su programa la cabecera apropiada; no necesita indicar dónde hay que buscar la
librería estándar. Las funciones de flujo de entrada-salida (iostream), por ejemplo, están en la Librería Estándar de
C++. Para usarla, sólo debe incluir el fichero de cabecera <iostream>.
Si se está usando una librería, se debe añadir explícitamente su nombre de ésta a la lista de ficheros manejados
por el enlazador.

Uso de librerías C plano
Aunque esté escribiendo código en C++, nada le impide usar librerías de C. De hecho, toda la librería de C está
incluida por defecto en el C++ Estándar. Hay una cantidad tremenda de trabajo ya realizado en esas librerías que
le pueden ahorrar un montón de tiempo.
Este libro usará la librería Estándar de C++ cuando sea necesario (y por lo tanto la de C), pero sólo se utilizarán
funciones de la librería estándar, para asegurar la portabilidad de los programas. En los pocos casos en los que
las funciones no sean de C++ estándar, se intentará que sean funciones compatibles con POSIX. POSIX es un
estándar basado en el esfuerzo por conseguir la estandarización de Unix, que incluye funciones que van más allá
del ámbito de las librerías de C++. Normalmente puede esperar encontrar funciones POSIX en plataformas Unix
(en particular, GNU/Linux), y a menudo en sistemas DOS/Windows. Por ejemplo, si está usando hilos (threads)
será mejor usar la librería de hilos compatible con POSIX ya que su código será más fácil de entender, portar y
mantener (y la librería de hilos usará los servicios que ofrece el sistema operativo, si es que están soportados).

4 Yo le recomendaría usar Perl o Python para automatizar estas tareas como parte de su proceso de empaquetamiento de librerías (ver

www.Perl.org ó www.Python.org).

64

2.3. Su primer programa en C++

Ahora ya tiene suficientes conocimientos para crear y compilar un programa. Este programa usará las clases
de flujo de entrada-salida (iostream) del C++ estándar. iostream es capaz de leer y escribir en ficheros o en
la entrada y salida estándar (que suele ser la consola, pero que puede ser redirigida a ficheros o dispositivos). En
este programa simple, se usa un objeto stream (flujo) para imprimir un mensaje en pantalla.

2.3.1. Uso de las clases iostream
Para declarar las funciones y los datos externos que contenga la clase iostream hay que incluir el fichero de
cabecera de la siguiente manera:

#include <iostream>

El primer programa usa el concepto de salida estándar, que significa “un lugar de propósito general, al que se le
pueden enviar cosas”. Verá otros ejemplos que utilizan la salida estándar de otras formas, pero aquí simplemente
usaremos la consola. El paquete iostream define una variable (un objeto) llamado cout de forma automática
que es capaz de enviar todo tipo de datos a la salida estándar.
Para enviar datos a la salida estándar, se usa el operador <<.Los programadores de C lo conocen como operador
de “desplazamiento a la izquierda”, que se explicará en el siguiente capítulo. Baste decir que el desplazamiento a
la izquierda no tiene nada que ver con la salida. Sin embargo, C++ permite que los operadores sean sobrecargados.
Cuando se sobrecarga un operador, se le da un nuevo significado siempre que dicho operador se use con un objeto
de determinado tipo. Con los objetos de iostream, el operador << significa “enviar a”. Por ejemplo:

cout << "¿Qué tal?";

envía la cadena “¿Qué tal?” al objeto llamado cout (que es un diminutivo de “console output” (salida por
consola).
De momento ya hemos visto suficiente sobrecarga de operadores como para poder empezar. El Capítulo 12
cubre la sobrecarga de operadores con detalle.

2.3.2. Espacios de nombres
Como se menciona en el Capítulo 1, uno de los problemas del lenguaje C es que “nos quedamos sin nombres”
para funciones e identificadores cuando los programas llegan a ser de cierto tamaño. Por supuesto que realmente
no nos quedamos sin nombres; aunque se hace más difícil pensar en nombres nuevos después de un rato. Y todavía
más importante, cuando un programa alcanza cierto tamaño es normal fragmentarlo en trozos más pequeños cada
uno de los cuales es mantenido por diferentes personas o grupos. Como C sólo tiene un ruedo para lidiar con
todos los identificadores y nombres de función, trae como consecuencia que todos los desarrolladores deben tener
cuidado de no usar accidentalmente los mismos nombres en situaciones en las que pueden ponerse en conflicto.
Esto se convierte en una pérdida de tiempo, se hace tedioso y en último término, es más caro.
El C++ Estándar tiene un mecanismo para impedir estas colisiones: la palabra reservada namespace (espacio
de nombres). Cada conjunto de definiciones de una librería o programa se “envuelve” en un espacio de nombres,
y si otra definición tiene el mismo nombre, pero está en otro espacio de nombres, entonces no se produce colisión.
El espacio de nombres es una herramienta útil y conveniente, pero su presencia implica que debe saber usarla
antes de escribir un programa. Si simplemente escribe un fichero de cabecera y usa algunas funciones u objetos de
esa cabecera, probablemente reciba extraños mensajes cuando compile el programa, debido a que el compilador
no pueda encontrar las declaraciones de los elementos del fichero de cabecera. Después de ver este mensaje un
par de veces se le hará familiar su significado (que es: Usted ha incluido el fichero de cabecera pero todas las
declaraciones están sin un espacio de nombres y no le dijo al compilador que quería usar las declaraciones en ese
espacio de nombres).
Hay una palabra reservada que le permite decir “quiero usar las declaraciones y/o definiciones de este espacio
de nombres”. Esa palabra reservada, bastante apropiada por cierto, es using. Todas las librerías de C++ Estándar
están incluidas en un único espacio de nombres, que es std (por “standard”). Como este libro usa la librería

65


estándar casi exclusivamente, verá la siguiente directiva using en casi todos los programas.

using namespace std;

Esto significa que quiere usar todos los elementos del espacio de nombres llamado std. Después de esta
sentencia, ya no hay que preocuparse de si su componente o librería particular pertenece a un espacio de nombres,
porque la directiva using hace que el espacio de nombres esté disponible para todo el fichero donde se escribió
la directiva using.
Exponer todos los elementos de un espacio de nombres después de que alguien se ha molestado en ocultarlos,
parece contraproducente, y de hecho, el lector deberá tener cuidado si considera hacerlo (como aprenderá más
tarde en este libro). Sin embargo, la directiva using expone solamente los nombres para el fichero actual, por lo
que no es tan drástico como suena al principio. (pero pienselo dos veces antes de usarlo en un fichero cabecera,
eso es temerario).
Existe una relación entre los espacios de nombres y el modo en que se incluyes los ficheros de cabecera. Antes
de que se estandarizara la nueva forma de inclusión de los ficheros cabecera (sin el “.h” como en <iostream>),
la manera típica de incluir un fichero de cabecera era con el “.h” como en <iostream.h>. En esa época los
espacios de nombres tampoco eran parte del lenguaje, por lo que para mantener una compatibilidad hacia atrás con
el código existente, si se escribía:

#include <iostream.h>

En realidad, significaba:

#include <iostream>

Sin embargo en este libro se usará la forma estándar de inclusión (sin el “.h”) y haciendo explícita la directiva
using.
Por ahora, esto es todo lo que necesita saber sobre los espacios de nombres, pero el Capítulo 10 cubre esta
materia en profundidad.

2.3.3. Fundamentos de la estructura de los programa
Un programa C o C++ es una colección de variables, definiciones de función, y llamada a funciones. Cuando
el programa arranca, ejecuta el código de inicialización y llama a una función especial, “main()”, que es donde
debe colocarse el código principal del programa.
Como se mencionó anteriormente, una definición de función consiste en un valor de retorno (que debe ser
especificarse obligatoriamente C++), un nombre de función, una lista de argumentos, y el código de la función
entre llaves. Aquí hay un ejemplo de definición de función:

int funcion() {
// Código de la función aquí (esto es un comentario)
}

La función de arriba tiene una lista vacía de argumentos y un cuerpo que contiene únicamente un comentario.
Puede haber varios pares de llaves en la definición de una función, pero siempre debe haber al menos dos que
envuelvan todo el cuerpo de la función. Como main() es una función, debe seguir esas reglas. En C++, main()
siempre devuelve un valor de tipo int (entero).
C y C++ son lenguajes de formato libre. Con un par de excepciones, el compilador ignora los espacios en
blanco y los saltos de línea, por lo que hay que determinar el final de una sentencia. Las sentencias están delimitadas
por punto y coma.
Los comentarios en C empiezan con /* y finalizan con */. Pueden incluir saltos de línea. C++ permite este

66


estilo de comentarios y añade la doble barra inclinada: //. La // empieza un comentario que finaliza con el salto
de línea. Es más útil que /* */ y se usa ampliamente en este libro.

2.3.4. “Hello, World!”
Y por fin, el primer programa:

//: C02:Hello.cpp
// Saying Hello with C++
#include <iostream> // Stream declarations

int main() {
cout << "Hello, World! I am "
<< 8 << " Today!" << endl;
}

El objeto cout maneja una serie de argumentos por medio de los operadores <<, que imprime los argumentos
de izquierda a derecha. La función especial endl provoca un salto de línea. Con los iostreams se puede encadenar
una serie de argumentos como aquí, lo que hace que se una clase fácil de usar.
En C, el texto que se encuentra entre comillas dobles se denomina “cadena” (string). Sin embargo, la librería
Estándar de C++ tiene una poderosa clase llamada string para manipulación de texto, por lo que usaremos el
término más preciso array de caracteres para el texto que se encuentre entre dobles comillas.
El compilador pide espacio de memoria para los arrays de caracteres y guarda el equivalente ASCII para cada
caracter en este espacio. El compilador finaliza automáticamente este array de caracteres añadiendo el valor 0 para
indicar el final.
Dentro del array de caracteres, se pueden insertar caracteres especiales usando las secuencias de escape. Con-
sisten en una barra invertida () seguida de un código especial. por ejemplo n significa salto de línea. El manual
del compilador o la guía concreta de C ofrece una lista completa de secuencia; entre otras se incluye: t (tabu-
lador), (barra invertida), y b (retroceso).
Tenga en cuenta que la sentencia puede continuar en otras líneas, y la sentencia completa termina con un punto
y coma.
Los argumentos de tipo array de caracteres y los números constantes están mezclados en la sentencia cout
anterior. Como el operador << está sobrecargado con varios significados cuando se usa con cout, se pueden
enviar distintos argumentos y cout se encargará de mostrarlos.
A lo largo de este libro notará que la primera línea de cada fichero es un comentario (empezando normalmente
con //), seguido de dos puntos, y la última línea de cada listado de código acaba con un comentario seguido de
“/-”. Se trata de una una técnica que uso para extraer fácilmente información de los ficheros fuente (el programa
que lo hace se puede encontrar en el Volumen 2 de este libro, en www.BruceEckel.com). La primera línea también
tiene el nombre y localización del fichero, por lo que se puede localizar fácilmente en los fichero de código fuente
dele libro (que también se puede descargar de www.BruceEckel.com).

2.3.5. Utilizar el compilador
Después de descargar y desempaquetar el código fuente del libro, busque el programa en el subdirectorio CO2.
Invoque el compilador con Hello.cpp como parámetro. La mayoría de los compiladores le abstraen de todo
el proceso si el programa consta de un único fichero. Por ejemplo, para usar el compilador GNU C++ (que está
disponible en Internet), escriba:

g++ Hello.cpp

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Otros compiladores tendrán una sintaxis similar aunque tendrá que consultar la documentación para conocer
los detalles particulares.

2.4. Más sobre iostreams
Hasta ahora sólo ha visto los aspectos más rudimentarios de las clases iostream. El formateo de salida
que permiten los iostreams también incluyen características como el formateo de números en decimal, octal, y
hexadecimal. Aquí tiene otro ejemplo del uso de los iostreams:

//: C02:Stream2.cpp
// More streams features
#include <iostream>

int main() {
// Specifying formats with manipulators:
cout << "a number in decimal: "
<< dec << 15 << endl;
cout << "in octal: " << oct << 15 << endl;
cout << "in hex: " << hex << 15 << endl;
cout << "a floating-point number: "
<< 3.14159 << endl;
cout << "non-printing char (escape): "
<< char(27) << endl;
}

Este ejemplo muestra cómo la clase iostreams imprime números en decimal, octal, y hexadecimal usando
manipuladores (los cuales no imprimen nada, pero cambian el estado del ﬂujo de salida). El formato de los números
en punto ﬂotante lo determina automáticamente el compilador. Además, cualquier se puede enviar cualquier
caracter a un objeto stream usando un molde (cast) a char (un char es un tipo de datos que manipula un sólo
caracter). Este molde parece una llamada a función: char(), devuelve un valor ASCII. En el programa de arriba,
el char(27) envía un “escape” a cout.

2.4.1. Concatenar vectores de caracteres
Una característica importante del preprocesador de C es la concatenación de arrays de caracteres. Esta car-
acterística se usa en algunos de los ejemplos de este libro. Si se colocan juntos dos arrays de caracteres entre-
comillados, sin signos de puntuación entre ellos, el compilador los pegará en un único array de caracteres. Esto es
particularmente útil cuando los listados de código tienen restricciones de anchura.

//: C02:Concat.cpp
// Character array Concatenation
#include <iostream>

int main() {
cout << "This is far too long to put on a "
"single line but it can be broken up with "
"no ill effectsnas long as there is no "
"punctuation separating adjacent character "

68

2.4. Más sobre iostreams

"arrays.n";
}

Al principio, el código de arriba puede parecer erróneo porque no está el ya familiar punto y coma al final de
cada línea. Recuerde que C y C++ son lenguajes de formato libre, y aunque normalmente verá un punto y coma al
final de cada línea, el requisito real es que haya un punto y coma al final de cada sentencia, por lo que es posible
encontrar una sentencia que ocupe varias líneas.

2.4.2. Leer de la entrada
Las clases iostream proporcionan la habilidad de leer de la entrada. El objeto usado para la entrada estándar
es cin (de “console input”). cin normalmente espera la entrada de la consola, pero esta entrada se puede redirigir
desde otras fuentes. Un ejemplo de redirección se muestra más adelante en este capítulo.
El operador que usa iostream con el objeto cin es >>. Este operador espera como parámetro algún tipo
de entrada. Por ejemplo, si introduce un parámetro de tipo entero, él espera un entero de la consola. Aquí hay un
ejemplo:

//: C02:Numconv.cpp
// Converts decimal to octal and hex
#include <iostream>

int main() {
int number;
cout << "Enter a decimal number: ";
cin >> number;
cout << "value in octal = 0"
<< oct << number << endl;
cout << "value in hex = 0x"
<< hex << number << endl;
}

Este programa convierte un número introducido por el usuario en su representación octal y hexadecimal.

2.4.3. Llamar a otros programas
Mientras que el modo típico de usar un programa que lee de la entrada estándar y escribe en la salida estándar
es dentro de un shell script Unix o en un fichero batch de DOS, cualquier programa se puede llamar desde dentro
de un programa C o C++ usando la llamada a la función estándar system() que está declarada en el fichero de
cabecera <cstdlib>:.

//: C02:CallHello.cpp
// Call another program
#include <cstdlib> // Declare "system()"

int main() {
system("Hello");
}

69


Para usar la función system(), hay que pasarle un array de caracteres con la línea de comandos que se quiere
ejecutar en el prompt del sistema operativo. Puede incluir los parámetros que utilizaría en la línea de comandos,
y el array de caracteres se puede fabricar en tiempo de ejecución (en vez de usar un array de caracteres estático
como se mostraba arriba). El comando se ejecuta y el control vuelve al programa.
Este programa le muestra lo fácil que es usar C plano en C++; sólo incluya la cabecera y utilice la función. Esta
compatibilidad ascendente entre el C y el C++ es una gran ventaja si está aprendiendo C++ y ya tenía conocimientos
de C.

2.5. Introdución a las cadenas
Un array de caracteres puede ser bastante útil, aunque está bastante limitado. Simplemente son un grupo de
caracteres en memoria, pero si quiere hacer algo útil, debe manejar todos los pequeños detalles. Por ejemplo,
el tamaño de un array de caracteres es ﬁjo en tiempo de compilación. Si tiene un array de caracteres y quiere
añadirle más caracteres, tendrá que saber mucho sobre ellos (incluso manejo dinámico de memoria, copia de
array de caracteres, y concatenación) antes de conseguir lo que desea. Esta es exactamente la clase de cosas que
desearíamos que hiciera un objeto por nosotros.
La clase string (cadena) del C++ Estándar ha sido diseñada para que se encargue y oculte las manipulaciones
de bajo nivel de los arrays de caracteres que antes tenía que realizar el programador de C. Estas manipulaciones
han sido una fuente de constantes pérdidas de tiempo y errores desde los orígenes del lenguaje C. Aunque hay
un capítulo entero dedicado a la clase string en el Volumen 2 de este libro, las cadenas son tan importantes y
facilitan tanto la vida que las presentaré aquí para usarlas lo antes posible en el libro.
Para usar las cadenas debe incluir el ﬁchero de cabecera <string>. La clase string se encuentra en el
espacio de nombres std por lo que se necesita usar la directiva using. Gracias a la sobrecarga de operadores, la
sintaxis del uso de las cadenas es muy intuitiva:

//: C02:HelloStrings.cpp
// The basics of the Standard C++ string class
#include <string>
#include <iostream>

int main() {
string s1, s2; // Empty strings
string s3 = "Hello, World."; // Initialized
string s4("I am"); // Also initialized
s2 = "Today"; // Assigning to a string
s1 = s3 + " " + s4; // Combining strings
s1 += " 8 "; // Appending to a string
cout << s1 + s2 + "!" << endl;
}

Las dos primeras cadenas, s1 y s2 empiezan estando vacías, mientras que s3 y s4 muestran dos formas de
inicializar los objetos string con arrays de caracteres (puede inicializar objetos string igual de fácil con otros
objetos string).
Se puede asignar a un objeto string usando =. Eso sustituye el contenido previo de la cadena con lo que se
encuentra en el lado derecho de la asignación, y no hay que preocuparse de lo que ocurre con el contenido anterior
porque se controla automáticamente. Para combinar las cadenas simplemente debe usar el operador de suma “+”,
que tambien le permite concatenar cadenas (strings) con arrays de caracteres. Si quiere añadir una cadena o un
array de caracteres a otra cadena, puede usar el operador +=. Finalmente, dése cuenta que iostream sabe como
tratar las cadenas, por lo que usted puede enviar una cadena (o una expresión que produzca un string, que es lo

70

2.6. Lectura y escritura de ficheros

que sucede con s1 + s2 + "!">) directamente a cout para imprimirla.

2.6. Lectura y escritura de ficheros
En C, el proceso de abrir y manipular ficheros requería un gran conocimiento del lenguaje para prepararle para
la complejidad de las operaciones. Sin embargo, la librería iostream de C++ proporciona una forma simple de
manejar ficheros, y por eso se puede presentar mucho antes de lo que se haría en C.
Para poder abrir un fichero para leer y escribir, debe incluir la librería fstream. Aunque eso implica la
inclusión automática de la librería iostream, es prudente incluir iostream si planea usar cin, cout, etc.
Para abrir un fichero para lectura, debe crear un objeto ifstream que se usará como cin. Para crear un
fichero de escritura, se crea un objeto ofstream que se comporta como cout. Una vez que tiene abierto el
fichero puede leer o escribir en él como si usara cualquier objeto iostream. Así de simple, que es el objetivo,
por supuesto.
Una de funciones las más útiles de la librería iostream es getline(), que permite leer una línea (termi-
nada en nueva línea) y guardarla en un objeto string 5 . El primer argumento es el objeto ifstream del que se
va a leer la información y el segundo argumento es el objeto string. Cuando termina la llamada a la función, el
objeto string contiene la línea capturada.
Aquí hay un ejemplo que copia el contenido de un fichero en otro.

//: C02:Scopy.cpp
// Copy one file to another, a line at a time
#include <string>
#include <fstream>

int main() {
ifstream in("Scopy.cpp"); // Open for reading
ofstream out("Scopy2.cpp"); // Open for writing
string s;
while(getline(in, s)) // Discards newline char
out << s << "n"; // ... must add it back
}

Para abrir los ficheros, únicamente debe controlar los nombres de fichero que se usan en la creación de los
objetos ifstream y ofstream.
Aquí se presenta un nuevo concepto: el bucle while. Aunque será explicado en detalle en el siguiente
capítulo, la idea básica consiste en que la expresión entre paréntesis que sigue al while controla la ejecución
de la sentencia siguiente (pueden ser múltiples sentencias encerradas entre llaves). Mientras la expresión entre
paréntesis (en este caso getline(in, s) produzca un resultado “verdadero”, las sentencias controladas por el
while se ejecutarán. getline() devuelve un valor que se puede interprer como “verdadero” si se ha leido otra
línea de forma satisfactoria, y “falso” cuando se llega al final de la entrada. Eso implica que el while anterior lee
todas las líneas del fichero de entrada y las envía al fichero de salida.
getline() lee los caracteres de cada línea hasta que descubre un salto de línea (el caracter de terminación se
puede cambiar pero eso no se verá hasta el capítulo sobre iostreams del Volumen 2). Sin embargo, descarta el
caracter de nueva línea y no lo almacena en el objeto string. Por lo que si queremos copiar el fichero de forma
idéntica al original, debemos añadir el caracter de nueva línea como se muestra arriba.
Otro ejemplo interesante es copiar el fichero entero en un único objeto string:

5 Actualmente existen variantes de getline(), que se discutirán profusamente en el capítulo de iostreams en el Volumen 2

71


//: C02:FillString.cpp
// Read an entire file into a single string
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
ifstream in("FillString.cpp");
string s, line;
while(getline(in, line))
s += line + "n";
cout << s;
}

Debido a la naturaleza dinámica de los strings, no hay que preocuparse de la cantidad de memoria que hay
qye reservar para el string. Simplemente hay que añadir cosas y el string irá expandiéndose para dar cabida
a lo que le introduzca.
Una de las cosas agradables de poner el fichero entero en una cadena es que la clase string proporciona
funciones para la búsqueda y manipulación que le permiten modificar el fichero como si fuera una simple línea.
Sin embargo, tiene sus limitaciones. Por un lado, a menudo, es conveniente tratar un fichero como una colección
de líneas en vez de un gran bloque de texto. Por ejemplo, si quiere añadir numeración de líneas es mucho más fácil
si tiene un objeto string distinto para cada línea. Para realizarlo, necesitamos otro concepto.

2.7. Introducción a los vectores
Con cadenas, podemos rellenar un objeto string sin saber cuanta memoria se va a necesitar. El problema de
introducir líneas de un fichero en objetos string es que se sabe cuántas cadenas habrá - solamente lo sabemos
cuando ya hemos leido el fichero entero. Para resolver este problema necesitamos un nuevo tipo de datos que
pueda crecer automáticamente para contener las cadenas que le vayamos introduciendo.
De hecho, ¿por qué limitarnos a manejar objetos string? Parece que este tipo de problema - no saber la
cantidad de cosas a manejar mientras está escribiendo el problema - ocurre a menudo. Y este objeto “contenedor”
podría resultar más útil si pudiera manejar cualquier clase de objeto. Afortunadamente, la Librería Estándar de
C++ tiene una solución: las clases contenedor (container). Las clases contenedor son uno de los puntos fuertes del
Estándar C++.
A menudo existe un poco de confusión entre los contenedores y los algoritmos en la librería Estándar de
C++, y la STL. La Standard Template Library fue el nombre que usó Alex Stepanov (que en aquella época estaba
trabajando en Hewlett-Packard) cuando presentó su librería al Comité del Estándar C++ en el encuentro en San
Diego, California, en la primavera de 1994. El nombre sobrevivió, especialmente después de que HP decidiera
dejarlo disponible para la descarga pública. Posteriormente el comité integró las STL en la Librería Estándar
de C++ haciendo un gran número de cambios. El desarrollo de las STL continúa en Silicon Graphics (SGI; ver
www.sgi.com/Technology/STL). Las SGI STL divergen de la Librería Estándar de C++ en muchos detalles sutiles.
Aunque es una creencia ampliamente generalizada, el C++ Estándar no "incluye" las STL. Puede ser confuso
debido a que los contenedores y los algoritmos en el C++ Estándar tienen la misma raíz (y a menudo el mismo
nombre) que en el SGI STL. En este libro, intentaré decir “la librería Estándar de C++” o “Librería Estándar de
contenedores”, o algo similar y eludiré usar el término STL.
A pesar de que la implementación de los contenedores y algoritmos de la Librería Estándar de C++ usa algunos
conceptos avanzados, que se cubren ampliamente en dos largos capítulos en el segundo volumen de este libro, esta
librería también puede ser potente sin saber mucho sobre ella. Es tan útil que el más básico de los contenedores
estándar, el vector, se introduce en este capítulo y se usará a lo largo de todo el libro. Verá que puede hacer
muchas cosas con el vector y no saber cómo está implementado (de nuevo, uno de los objetivos de la POO).
Los programas que usan vector en estos primeros capítulos del libro no son exactamente como los haría un
programador experimentado, como comprobará en el volumen 2. Aún así, encontrará que en la mayoría de los

72

2.7. Introducción a los vectores

casos el uso que se hace es adecuado.
La clase vector es una plantilla, lo que significa que se puede aplicar a tipos de datos diferentes. Es decir,
se puede crear un vector de figuras, un vector de gatos, un vector de strings, etc. Básicamente,
con una plantilla se puede crear un vector de “cualquier clase”. Para decirle al compilador con qué clase trabajará
(en este caso que va a manejar el vector), hay que poner el nombre del tipo deseado entre “llaves angulares”. Por
lo que un vector de string se denota como vector<string>. Con eso, se crea un vector a medida que
solamente contendrá objetos string, y recibirá un mensaje de error del compilador si intenta poner otra cosa en
él.
Como el vector expresa el concepto de “contenedor”, debe existir una manera de meter cosas en él y sacar
cosas de él. Para añadir un nuevo elemento al final del vector, se una el método push_back(). Recuerde que,
como es un método, hay que usar un ’.’ para invocarlo desde un objeto particular. La razón de que el nombre de la
función parezca un poco verboso - push_back() en vez de algo más simple como put - es porque existen otros
contenedores y otros métodos para poner nuevos elementos en los contenedores. Por ejemplo, hay un insert()
para poner algo en medio de un contenedor. vector la soporta pero su uso es más complicado y no necesitamos
explorarla hasta el segundo volumen del libro. También hay un push_front() (que no es parte de vector)
para poner cosas al principio. Hay muchas más funciones miembro en vector y muchos más contenedores en
la Librería Estándar, pero le sorprenderá ver la de cosas que se pueden hacer con sólo un par de características
básicas.
Así que se pueden introducir elementos en un vector con push_back() pero ¿cómo puede sacar esos
elementos? La solución es inteligente y elegante: se usa la sobrecarga de operadores para que el vector se
parezca a un array. El array (que será descrito de forma más completa en el siguiente capítulo) es un tipo de datos
que está disponible prácticamente en cualquier lenguaje de programación por lo que debería estar familiarizado
con él. Los arrays son agregados lo que significa que consisten en un número de elementos agrupados. La
característica distintiva de un array es que estos elementos tienen el mismo tamaño y están organizados uno junto
a otro. Y todavía más importante, que se pueden seleccionar mediante un índice, lo que significa que puede decir:
“Quiero el elemento número n” y el elemento será producido, normalmente de forma rápida. A pesar de que
existen excepciones en los lenguajes de programación, normalmente se indica la “indexación” mediante corchetes,
de tal forma que si se tiene un array a y quiere obtener el quinto elemento, sólo tiene que escribir a[4] (fíjese en
que la indexación siempre empieza en cero).
Esta forma compacta y poderosa de notación indexada se ha incorporado al vector mediante la sobrecarga
de operadores como el << y el >> de los iostreams. De nuevo, no hay que saber cómo se ha implementado la
sobrecarga de operadores - lo dejamos para un capítulo posterior - pero es útil que sea consciente que hay algo de
magia detrás de todo esto para conseguir que los corchetes funcionen con el vector.
Con todo esto en mente, ya puede ver un programa que usa la clase vector. Para usar un vector, hay que
incluir el fichero de cabecera <vector>:

//: C02:Fillvector.cpp
// Copy an entire file into a vector of string
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

int main() {
vector<string> v;
ifstream in("Fillvector.cpp");
string line;
v.push_back(line); // Add the line to the end
// Add line numbers:
for(int i = 0; i < v.size(); i++)
cout << i << ": " << v[i] << endl;
}

73


Casi todo este programa es similar al anterior; se abre un fichero abierto y se leen las líneas en objetos string
(uno cada vez). Sin embargo, estos objetos string se introducen al final del vector v. Una vez que el bucle
while ha terminado, el fichero entero se encuentra en memoria dentro de v.
La siguiente sentencia en el programa es un bucle for. Es parecido a un bucle while aunque añade un control
extra. Como en el bucle while, en el for hay una “expresión de control” dentro del paréntesis. Sin embargo, esta
expresión está dividida en tres partes: una parte que inicializa, una que comprueba si hay que salir del bucle, y otra
que cambia algo, normalmente da un paso en una secuencia de elementos. Este programa muestra el bucle for de
la manera más habitual: la parte de inicialización int i = 0 crea un entero i para usarlo como contador y le da
el valor inicial de cero. La comprobación consiste en ver si i es menor que el número de elementos del vector
v. (Esto se consigue usando la función miembro size() -tamaño- que hay que admitir que tiene un significado
obvio) El último trozo, usa el operador de “autoincremento” para aumentar en uno el valor de i. Efectivamente,
i++ dice “coge el valor de i añádele uno y guarad el resultado en i”. Conclusión: el efecto del bucle for es
aumentar la variable i desde cero hasta el tamaño del vector menos uno. Por cada nuevo valor de i se ejecuta
la sentencia del cout, que construye un linea con el valor de i (mágicamente convertida a un array de caracteres
por cout), dos puntos, un espacio, la línea del fichero y el carácter de nueva línea que nos proporciona endl.
Cuando lo compile y lo ejecute verá el efecto de numeración de líneas del fichero.
Debido a que el operador >> funciona con iostreams, se puede modificar fácilmente el programa anterior
para que convierta la entrada en palabras separadas por espacios, en vez de líneas:

//: C02:GetWords.cpp
// Break a file into whitespace-separated words
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

int main() {
vector<string> words;
ifstream in("GetWords.cpp");
string word;
while(in >> word)
words.push_back(word);
for(int i = 0; i < words.size(); i++)
cout << words[i] << endl;
}

La expresión:

while (in >> word)

es la que consigue que se lea una “palabra” cada vez, y cuando la expresión se evalúa como “falsa” significa
que ha llegado al final del fichero. De acuerdo, delimitar una palabra mediante caracteres en blanco es un poco
tosco, pero sirve como ejemplo sencillo. Más tarde, en este libro, verá ejemplos más sofisticados que le permiten
dividir la entrada de la forma que quiera.
Para demostrar lo fácil que es usar un vector con cualquier tipo, aquí tiene un ejemplo que crea un vector de
enteros:

//: C02:Intvector.cpp

74

2.8. Resumen

// Creating a vector that holds integers
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
vector<int> v;
for(int i = 0; i < 10; i++)
v.push_back(i);
cout << v[i] << ", ";
cout << endl;
v[i] = v[i] * 10; // Assignment
cout << v[i] << ", ";
cout << endl;
}

Para crear un vector que maneje un tipo diferente basta con poner el tipo entre las llaves angulares (el
argumento de las plantillas). Las plantillas y las librerías de plantillas pretenden ofrecer precisamente esta facilidad
de uso.
Además este ejemplo demuestra otra característica esencial del vector en la expresión

v[i] = v[i] * 10;

Puede observar que el vector no está limitado a meter cosas y sacarlas. También puede asignar (es decir,
cambiar) cualquier elemento del vector mediante el uso de los corchetes. Eso significa que el vector es un objeto
útil, flexible y de propósito general para trabajar con colecciones de objetos, y haremos uso de él en los siguientes
capítulos.

2.8. Resumen
Este capítulo pretende mostrarle lo fácil que puede llegar a ser la programación orientada a objetos - si alguien
ha hecho el trabajo de definir los objetos por usted. En este caso, sólo hay que incluir el fichero de cabecera, crear
los objetos y enviarles mensajes. Si los tipos que está usando están bien diseñados y son potentes, entonces no
tendrá mucho trabajo y su programa resultante también será potente.
En este proceso para mostrar la sencillez de la POO cuando se usan librerías de clases, este capítulo, también
introduce algunos de los tipos de datos más básicos y útiles de la Librería Estándar de C++: La familia de los
iostreams (en particular aquellos que leen y escriben en consola y ficheros), la clase string, y la plantilla v-
ector. Ha visto lo sencillo que es usarlos y ahora es probable que se imagine la de cosas que se pueden hacer con
ellos, pero hay muchas más cosas que son capaces de realizar 6 . A pesar de estar usando un pequeño subconjunto de
la funcionalidad de estas herramientas en este principio del libro, supone un gran avance frente a los rudimentarios
comienzos en el aprendizaje de un lenguaje de bajo nivel como C. Y aunque aprender los aspectos de bajo nivel
de C es educativo también lleva tiempo. Al final usted es mucho más productivo si tiene objetos que manejen las
características de bajo nivel. Después de todo, el principal objetivo de la POO es esconder los detalles para que
usted pueda “pintar con una brocha más gorda”.
Sin embargo, debido al alto nivel que la POO intenta tener, hay algunos aspectos fundamentales de C que no
se pueden obviar, y de eso trata el siguiente capítulo.

6 Si está especialmente interesado en ver todas las cosas que se pueden hacer con los componentes de la Librería Estándar, vea el Volumen

2 de este libro en www.BruceEckel.com y también en www.dinkumware.com

75


2.9. Ejercicios
Las soluciones a los ejercicios se pueden encontrar en el documento electrónico titulado “The Thinking in C++
Annotated Solution Guide”, disponible por poco dinero en www.BruceEckel.com.

1. Modifique Hello.cpp para que imprima su nombre y edad (o tamaño de pie, o la edad de su perro, si le
gusta más). Compile y ejecute el programa.
2. Utilizando Stream2.cpp y Numconv.cpp como guías, cree un programa que le pida el radio de un
círculo y le muestre el área del mismo. Puede usar el operador * para elevar el radio al cuadrado. No intente
imprimir el valor en octal o en hexadecimal (sólo funciona con tipos enteros).
3. Cree un programa que abra un fichero y cuente las palabras (separadas por espacios en blanco) que contiene.
4. Cree un programa que cuente el número de ocurrencias de una palabra en concreto en un fichero (use el
operador == de la clase string para encontrar la palabra)

5. Cambie Fillvector.cpp para que imprima las líneas al revés (de la última a la primera).
6. Cambie Fillvector.cpp para que concatene todos los elementos de la clase vector en un único st-
ring antes de imprimirlo, pero no añada numeración de líneas
7. Muestre un fichero línea a línea, esperando que el usuario pulse Enter después de cada línea.

8. Cree un vector<float> e introduzca en él 25 números en punto flotante usando un bucle for. Muestre
el vector.
9. Cree tres objetos vector<float> y rellene los dos primeros como en el ejercicio anterior. Escriba un
bucle for que sume los elementos correspondientes y los añada al tercer vector. Muestre los tres vectores.
10. Cree un vector<float> e introduzca 25 números en él como en el ejercicio anterior. Eleve cada número
al cuadrado y ponga su resultado en la misma posición del vector. Muestre el vector antes y después de la
multiplicación.

76

3: C en C++
Como C++ está basado en C, debería estar familiarizado con la sintaxis de C
para poder programar en C++, del mismo modo que debería tener una fluidez
razonable en álgebra para poder hacer cálculos.
Si nunca antes ha visto C, este capítulo le dará una buena base sobre el estilo de C usado en C++. Si está
familiarizado con el estilo de C descrito en la primera edición de Kernighan & Ritchie (también llamado K&R)
encontrará algunas características nuevas o diferentes tanto en C++ como en el estándar C. Si está familiarizado
con el estándar C debería echar un vistazo al capítulo en busca de las carasterísticas particulares de C++. Note
que hay algunas características fundamentales de C++ que se introducen aquí, que son ideas básicas parecidas
a características de C o a menudo modificaciones en el modo en que C hace las cosas. Las características más
sofisticadas de C++ se explicarán en capítulos posteriores
Este capítulo trata por encima las construciones de C e introduce algunas construcciones básicas de C++,
suponiendo que tiene alguna experiencia programando en otro lenguaje. En el CD-ROM que acompaña a este
libro hay una introducción más suave a C, titulada Thinking in C: Foundations for Java & C++ de Chuck Alison
(publicada por MidView, Inc. y disponible también en www.MindView.net). Se trata de un seminario en CD-ROM
cuyo objetivo es guiarle cuidadosamente a través de los fundamentos del lenguaje C. Se concentra en el conceptos
necesarios para permitirle pasarse a C++ o a Java, en lugar de intentar convertirle en un experto en todos los
oscuros recovecos de C (una de las razones para usar un lenguaje de alto nivel como C++ o Java es precisamente
evitar muchos de estos recovecos). También contiene ejercicios y soluciones guiadas. Tenga presente que este
capítulo va después del CD Thinking in C, el CD no reemplaza a este capítulo, sino que debería tomarse como una
preparación para este capítulo y para el libro.

3.1. Creación de funciones
En el antiguo C (previo al estándar), se podía invocar una función con cualquier número y tipo de argumentos
sin que el compilador se quejase. Todo parecía ir bien hasta que ejecutabas el programa. El programa acababa
con resultados misteriosos (o peor, el programa fallaba) sin ninguna pista del motivo. La falta de ayuda acerca del
paso de argumentos y los enigmáticos bugs que resultaban es, probablemente, la causa de que C se considerase
“un lenguaje ensamblador de alto nivel”. Los programadores de pre-Estándar C simplemente se adaptaron.
C y C++ Estándar usan una característica llamada prototipado de funciones. Con esta herramienta se han de
describir los tipos de argumentos al declarar y definir una función. Esta descripción es el “prototipo”. Cuando la
función es llamada, el compilador usa el prototipo para asegurar que los argumentos pasados son los apropiados,
y que el valor retornado es tratado correctamente. Si el programador comete un error al llamar a la función, el
compilador detecta el error.
Escencialmente, aprendió sobre prototipado de funciones (sin llamarlas de ese modo) en el capítulo previo, ya
que la forma de declararlas en C++ requiere de un prototipado apropiado. En un prototipo de función, la lista de
argumentos contiene los tipos de argumentos que se deben pasar a la función y (opcionalmente para la declaración),
identificadores para los argumentos. El orden y tipo de los argumentos debe coincidir en la declaración, definición
y llamada a la función. A continuación se muestra un ejemplo de un prototipo de función en una declaración:

int translate(float x, float y, float z);

No se puede usar la misma sintaxis para declarar los argumentos en el prototipo de una función que en las
definiciones ordinarias de variables. Esto significa que no se puede escribir: float x, y, z. Se debe indicar

77

Capítulo 3. C en C++

el tipo de cada argumento. En una declaración de función, lo siguiente también es correcto:

int translate(float, float, float);

Ya que el compilador no hace más que chequear los tipos cuando se invoca la función, los identificadores se
incluyen solamente para mejorar la claridad del código cuando alguien lo está leyendo.
En la definición de la función, los nombres son necesarios ya que los argumentos son referenciados dentro de
la función:

int translate(float x, float y, float z) {
x = y = z;
// ...
}

Esta regla sólo se aplica a C. En C++, un argumento puede no tener nombrado en la lista de argumentos
de la definición de la función. Como no tiene nombre, no se puede utilizars en el cuerpo de la función, por
supuesto. Los argumentos sin nombre se permiten para dar al programador una manera de “reservar espacio en
la lista de argumentos”. De cualquier modo, la persona que crea la función aún así debe llamar a la función con
los parametros apropiados. Sin embargo, la persona que crea la función puede utilizar el argumento en el futuro
sin forzar una modificación en el código que llama a la función. Esta opción de ignorar un argumento en la lista
también es posible si se indica el nombre, pero siempre aparecería un molesto mensaje de advertencia, informando
que el valor no se utiliza, cada vez que se compila la función. La advertencia desaparece si se quita el nombre del
argumento.
C y C++ tienen otras dos maneras de declarar una lista de argumentos. Si se tiene una lista de argumentos vacia,
se puede declarar esta como func() en C++, lo que indica al compilador que hay exactamente cero agumentos.
Hay que tener en cuenta que esto sólo significa una lista de argumentos vacía en C++. En C significa “un número
indeterminado de argumentos” (lo que es un “agujero” en C ya que desabilita la comprobación de tipos en ese
caso). En ambos, C y C++, la declaracion func(void); significa una lista de argumentos vacía. La palabra
clave void significa “nada” en este caso (también puede significar “sin tipo” en el caso de los punteros, como se
verá mas adelante en este capítulo).
La otra opción para las listas de argumentos se produce cuando no se sabe cuantos argumentos o qué tipos
tendrán los argumentos; esto se conoce como lista de argumentos variable. Esta “lista incierta de agumentos” se
representada con puntos suspensivos (...). Definir una función con una lista de argumentos variable es significati-
vamente más complicado que definir una función normal. Se puede utilizar una lista de argumentos variable para
una función que tiene un grupo de argumentos fijos si (por alguna razón) se quiere deshabilitar la comprobación
del prototipo de función. Por eso, se debe restringir el uso de listas de argumentos variables en C y evitarlas en
C++ (en el cual, como aprenderá, hay alternativas mucho mejores). El manejo de listas de argumentos variables se
describe en la sección de librerías de la documentación de su entorno C particular.

3.1.1. Valores de retorno de las funciones
Un prototipo de función C++ debe especificar el tipo de valor devuelto de la función (en C, si no se especifica
será por defecto un int). La especificación del tipo de retorno precede al nombre de la función. Para especificar que
no se devolverá valor alguno, se utiliza la palabra reservada void. Esto provocará un error si se intenta devolver un
valor desde la función. A continuación hay algunos prototipos completos de funciones:

int f1(void); // Devuelve un entero, no tiene argumentos
int f2(); // igual que f1() en C++ pero no en C Stantard
float f3(float, int, char, double); // Devuelve un float
void f4(void); // No toma argumentos, no devuelve nada

Para devolver un valor desde una función, se utiliza la sentencia return. Esta sentencia termina la función y
salta hasta la sentencia que se halla justo después de la llamada a la función. Si return tiene un argumento, se
convierte en el valor de retorno de la función. Si una función indica que retornara un tipo en particular, entonces
cada sentencia return debe retornar un valor de ese tipo. Puede haber más de una sentencia return en una

78

3.1. Creación de funciones

definición de función:

//: C03:Return.cpp
// Use of "return"
#include <iostream>

char cfunc(int i) {
if(i == 0)
return ’a’;
if(i == 1)
return ’g’;
if(i == 5)
return ’z’;
return ’c’;
}

int main() {
cout << "type an integer: ";
int val;
cin >> val;
cout << cfunc(val) << endl;
}

En cfunc(), el primer if que comprueba que la condición sea true sale de la función con la sentencia
return. Fíjese que la declaración de la función no es necesaria puesto que la definición aparece antes de ser
utilizada en main(), de modo que el compilador sabe de su existencia desde dicha definición.

3.1.2. Uso de funciones de librerías C
Todas las funciones en la librería local de funciones de C están disponibles cuando se programa en C++. Se
debería buscar bien en la librería de funciones antes de definir una propia - hay muchas probabilidades de que
alguien haya resuelto el problema antes, y probablemente haya dedicado más tiempo pensando y depurando.
Una advertencia, del mismo modo: muchos compiladores incluyen muchas funciones extra que hacen la vida
mucho mas fácil y resultan tentadoras, pero no son parte de la Librería C Estándar. Si está seguro de que jamás
deseará portar la aplicación a otra plataforma (¿y quién está seguro de eso?), adelante -utilice esas funciones y
haga su vida más fácil. Si desea que la aplicación pueda migrarse, debería ceñirse el uso de funciones de la
Librería Estándar únicamente. Si debe realizar actividades específicas de la plataforma, debería intentar aislar este
código de tal modo que pueda cambiarse fácilmente al migrarlo a otra plataforma. En C++, las actividades de una
plataforma específica a menudo se encapsulan en una clase, que es la solución ideal.
La fórmula para usar una librería de funciones es la siguiente: primero, encontrar la función en la referencia
de programación (muchas referencias de programación ordenan las funciones por categoría además de alfabética-
mente). La descripción de la función debería incluir una sección que demuestre la sintaxis del código. La parte
superior de esta sección tiene al menos una línea #include, mostrando el fichero principal que contiene el pro-
totipo de función. Debe copiar este #include en su fichero para que la función esté correctamente declarada.
Ahora puede llamar la función de la misma manera que aparece en la sección de sintaxis. Si comete un error, el
compilador lo descubrirá comparando la llamada a la función con el prototipo de la cabecera e informará de dicho
error. El enlazador busca en la Librería Estándar por defecto, de modo que lo único que hay que hacer es: incluir
el fichero de cabecera y llamar a la función.

3.1.3. Creación de librerías propias
Puede reunir funciones propias juntas en una librería. La mayoróa de paquetes de programación vienen con
un FIXME:bibliotecario que maneja grupos de módulos objeto. Cada FIXME:bibliotecario tiene sus propios

79


comandos, pero la idea general es la siguiente: si se desea crear una librería, se debe hacer un fichero cabecera que
contenga prototipos de todas las funciones de la librería. Hay que ubicar este fichero de cabecera en alguna parte
de la ruta de búsqueda del preprocesador, ya sea en el directorio local (de modo que se podrá encontrar mediante
#include "header") o bien en el directorio include (por lo que se podrá encontrar mediante #include
<header>). Luego se han de juntar todos los módulos objeto y pasarlos al FIXME:bibliotecario junto con un
nombre para la librería recién construida (la mayoría de los bibliotecrios requieren una extensión común, como
por ejemplo .lib o .a). Se ha de ubicar la librería completa donde residan todas las demás, de manera que el
enlazador sabrá buscar esas funciones en dicha librería al ser invocadas. Pueden encontrar todos los detalles en su
documentación particular, ya que pueden variar de un sistema a otro.

3.2. Control de flujo
Esta sección cubre las sentencias de control de flujo en C++. Debe familiarizarse con estas sentencias antes de
que pueda leer o escribir código C o C++.
C++ usa todas las sentencias de control de ejecución de C. Esto incluye if-else, do-while, for, y una
sentencia de selección llamada switch. C++ también admite el infame goto, el cual será evitado en este libro.

3.2.1. Verdadero y falso
Todas las sentencias condicionales utilizan la veracidad o la falsedad de una expresión condicional para de-
terminar el camino de ejecución. Un ejemplo de expresión condicional es A == B. Esto utiliza el operador
condicional == para saber si la variable A es equivalente a la variable B. La expresión produce un booleano true
o false (estas son palabras reservadas sólo en C++; en C una expresión es verdadera(true) si se evalúa con un
valor diferente de cero). Otros operadores condicionales son >, <, >=, etc. Las sentencias condicional se tratatán
a fondo más adelante en este capítulo.

3.2.2. if-else
La sentencia if-else puede existir de dos formas: con o sin el else. Las dos formas son:

if (expresión)
sentencia

ó

if (expresión)
sentencia
else
sentencia

La “expresión” se evalúa como true o false. La “sentencia” puede ser una simple acabada en un punto y
coma, o bien una compuesta, lo que no es más que un grupo de sentencias simples encerradas entre llaves. Siempre
que se utiliza la palabra “sentencia”, implica que la sentencia es simple o compuesta. Tenga en cuenta que dicha
sentencia puede ser incluso otro if, de modo que se pueden anidar.

//: C03:Ifthen.cpp
// Demonstration of if and if-else conditionals
#include <iostream>

int main() {
int i;

80


cout << "type a number and ’Enter’" << endl;
cin >> i;
if(i > 5)
cout << "It’s greater than 5" << endl;
else
if(i < 5)
cout << "It’s less than 5 " << endl;
else
cout << "It’s equal to 5 " << endl;

cout << "type a number and ’Enter’" << endl;
cin >> i;
if(i < 10)
if(i > 5) // "if" is just another statement
cout << "5 < i < 10" << endl;
else
cout << "i <= 5" << endl;
else // Matches "if(i < 10)"
cout << "i >= 10" << endl;
}

Por convenio se indenta el cuerpo de una sentencia de control de flujo, de modo que el lector puede determinar
fácilmente donde comienza y dónde acaba 1 .

3.2.3. while
En los bucles de control while, do-while, y for, una sentencia se repite hasta que la expresión de control
sea false. La estructura de un bucle while es:

while(expresión) sentencia

La expresión se evalua una vez al comienzo del bucle y cada vez antes de cada iteración de la sentencia.
Este ejemplo se mantiene en el cuerpo del bucle while hasta que introduzca el número secreto o presione
Control-C.

//: C03:Guess.cpp
// Guess a number (demonstrates "while")
#include <iostream>

int main() {
int secret = 15;
int guess = 0;
// "!=" is the "not-equal" conditional:
while(guess != secret) { // Compound statement
cout << "guess the number: ";
cin >> guess;
}
cout << "You guessed it!" << endl;
}

1 Fíjese en que todas las convenciones parecen acabar estando de acuerdo en que hay que hacer algún tipo de indentación. La pelea entre

los estilos de formateo de código no tiene fin. En el Apéndice A se explica el estilo de codificación que se usa en este libro.

81


La expresión condicional del while no está restringida a una simple prueba como en el ejemplo anterior;
puede ser tan complicada como se desee siempre y cuando se produzca un resultado true o false. También
puede encontrar código en el que el bucle no tiene cuerpo, sólo un simple punto y coma:

while(/* hacer muchas cosas */)
;

En estos casos, el programador ha escrito la expresión condicional no sólo para realizar la evaluación, sino
también para hacer el trabajo.

3.2.4. do-while
El aspecto de do-while es

do
sentencia
while(expresión);

El do-while es diferente del while ya que la sentencia siempre se ejecuta al menos una vez, aún si la
expresión resulta false la primera vez. En un while normal, si la condicion es falsa la primera vez, la sentencia
no se ejecuta nunca.
Si se utiliza un do-while en Guess.cpp, la variable guess no necesitaría un valor ﬁcticio inicial, ya que
se inicializa por la sentencia cin antes de que la variable sea evaluada:

//: C03:Guess2.cpp
// The guess program using do-while
#include <iostream>

int main() {
int secret = 15;
int guess; // No initialization needed here
do {
cout << "guess the number: ";
cin >> guess; // Initialization happens
} while(guess != secret);
cout << "You got it!" << endl;
}

For alguna razón, la mayoría de los programadores tienden a evitar el do-while y se limitan a trabajar con
while.

3.2.5. for
Un bucle for realiza una inicialización antes de la primera iteración. Luego ejecuta una evaluación condicional
y, al ﬁnal de cada iteración, efectúa algún tipo de “siguiente paso”. La estructura del bucle for es:

for(initialización; condicional; paso)
sentencia

82


Cualquiera de las expresiones de “inicialización”, “condicional”, o “paso” pueden estar vacías. El código de
“inicialización” se ejecuta una única vez al principio. La expresión “condicional” se evalúa antes de cada iteración
(si se evalúa a false desde el principio, el cuerpo del bucle nunca llega a ejecutarse). Al final de cada iteración
del bucle, se ejecuta “paso”.
Los bucles for se utilizan generalmente para tareas de “conteo”:

//: C03:Charlist.cpp
// Display all the ASCII characters
// Demonstrates "for"
#include <iostream>

int main() {
for(int i = 0; i < 128; i = i + 1)
if (i != 26) // ANSI Terminal Clear screen
cout << " value: " << i
<< " character: "
<< char(i) // Type conversion
<< endl;
}

Puede ocurrir que la variable i sea definida en el punto en el que se utiliza, en vez de al principio del bloque
delimitado por la apertura de la llave {. Esto difiere de los lenguajes procedurales tradicionales (incluyendo C), en
los que se requiere que todas las variables se definan al principio del bloque. Esto se discutirá más adelante en este
capítulo.

3.2.6. Las pasabras reservadas break y continue
Dentro del cuerpo de cualquiera de las estructuras de bucle while, do-while, o for, se puede controlar el
flujo del bucle utilizando break y continue. break interrumpe el bucle sin ejecutar el resto de las sentencias
de esa iteración. continue detiene la ejecución de la iteración actual, vuelve al principio del bucle y comienza
la siguiente iteración.
A modo de ejemplo de break y continue, este programa es un menu de sistema muy simple:

//: C03:Menu.cpp
// Simple menu program demonstrating
// the use of "break" and "continue"
#include <iostream>

int main() {
char c; // To hold response
while(true) {
cout << "MAIN MENU:" << endl;
cout << "l: left, r: right, q: quit -> ";
cin >> c;
if(c == ’q’)
break; // Out of "while(1)"
if(c == ’l’) {
cout << "LEFT MENU:" << endl;
cout << "select a or b: ";

83


cin >> c;
if(c == ’a’) {
cout << "you chose ’a’" << endl;
continue; // Back to main menu
}
if(c == ’b’) {
cout << "you chose ’b’" << endl;
}
else {
cout << "you didn’t choose a or b!"
<< endl;
}
}
if(c == ’r’) {
cout << "RIGHT MENU:" << endl;
cout << "select c or d: ";
cin >> c;
if(c == ’c’) {
cout << "you chose ’c’" << endl;
}
if(c == ’d’) {
cout << "you chose ’d’" << endl;
}
else {
cout << "you didn’t choose c or d!"
<< endl;
}
}
cout << "you must type l or r or q!" << endl;
}
cout << "quitting menu..." << endl;
}

Si el usuario selecciona q en el menu principal, se utiliza la palabra reservada break para salir, de otro modo,
el programa continúa ejecutándose indeﬁnidamente. Después de cada selección de sub-menu, se usa la palabra
reservada continue para volver atrás hasta el comienzo del bucle while.
La sentencia while(true) es el equivalente a decir “haz este bucle para siempre”. La sentencia break
permite romper este bucle inﬁnito cuando el usuario teclea q.

3.2.7. switch
Una sentencia switch selecciona un fragmento de código entre varios posibles en base al valor de una expre-
sión entera. Su estructura es:

switch(selector) {
case valor-entero1 : sentencia; break;
(...)
default: sentencia;
}

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selector es una expresión que produce un valor entero. El switch compara el resultado de selector
para cada valor entero. Si encuentra una coincidencia, se ejecutará la sentencia correspondiente (sea simple o
compuesta). Si no se encuentra ninguna coincidencia se ejecutará la sentencia default.
Se puede obeservar en la definición anterior que cada case acaba con un break, lo que causa que la ejecución
salte hasta el final del cuerpo del switch (la llave final que cierra el switch). Esta es la forma convencional
de construir una sentencia switch, pero la palabra break es opcional. Si no se indica, el case que se ha
cumplido “cae” al siguiente de la lista. Esto significa, que el código del siguiente case, se ejecutara hasta que se
encuentre un break. Aunque normalmente no se desea este tipo de comportamiento, puede ser de ayuda para un
programador experimentado.
La sentencia switch es una manera limpia de implementar una selección multi-modo (por ejemplo, seleccio-
nando de entre un número de paths de ejecución), pero reequire un selector que pueda evaluarse como un entero
en el momento de la compilación. Si quisiera utilizar, por ejemplo, un objeto string como selector, no fun-
cionará en una sentencia switch. Para un selector de tipo string, se debe utilizar una serie de sentencias if y
comparar el string dentro de la condición.
El ejemplo del menu demostrado anteriormente proporciona un ejemplo particularmente interesante de un
switch:

//: C03:Menu2.cpp
// A menu using a switch statement
#include <iostream>

int main() {
bool quit = false; // Flag for quitting
while(quit == false) {
cout << "Select a, b, c or q to quit: ";
char response;
cin >> response;
switch(response) {
case ’a’ : cout << "you chose ’a’" << endl;
break;
case ’b’ : cout << "you chose ’b’" << endl;
break;
case ’c’ : cout << "you chose ’c’" << endl;
break;
case ’q’ : cout << "quitting menu" << endl;
quit = true;
break;
default : cout << "Please use a,b,c or q!"
<< endl;
}
}
}

El flag quit es un bool, abreviatura para “booleano”, que es un tipo que sólo se encuentra en C++. Puede
tener unicamente los valores true o false. Seleccionando q se asigna el valor true al flag “quit”. La próxima
vez que el selector sea evaluado, quit == false retornará false de modo que el cuerpo del bucle while no
se ejecutará.

3.2.8. Uso y maluso de goto
La palabra clave goto está soportada en C++, dado que existe en C. El uso de goto a menudo es considerado
como un estilo de programación pobre, y la mayor parte de las veces lo es. Siempre que se utilice goto, se debe
reviser bien el código para aver si hay alguna otra manera de hacerlo. En raras ocasiones, goto puede resolver

85


un problema que no puede ser resuelto de otra manera, pero, aún así, se debe considerer cuidadosamente. A
continuación aparece un ejemplo que puede ser un candidato plausible:

//: C03:gotoKeyword.cpp
// The infamous goto is supported in C++
#include <iostream>

int main() {
long val = 0;
for(int i = 1; i < 1000; i++) {
for(int j = 1; j < 100; j += 10) {
val = i * j;
if(val > 47000)
goto bottom;
// Break would only go to the outer ’for’
}
}
bottom: // A label
cout << val << endl;
}

La alternativa sería dar valor a un booleano que sea evaluado en el for externo, y luego hacer un break desde
el for interno. De todos modos, si hay demasiados niveles de for o while esto puede llegar a ser pesado.

3.2.9. Recursividad
La recursividad es una técnica de programación interesante y a veces útil, en donde se llama a la función desde
el cuerpo de la propia función. Por supuesto, si eso es todo lo que hace, se estaría llamando a la función hasta que
se acabase la memoria de ejecución, de modo que debe existir una manera de “escaparse” de la llamada recursiva.
En el siguiente ejemplo, esta “escapada” se consigue simplemente indicando que la recursión sólo continuará hasta
que cat exceda Z: 2

//: C03:CatsInHats.cpp
// Simple demonstration of recursion
#include <iostream>

void removeHat(char cat) {
for(char c = ’A’; c < cat; c++)
cout << " ";
if(cat <= ’Z’) {
cout << "cat " << cat << endl;
removeHat(cat + 1); // Recursive call
} else
cout << "VOOM!!!" << endl;
}

int main() {
removeHat(’A’);
2 Gracias a Kris C. Matson por proponer este ejercicio.

86

3.3. Introducción a los operadores

}

En removeHat(), se puede ver que mientras cat sea menor que Z, removeHat() se llamará a sí misma,
efectuando así la recursividad. Cada vez que se llama removeHat(), su argumento crece en una unidad más que
el cat actual de modo que el argumento continúa aumentando.
La recursividad a menudo se utiliza cuando se evalúa algún tipo de problema arbitrariamente complejo, ya que
no se restringe la solución a nigún tamaño particular - la functión puede simplemente efecutar la recursividad hasta
que se haya alcanzado el final del problema.

3.3. Introducción a los operadores
Se pueden ver los operadores como un tipo especial de función (aprenderá que en C++ la sobrecarga de oper-
adores los trata precísamente de esa forma). Un operador recibe uno o más argumentos y produce un nuevo valor.
Los argumentos se pasan de una manera diferente que en las llamadas a funciones normales, pero el efecto es el
mismo.
Por su experiencia previa en programación, debe estar razonablemente cómodo con los operadores que se
han utilizados. Los conceptos de adición (+), substracción y resta unaria (-), multiplicación (*), división (/), y
asignación (=) tienen todos el mismo significado en cualquier lenguaje de programación. El grupo completo de
operadores se enumera más adelante en este capítulo.

3.3.1. Precedencia
La precedencia de operadores define el orden en el que se evalúa una expresión con varios operadores difer-
entes. C y C++ tienen reglas específicas para determinar el orden de evaluación. Lo más fácil de recordar es que
la multiplicación y la división se ejecutan antes que la suma y la resta. Luego, si una expresión no es transparente
al programador que la escribe, probablemente tampoco lo será para nadie que lea el código, de modo que se deben
usar paréntesis para hacer explícito el orden de la evaluación. Por ejemplo:

A = X + Y - 2/2 + Z;

Tiene un significado muy distinto de la misma expresión pero con un configuración de paréntesis particular:

A = X + (Y - 2)/(2 + Z);

(Intente evaluar el resultado con X =1, Y = 2, y Z = 3.)

3.3.2. Auto incremento y decremento
C, y por tanto C++, está lleno de atajos. Los atajos pueden hacer el código mucho mas fácil de escribir, y a
veces más difícil de leer. Quizás los diseñadores del lenguaje C pensaron que sería más fácil entender un trozo de
código complicado si los ojos no tienen que leer una larga línea de letras.
Los operadores de auto-incremento y auto-decremento son de los mejores atajos. Se utilizan a menudo para
modificar las variables que controlan el número de veces que se ejecuta un bucle.
El operador de auto-decremento es -- que significa “decrementar de a una unidad”. El operador de auto-
incremento es ++ que significa “incrementar de a una unidad”. Si es un entero, por ejemplo, la expresión ++A
es equivalente a (A = A + 1). Los operadores de auto-incremento y auto-decremento producen el valor de la
variable como resultado. Si el operador aparece antes de la variable (p.ej, ++A), la operación se ejecuta primero y
después se produce el valor resultante. Si el operador aparece a continuación de la variable (p.ej, A++), primero se
produce el valor actual, y luego se realiza la operación. Por ejemplo:

//: C03:AutoIncrement.cpp

87


// Shows use of auto-increment
// and auto-decrement operators.
#include <iostream>

int main() {
int i = 0;
int j = 0;
cout << ++i << endl; // Pre-increment
cout << j++ << endl; // Post-increment
cout << --i << endl; // Pre-decrement
cout << j-- << endl; // Post decrement
}

Si se ha estado preguntando acerca del nombre “C++”, ahora lo entienderá. Significa “un paso más allá de C”
3

3.4. Introducción a los tipos de datos
Los tipos de datos definen el modo en que se usa el espacio (memoria) en los programas. Especificando un tipo
de datos, está indicando al compilador como crear un espacio de almacenamiento en particular, y también como
manipular este espacio.
Los tipos de datos pueden estar predefinidos o abstractos. Un tipo de dato predefinido es intrínsecamente
comprendido por el compilador. Estos tipos de datos son casi idénticos en C y C++. En contraste, un tipo de
datos definido por el usuario es aquel que usted o cualquier otro programador crea como una clase. Estos se
denominan comúnmente tipos de datos abstractos. El compilador sabe como manejar tipos predefinidos por si
mismo; y “aprende” como manejar tipos de datos abstractos leyendo los ficheros de cabeceras que contienen las
declaraciones de las clases (esto se verá con más detalle en los siguientes capítulos).

3.4.1. Tipos predefinidos básicos
La especificación del Estándar C para los tipos predefinidos (que hereda C++) no indica cuantos bits debe
contener cada uno de ellos. En vez de eso, estipula el mínimo y máximo valor que cada tipo es capaz de almacenar.
Cuando una máquina se basa en sistema binario, este valor máximo puede ser directamente traducido a un numero
mínimo necesario de bits para alojar ese valor. De todos modos, si una maquina usa, por ejemplo, el código binario
decimal (BCD) para representar los números, entonces el espacio requerido para alojar el máximo número para
cada tipo de datos será diferente. El mínimo y máximo valor que se puede almacenar en los distintos tipos de datos
se define en los ficheros de cabeceras del sistema limits.h y float.h (en C++ normalmente será #include
<climits> y <cfloat>).
C y C++ tienen cuatro tipos predefinidos básicos, descritos aquí para máquinas basadas en sistema binario.
Un char es para almacenar caracteres y utiliza un mínimo de 8 bits (un byte) de espacio, aunque puede ser mas
largo. Un int almacena un número entero y utiliza un mínimo de dos bytes de espacio. Los tipos float y el double
almacenan números con coma flotante, usualmente en formato IEEE. el float es para precisión simple y el double
es para doble precisión.
Como se ha mencionado previamente, se pueden definir variables en cualquier sitio en un ámbito determinado,
y puede definirlas e inicializarlas al mismo tiempo. A continuación se indica cómo definir variables utilizando los
cuatro tipos básicos de datos:

//: C03:Basic.cpp
3 (N. de T.) ...aunque se evalúa como “C”.

88


// Defining the four basic data
// types in C and C++

int main() {
// Definition without initialization:
char protein;
int carbohydrates;
float fiber;
double fat;
// Simultaneous definition & initialization:
char pizza = ’A’, pop = ’Z’;
int dongdings = 100, twinkles = 150,
heehos = 200;
float chocolate = 3.14159;
// Exponential notation:
double fudge_ripple = 6e-4;
}

La primera parte del programa define variables de los cuatro tipos básicos sin inicializarlas. Si no se inicializa
una variable, el Estándar dice que su contenido es indefinido (normalmente, esto significa que contienen basura).
La segunda parte del programa define e inicializa variables al mismo tiempo (siempre es mejor, si es posible, dar
un valor inicial en el momento de la definición). Note que el uso de notación exponencial en la contante 6e-4,
significa “6 por 10 elevado a -4”.

3.4.2. booleano, verdadero y falso
Antes de que bool se convirtiese en parte del Estándar C++, todos tendían a utilizar diferentes técnicas para
producir comportamientos similares a los booleanos. Esto produjo problemas de portabilidad y podían acarrear
errores sutiles.
El tipo bool del Estándar C++ puede tener dos estados expresados por las constantes predefinidas true (lo
que lo convierte en el entero 1) y false (lo que lo convierte en el entero 0). Estos tres nombres son palabras
reservadas. Además, algunos elementos del lenguaje han sido adaptados:

TABLA 3.1 Expresiones que utilizan booleanos
Elemento Uso con booleanos
Toman argumentos booleanos y producen valores
&& || !
bool
< > <= >= == != Producen resultados bool
Las expresiones condicionales se convierten en
if, for, while, do
valores bool
?: El primer operando se convierte a un valor bool

Como hay mucho código existente que utiliza un int para representar una bandera, el compilador lo conver-
tirá implícitamente de int a bool (los valores diferentes de cero producirán true, mientras que los valores cero,
producirán false). Idealmente, el compilador le dará un aviso como una sugerencia para corregir la situación.
Un modismo que se considera “estilo de programación pobre” es el uso de ++ para asignar a una bandera el
valor true. Esto aún se permite, pero está obsoleto, lo que implica que en el futuro será ilegal. El problema es
que se está haciendo una conversión implícita de un bool a un int, incrementando el valor (quizá más allá del rango
de valores booleanos cero y uno), y luego implícitamente convirtiéndolo otra vez a bool.
Los punteros (que se describen más adelante en este capitulo) también se convierten automáticamente a bool
cuando es necesario.

89


3.4.3. Especificadores
Los especificadores modifican el significado de los tipos predefinidos básicos y los expanden a un conjunto
más grande. Hay cuatro especificadores: long, short, signed y unsigned.
long y short modifican los valores máximos y mínimos que un tipo de datos puede almacenar. Un int plano
debe tener al menos el tamaño de un short. La jerarquía de tamaños para tipos enteros es: short int, int, long
int. Todos pueden ser del mismo tamaño, siempre y cuando satisfagan los requisitos de mínimo/máximo. En una
maquina con una palabra de 64 bits, por defecto, todos los tipos de datos podrían ser de 64 bits.
La jerarquía de tamaño para los números en coma flotante es: float, double y long double. “long float” no es
un tipo válido. No hay números en coma flotantes de tamaño short.
Los especificadores signed y unsigned indican al compilador cómo utilizar el bit del signo con los tipos
enteros y los caracteres (los números de coma flotante siempre contienen un signo). Un número unsigned no
guarda el valor del signo y por eso tiene un bit extra disponible, de modo que puede guardar el doble de números
positivos que pueden guardarse en un número signed. signed se supone por defecto y sólo es necesario con
char, char puede ser o no por defecto un signed. Especificando signed char, se está forzando el uso del bit del
signo.
El siguiente ejemplo muestra el tamaño de los tipos de datos en bytes utilizando el operador sizeof, descripto
más adelante en ese capítulo:

//: C03:Specify.cpp
// Demonstrates the use of specifiers
#include <iostream>

int main() {
char c;
unsigned char cu;
int i;
unsigned int iu;
short int is;
short iis; // Same as short int
unsigned short int isu;
unsigned short iisu;
long int il;
long iil; // Same as long int
unsigned long int ilu;
unsigned long iilu;
float f;
double d;
long double ld;
cout
<< "n char= " << sizeof(c)
<< "n unsigned char = " << sizeof(cu)
<< "n int = " << sizeof(i)
<< "n unsigned int = " << sizeof(iu)
<< "n short = " << sizeof(is)
<< "n unsigned short = " << sizeof(isu)
<< "n long = " << sizeof(il)
<< "n unsigned long = " << sizeof(ilu)
<< "n float = " << sizeof(f)
<< "n double = " << sizeof(d)
<< "n long double = " << sizeof(ld)
<< endl;
}

90


Tenga en cuenta que es probable que los resultados que se consiguen ejecutando este programa sean diferentes
de una maquina/sistema operativo/compilador a otro, ya que (como se mencionaba anteriormente) lo único que ha
de ser consistente es que cada tipo diferente almacene los valores mínimos y máximos especificados en el Estándar.
Cuando se modifica un int con short o long, la palabra reservada int es opcional, como se muestra a
continuación.

3.4.4. Introducción a punteros
Siempre que se ejecuta un programa, se carga primero (típicamente desde disco) a la memoria del ordenador.
De este modo, todos los elementos del programa se ubican en algún lugar de la memoria. La memoria se representa
normalmente como series secuenciales de posiciones de memoria; normalmente se hace referencia a estas local-
izaciones como bytes de ocho bits, pero realmente el tamaño de cada espacio depende de la arquitectura de cada
máquina particular y se llamada normalmente tamaño de palabra de la máquina. Cada espacio se puede distinguir
unívocamente de todos los demás espacios por su dirección. Para este tema en particular, se establecerá que todas
las máquinas usan bytes que tienen direcciones secuenciales, comenzando en cero y subiendo hasta la cantidad de
memoria que posea la máquina.
Como el programa reside en memoria mientras se está ejecutando, cada elemento de dicho programa tiene una
dirección. Suponga que empezamos con un programa simple:

//: C03:YourPets1.cpp
#include <iostream>

int dog, cat, bird, fish;

void f(int pet) {
cout << "pet id number: " << pet << endl;
}

int main() {
int i, j, k;
}

Cada uno de los elementos de este programa tiene una localización en memoria mientras el programa se está
ejecutando. Incluso las funciones ocupan espacio. Como verá, se da por sentado que el tipo de un elemento y la
forma en que se define determina normalmente el área de memoria en la que se ubica dicho elemento.
Hay un operador en C y C++ que permite averiguar la dirección de un elemento. Se trata del operador &. Sólo
hay que anteponer el operador & delante del nombre identificador y obtendrá la dirección de ese identificador. Se
puede modificar YourPets1.cpp para mostrar las direcciones de todos sus elementos, del siguiente modo:

//: C03:YourPets2.cpp
#include <iostream>

int dog, cat, bird, fish;

void f(int pet) {
cout << "pet id number: " << pet << endl;
}

91


int main() {
int i, j, k;
cout << "f(): " << (long)&f << endl;
cout << "dog: " << (long)&dog << endl;
cout << "cat: " << (long)&cat << endl;
cout << "bird: " << (long)&bird << endl;
cout << "fish: " << (long)&fish << endl;
cout << "i: " << (long)&i << endl;
cout << "j: " << (long)&j << endl;
cout << "k: " << (long)&k << endl;
}

El (long) es una molde. Indica “No tratar como su tipo normal, sino como un long”. El molde no es esencial,
pero si no existiese, las direcciones aparecerían en hexadecimal, de modo que el moldeado a long hace las cosas
más legibles.
Los resultados de este programa variarán dependiendo del computador, del sistema operativo, y de muchos
otros tipos de factores, pero siempre darán un resultado interesante. Para una única ejecución en mi computador,
los resultados son como estos:

f(): 4198736
dog: 4323632
cat: 4323636
bird: 4323640
fish: 4323644
i: 6684160
j: 6684156
k: 6684152

Se puede apreciar como las variables que se han definido dentro de main() están en un área distinta que las
variables definidas fuera de main(); entenderá el porque cuando se profundice más en el lenguaje. También, f()
parece estar en su propia área; el código normalmente se separa del resto de los datos en memoria.
Otra cosa a tener en cuenta es que las variables definidas una a continuación de la otra parecen estar ubicadas
de manera contigua en memoria. Están separadas por el número de bytes requeridos por su tipo de dato. En este
programa el único tipo de dato utilizado es el int, y la variable cat está separada de dog por cuatro bytes, bird
está separada por cuatro bytes de cat, etc. De modo que en el computador en que ha sido ejecutado el programa,
un entero ocupa cuatro bytes.
¿Qué se puede hacer con las direcciones de memoria, además de este interesante experimento de mostrar cuanta
memoria ocupan? Lo más importante que se puede hacer es guardar esas direcciones dentro de otras variables para
su uso posterior. C y C++ tienen un tipo de variable especial para guardar una dirección. Esas variables se llaman
punteros.
El operador que define un puntero es el mismo que se utiliza para la multiplicación: *. El compilador sabe que
no es una multiplicación por el contexto en el que se usa, tal como podrá comprobar.
Cuando se define un puntero, se debe especificar el tipo de variable al que apunta. Se comienza dando el
nombre de dicho tipo, después en lugar de escribir un identificador para la variable, usted dice “Espera, esto es un
puntero” insertando un asterisco entre el tipo y el identificador. De modo que un puntero a int tiene este aspecto:

int* ip; // ip apunta a una variable int

La asociación del * con el tipo parece práctica y legible, pero puede ser un poco confusa. La tendencia podría
ser decir “puntero-entero” como un si fuese un tipo simple. Sin embargo, con un int u otro tipo de datos básico, se
puede decir:

int a, b, c;

así que con un puntero, diría:

92


int* ipa, ipb, ipc;

La sintaxis de C (y por herencia, la de C++) no permite expresiones tan cómodas. En las defniniciones an-
teriores, sólo ipa es un puntero, pero ipb e ipc son ints normales (se puede decir que “* está mas unido al
identificador”). Como consecuencia, los mejores resultados se pueden obtener utilizando sólo una definición por
línea; y aún se conserva una sintaxis cómoda y sin la confusión:

int* ipa;
int* ipb;
int* ipc;

Ya que una pauta de programación de C++ es que siempre se debe inicializar una variable al definirla, realmente
este modo funciona mejor. Por ejemplo, Las variables anteriores no se inicializan con ningún valor en particular;
contienen basura. Es más fácil decir algo como:

int a = 47;
int* ipa = &a;

Ahora tanto a como ipa están inicializadas, y ipa contiene la dirección de a.
Una vez que se inicializa un puntero, lo más básico que se puede hacer con Él es utilizarlo para modificar el
valor de lo que apunta. Para acceder a la variable a través del puntero, se dereferencia el puntero utilizando el
mismo operador que se usó para definirlo, como sigue:

*ipa = 100;

Ahora a contiene el valor 100 en vez de 47.
Estas son las normas básicas de los punteros: se puede guardar una dirección, y se puede utilizar dicha dirección
para modificar la variable original. Pero la pregunta aún permanece: ¿por qué se querría cambiar una variable
utilizando otra variable como intermediario?
Para esta visión introductoria a los punteros, podemos dividir la respuesta en dos grandes categorías:

1. Para cambiar “objetos externos” desde dentro de una función. Esto es quizás el uso más básico de los
punteros, y se examinará más adelante.
2. Para conseguir otras muchas técnicas de programación ingeniosas, sobre las que aprenderá en el resto del
libro.

3.4.5. Modificar objetos externos
Normalmente, cuando se pasa un argumento a una función, se hace una copia de dicho argumento dentro de la
función. Esto se llama paso-por-valor. Se puede ver el efecto de un paso-por-valor en el siguiente programa:

//: C03:PassByValue.cpp
#include <iostream>

void f(int a) {
cout << "a = " << a << endl;
a = 5;
cout << "a = " << a << endl;

93


}

int main() {
int x = 47;
cout << "x = " << x << endl;
f(x);
cout << "x = " << x << endl;
}

En f(), a es una variable local, de modo que existe únicamente mientras dura la llamada a la función f().
Como es un argumento de una función, el valor de a se inicializa mediante los argumentos que se pasan en la
invocación de la función; en main() el argumento es x, que tiene un valor 47, de modo que el valor es copiado
en a cuando se llama a f().
Cuando ejecute el programa verá:

x = 47
a = 47
a = 5
x = 47

Por supuesto, inicialmente x es 47. Cuando se llama f(), se crea un espacio temporal para alojar la variable a
durante la ejecución de la función, y el valor de x se copia a a, el cual es verificado mostrándolo por pantalla. Se
puede cambiar el valor de a y demostrar que ha cambiado. Pero cuando f() termina, el espacio temporal que se
había creado para a desaparece, y se puede observar que la única conexión que existía entre a y x ocurrió cuando
el valor de x se copió en a.
Cuando está dentro de f(), x es el objeto externo (mi terminología), y cambiar el valor de la variable local
no afecta al objeto externo, lo cual es bastante lógico, puesto que son dos ubicaciones separadas en la memoria.
Pero ¿y si quiere modificar el objeto externo? Aquí es donde los punteros entran en acción. En cierto sentido,
un puntero es un alias de otra variable. De modo que si a una función se le pasa un puntero en lugar de un valor
ordinario, se está pasando de hecho un alias del objeto externo, dando la posibilidad a la función de que pueda
modificar el objeto externo, tal como sigue:

//: C03:PassAddress.cpp
#include <iostream>

void f(int* p) {
cout << "p = " << p << endl;
cout << "*p = " << *p << endl;
*p = 5;
cout << "p = " << p << endl;
}

int main() {
int x = 47;
cout << "x = " << x << endl;
cout << "&x = " << &x << endl;
f(&x);
cout << "x = " << x << endl;
}

Ahora f() toma el puntero como un argumento y dereferencia el puntero durante la asignación, lo que modifica
el objeto externo x. La salida es:

94


x = 47
&x = 0065FE00
p = 0065FE00
*p = 47
p = 0065FE00
x = 5

Tenga en cuenta que el valor contenido en p es el mismo que la dirección de x - el puntero p de hecho apunta
a x. Si esto no es suficientemente convincente, cuando p es dereferenciado para asignarle el valor 5, se ve que el
valor de x cambia a 5 también.
De ese modo, pasando un puntero a una función le permitirá a esa función modificar el objeto externo. Se verán
muchos otros usos de los punteros más adelante, pero podría decirse que éste es el más básico y posiblemente el
más común.

3.4.6. Introducción a las referencias de C++
Los punteros funcionan más o menos igual en C y en C++, pero C++ añade un modo adicional de pasar una
dirección a una función. Se trata del paso-por-referencia y existe en otros muchos lenguajes, de modo que no es
una invención de C++.
La primera impresión que dan las referencias es que no son necesarias, que se pueden escribir cualquier pro-
grama sin referencias. En general, eso es verdad, con la excepción de unos pocos casos importantes que se tratarán
más adelante en el libro, pero la idea básica es la misma que la demostración anterior con del puntero: se puede
pasar la dirección de un argumento utilizando una referencia. La diferencia entre referencias y punteros es que
invocar a una función que recibe referencias es mas limpio, sintácticamente, que llamar a una función que recibe
punteros (y es exactamente esa diferencia sintáctica la que hace a las referencias escenciales en ciertas situaciones).
Si PassAddress.cpp se modifica para utilizar referencias, se puede ver la diferencia en la llamada a la funcion
en main():

//: C03:PassReference.cpp
#include <iostream>

void f(int& r) {
cout << "r = " << r << endl;
cout << "&r = " << &r << endl;
r = 5;
cout << "r = " << r << endl;
}

int main() {
int x = 47;
cout << "x = " << x << endl;
cout << "&x = " << &x << endl;
f(x); // Looks like pass-by-value,
// is actually pass by reference
cout << "x = " << x << endl;
}

En la lista de argumentos de f(), en lugar de escribir int* para pasar un puntero, se escribe int& para pasar
una referencia. Dentro de f(), si dice simplemente r (lo cual produciría la dirección si r fuese un puntero) se
obtiene el valor en la variable que r está referenciando. Si se asigna a r, en realidad se esta asignado a la variable
a la que que r referencia. De hecho, la única manera de obtener la dirección que contiene r es con el operador &.

95


En main(), se puede ver el efecto clave de las referencias en la sintaxis de la llamada a f(), que es simple-
mente f(x). Aunque eso parece un paso-por-valor ordinario, el efecto de la referencia es que en realidad toma la
dirección y la pasa, en lugar de hacer una copia del valor. La salida es:

x = 47
&x = 0065FE00
r = 47
&r = 0065FE00
r = 5
x = 5

De manera que se puede ver que un paso-por-referencia permite a una función modificar el objeto externo, al
igual que al pasar un puntero (también se puede observar que la referencia esconde el hecho de que se está pasando
una dirección; esto se verá más adelante en el libro). Gracias a esta pequeña introducción se puede asumir que las
referencias son sólo un modo sintácticamente distinto (a veces referido como “azúcar sintáctico”) para conseguir
lo mismo que los punteros: permitir a las funciones cambiar los objetos externos.

3.4.7. Punteros y Referencias como modificadores
Hasta ahora, se han visto los tipos básicos de datos char, int, float, y double, junto con los especificadores
signed, unsigned, short, y long, que se pueden utilizar con los tipos básicos de datos en casi cualquier combi-
nación. Ahora hemos añadido los punteros y las referencias, que son lo ortogonal a los tipos básicos de datos y los
especificadores, de modo que las combinaciones posibles se acaban de triplicar:

//: C03:AllDefinitions.cpp
// All possible combinations of basic data types,
// specifiers, pointers and references
#include <iostream>

void f1(char c, int i, float f, double d);
void f2(short int si, long int li, long double ld);
void f3(unsigned char uc, unsigned int ui,
unsigned short int usi, unsigned long int uli);
void f4(char* cp, int* ip, float* fp, double* dp);
void f5(short int* sip, long int* lip,
long double* ldp);
void f6(unsigned char* ucp, unsigned int* uip,
unsigned short int* usip,
unsigned long int* ulip);
void f7(char& cr, int& ir, float& fr, double& dr);
void f8(short int& sir, long int& lir,
long double& ldr);
void f9(unsigned char& ucr, unsigned int& uir,
unsigned short int& usir,
unsigned long int& ulir);

int main() {}

Los punteros y las referencias entran en juego también cuando se pasan objetos dentro y fuera de las funciones;
aprenderá sobre ello en un capítulo posterior.
Hay otro tipo que funciona con punteros: void. Si se establece que un puntero es un void*, significa que
cualquier tipo de dirección se puede asignar a ese puntero (en cambio si tiene un int*, sólo puede asignar la
dirección de una variable int a ese puntero). Por ejemplo:

96

3.5. Alcance

//: C03:VoidPointer.cpp
int main() {
void* vp;
char c;
int i;
float f;
double d;
// The address of ANY type can be
// assigned to a void pointer:
vp = &c;
vp = &i;
vp = &f;
vp = &d;
}

Una vez que se asigna a un void* se pierde cualquier información sobre el tipo de la variables. Esto significa
que antes de que se pueda utilizar el puntero, se debe moldear al tipo correcto:

//: C03:CastFromVoidPointer.cpp
int main() {
int i = 99;
void* vp = &i;
// Can’t dereference a void pointer:
// *vp = 3; // Compile-time error
// Must cast back to int before dereferencing:
*((int*)vp) = 3;
}

El molde (int*)vp toma el void* y le dice al compilador que lo trate como un int*, y de ese modo se
puede dereferenciar correctamente. Puede observar que esta sintaxis es horrible, y lo es, pero es peor que eso - el
void* introduce un agujero en el sistema de tipos del lenguaje. Eso significa, que permite, o incluso promueve,
el tratamiento de un tipo como si fuera otro tipo. En el ejemplo anterior, se trata un int como un int mediante
el moldeado de vp a int*, pero no hay nada que indique que no se lo puede moldear a char* o double*, lo que
modificaría una cantidad diferente de espacio que ha sido asignada al int, lo que posiblemente provocará que el
programa falle.. En general, los punteros void deberían ser evitados, y utilizados únicamente en raras ocasiones,
que no se podrán considerar hasta bastante más adelante en el libro.
No se puede tener una referencia void, por razones que se explicarán en el capítulo 11.

3.5. Alcance
Las reglas de ámbitos dicen cuando es válida una variable, dónde se crea, y cuándo se destruye (es decir, sale de
ámbito). El ámbito de una variable se extiende desde el punto donde se define hasta la primera llave que empareja
con la llave de apertura antes de que la variable fuese definida. Eso quiere decir que un ámbito se define por su
juego de llaves “más cercanas”. Para ilustrarlo:

//: C03:Scope.cpp

97


// How variables are scoped
int main() {
int scp1;
// scp1 visible here
{
// scp1 still visible here
//.....
int scp2;
// scp2 visible here
//.....
{
// scp1 & scp2 still visible here
//..
int scp3;
// scp1, scp2 & scp3 visible here
// ...
} // <-- scp3 destroyed here
// scp3 not available here
// scp1 & scp2 still visible here
// ...
// scp3 & scp2 not available here
// scp1 still visible here
//..

El ejemplo anterior muestra cuándo las variables son visibles y cuando dejan de estár disponibles (es decir,
cuando salen del ámbito). Una variable se puede utilizar sólo cuando se está dentro de su ámbito. Los ámbitos
pueden estar anidados, indicados por parejas de llaves dentro de otras parejas de llaves. El anidado significa que
se puede acceder a una variable en un ámbito que incluye el ámbito en el que se está. En el ejemplo anterior, la
variable scp1 está dispobible dentro de todos los demás ámbitos, mientras que scp3 sólo está disponible en el
ámbito más interno.

3.5.1. Definición de variables “al vuelo”
Como se ha mencionado antes en este capítulo, hay una diferencia importante entre C y C++ al definir variables.
Ambos lenguajes requieren que las variables estén definidas antes de utilizarse, pero C (y muchos otros lenguajes
procedurales tradicionales) fuerzan a que se definan todas las variables al principio del bloque, de modo que cuando
el compilador crea un bloque puede crear espacio para esas variables.
Cuando uno lee código C, normalmente lo primero que encuentra cuando empieza un ámbito, es un bloque
de definiciones de variables. Declarar todas las variables al comienzo de un bloque requiere que el programador
escriba de un modo particular debido a los detalles de implementación del lenguaje. La mayoría de las personas
no conocen todas las variables que van a utilizar antes de escribir el código, de modo que siempre están volviendo
al principio del bloque para insertar nuevas variables, lo cual resulta pesado y causa errores. Normalmente estas
definiciones de variables no significan demasiado para el lector, y de hecho tienden a ser confusas porque aparecen
separadas del contexto en el cual se utilizan.
C++ (pero no C) permite definir variables en cualquier sitio dentro de un ámbito, de modo que se puede definir
una variable justo antes de usarla. Además, se puede inicializar la variable en el momento de la definición, lo que
previene cierto tipo de errores. Definir las variables de este modo hace el código más fácil de escribir y reduce
los errores que provoca estar forzado a volver atrás y adelante dentro de un ámbito. Hace el código más fácil
de entender porque es una variable definida en el contexto de su utilización. Esto es especialmente importante
cuando se está definiendo e inicializando una variable al mismo tiempo - se puede ver el significado del valor de
inicialización por el modo en el que se usa la variable.
También se pueden definir variables dentro de expresiones de control tales como los bucles for y while,
dentro de las sentencias de condiciones if, y dentro de la sentencia de selección switch. A continuación hay un

98

3.5. Alcance

ejemplo que muestra la definición de variables al-vuelo:

//: C03:OnTheFly.cpp
// On-the-fly variable definitions
#include <iostream>

int main() {
//..
{ // Begin a new scope
int q = 0; // C requires definitions here
//..
// Define at point of use:
for(int i = 0; i < 100; i++) {
q++; // q comes from a larger scope
// Definition at the end of the scope:
int p = 12;
}
int p = 1; // A different p
} // End scope containing q & outer p
cout << "Type characters:" << endl;
while(char c = cin.get() != ’q’) {
cout << c << " wasn’t it" << endl;
if(char x = c == ’a’ || c == ’b’)
cout << "You typed a or b" << endl;
else
cout << "You typed " << x << endl;
}
cout << "Type A, B, or C" << endl;
switch(int i = cin.get()) {
case ’A’: cout << "Snap" << endl; break;
case ’B’: cout << "Crackle" << endl; break;
case ’C’: cout << "Pop" << endl; break;
default: cout << "Not A, B or C!" << endl;
}
}

En el ámbito más interno, se define p antes de que acabe el ámbito, de modo que realmente es un gesto inútil
(pero demuestra que se puede definir una variable en cualquier sitio). La variable p en el ámbito exterior está en la
misma situación.
La definición de i en la expresión de control del bucle for es un ejemplo de que es posible definir una variable
exactamente en el punto en el que se necesita (esto sólo se puede hacer en C++). El ámbito de i es el ámbito de la
expresión controlada por el bucle for, de modo que se puede re-utilizar i en el siguiente bucle for. Se trata de
un modismo conveniente y común en C++; i es el nombre habitual para el contador de un for y así no hay que
inventar nombres nuevos.
A pesar de que el ejemplo también muestra variables definidas dentro de las sentencias while, if y switch,
este tipo de definiciones es menos común que las de expresiones for, quizás debido a que la sintaxis es más
restrictiva. Por ejemplo, no se puede tener ningún paréntesis. Es decir, que no se puede indicar:

while((char c = cin.get()) != ’q’)

Añadir los paréntesis extra parecería una acción inocente y útil, y debido a que no se pueden utilizar, los
resultados no son los esperados. El problema ocurre porque != tiene orden de precedencia mayor que =, de modo
que el char c acaba conteniendo un bool convertido a char. Cuando se muestra, en muchos terminales se vería
el carácter de la cara sonriente.

99


En general, se puede considerar la posibilidad de definir variables dentro de las sentencias while, if y s-
witch por completitud, pero el único lugar donde se debería utilizar este tipo de definición de variables es en el
bucle for (dónde usted las utilizará más a menudo).

3.6. Especificar la ubicación del espacio de almacenamiento
Al crear una variable, hay varias alternativas para especificar la vida de dicha variable, la forma en que se
decide la ubicación para esa variable y cómo la tratará el compilador.

3.6.1. Variables globales
Las variables globales se definen fuera de todos los cuerpos de las funciones y están disponibles para todo el
programa (incluso el código de otros ficheros). Las variables globales no están afectadas por ámbitos y están siem-
pre disponibles (es decir, la vida de una variable global dura hasta la finalización del programa). Si la existencia de
una variable global en un fichero se declara usando la palabra reservada extern en otro fichero, la información
está disponible para su utilización en el segundo fichero. A continuación un ejemplo del uso de variables globales:

//: C03:Global.cpp
//{L} Global2
// Demonstration of global variables
#include <iostream>

int globe;
void func();
int main() {
globe = 12;
cout << globe << endl;
func(); // Modifies globe
cout << globe << endl;
}

Y el fichero que accede a globe como un extern:

//: C03:Global2.cpp {O}
// Accessing external global variables
extern int globe;
// (The linker resolves the reference)
void func() {
globe = 47;
}

El espacio para la variable globe se crea mediante la definición en Global.cpp, y esa misma variable es
accedida por el código de Global2.cpp. Ya que el código de Global2.cpp se compila separado del código
de Global.cpp, se debe informar al compilador de que la variable existe en otro sitio mediante la declaración

extern int globe;

100


Cuando ejecute el programa, observará que la llamada fun() afecta efectivamente a la única instancia global
de globe.
En Global.cpp, se puede ver el comentario con una marca especial (que es diseñ mío):
//{L} Global2
Eso indica que para crear el programa final, el fichero objeto con el nombre Global2 debe estar enlazado
(no hay extensión ya que los nombres de las extensiones de los ficheros objeto difieren de un sistema a otro). En
Global2.cpp, la primera línea tiene otra marca especial {O}, que significa “No intentar crear un ejecutable
de este fichero, se compila para que pueda enlazarse con otro fichero”. El programa ExtractCode.cpp en el
Volumen 2 de este libro (que se puede descargar de www.BruceEckel.com) lee estas marcas y crea el makefile
apropiado de modo que todo se compila correctamente (aprenderá sobre makefiles al final de este capítulo).

3.6.2. Variables locales
Las variables locales son las que se encuentran dentro de un ámbito; son “locales” a una función. A menudo
se las llama variables automáticas porque aparecen automáticamente cuando se entra en un ámbito y desaparecen
cuando el ámbito se acaba. La palabra reservada auto lo enfatiza, pero las variables locales son auto por defecto,
de modo que nunca se necesita realmente declarar algo como auto.

Variables registro
Una variable registro es un tipo de variable local. La palabra reservada register indica al compilador
“Haz que los accesos a esta variable sean lo más rápidos posible”. Aumentar la velocidad de acceso depende de
la implementación, pero, tal como sugiere el nombre, a menudo se hace situando la variable en un registro del
microprocesador. No hay garantía alguna de que la variable pueda ser ubicada en un registro y tampoco de que la
velocidad de acceso aumente. Es una ayuda para el compilador.
Hay restricciones a la hora de utilizar variables registro. No se puede consular o calcular la dirección de una
variable registro. Una variable registro sólo se puede declarar dentro de un bloque (no se pueden tener variables de
registro globales o estáticas). De todos modos, se pueden utilizar como un argumento formal en una función (es
decir, en la lista de argumentos).
En general, no se debería intentar influir sobre el optimizador del compilador, ya que probablemente él hará
mejor el trabajo de lo que lo pueda hacer usted. Por eso, es mejor evitar el uso de la palabra reservada register.

3.6.3. Static
La palabra reservada static tiene varios significados. Normalmente, las variables definidas localmente a una
función desaparecen al final del ámbito de ésta. Cuando se llama de nuevo a la función, el espacio de las variables
se vuelve a pedir y las variables son re-inicializadas. Si se desea que el valor se conserve durante la vida de un
programa, puede definir una variable local de una función como static y darle un valor inicial. La inicialización
se realiza sólo la primera vez que se llama a la función, y la información se conserva entre invocaciones sucesivas
de la función. De este modo, una función puede “recordar” cierta información entre una llamada y otra.
Puede surgir la duda de porqué no utilizar una variable global en este caso. El encanto de una variable static
es que no está disponible fuera del ámbito de la función, de modo que no se puede modificar accidentalmente. Esto
facilita la localización de errores.
A continuación, un ejemplo del uso de variables static:

//: C03:Static.cpp
// Using a static variable in a function
#include <iostream>

void func() {
static int i = 0;

101


cout << "i = " << ++i << endl;
}

int main() {
for(int x = 0; x < 10; x++)
func();
}

Cada vez que se llama a func() dentro del bucle, se imprime un valor diferente. Si no se utilizara la palabra
reservada static, el valor mostrado sería siempre 1.
El segundo significado de static está relacionado con el primero en el sentido de que “no está disponible
fuera de cierto ámbito”. Cuando se aplica static al nombre de una función o de una variable que está fuera de
todas las funciones, significa “Este nombre no está disponible fuera de este fichero”. El nombre de la función o de
la variable es local al fichero; decimos que tiene ámbito de fichero. Como demostración, al compilar y enlazar los
dos ficheros siguientes aparece un error en el enlazado:

//: C03:FileStatic.cpp
// File scope demonstration. Compiling and
// linking this file with FileStatic2.cpp
// will cause a linker error

// File scope means only available in this file:
static int fs;

int main() {
fs = 1;
}

Aunque la variable fs está destinada a existir como un extern en el siguiente fichero, el enlazador no la
encontraría porque ha sido declarada static en FileStatic.cpp.

//: C03:FileStatic2.cpp {O}
// Trying to reference fs
extern int fs;
void func() {
fs = 100;
}

El especificador static también se puede usar dentro de una clase. Esta explicación se dará más adelante en
este libro, cuando aprenda a crear clases.

3.6.4. extern
La palabra reservada extern ya ha sido brevemente descripta. Le dice al compilador que una variable o una
función existe, incluso si el compilado aún no la ha visto en el fichero que está siendo compilado en ese momento.
Esta variable o función puede definirse en otro fichero o más abajo en el fichero actual. A modo de ejemplo:

102


//: C03:Forward.cpp
// Forward function & data declarations
#include <iostream>

// This is not actually external, but the
// compiler must be told it exists somewhere:
extern int i;
extern void func();
int main() {
i = 0;
func();
}
int i; // The data definition
void func() {
i++;
cout << i;
}

Cuando el compilador encuentra la declaración extern int i sabe que la definición para i debe existir en
algún sitio como una variable global. Cuando el compilador alcanza la definición de i, ninguna otra declaración
es visible, de modo que sabe que ha encontrado la misma i declarada anteriormente en el fichero. Si se hubiera
definido i como static, estaría indicando al compilador que i se define globalmente (por extern), pero
también que tiene el ámbito de fichero (por static), de modo que el compilador generará un error.

Enlazado
Para comprender el comportamiento de los programas C y C++, es necesario saber sobre enlazado. En un
programa en ejecución, un identificador se representa con espacio en memoria que aloja una variable o un cuerpo
de función compilada. El enlazado describe este espacio tal como lo ve el enlazador. Hay dos formas de enlazado:
enlace interno y enlace externo.
Enlace interno significa que el espacio se pide para representar el identificador sólo durante la compilación del
fichero. Otros ficheros pueden utilizar el mismo nombre de identificador con un enlace interno, o para una variable
global, y el enlazador no encontraría conflictos - se pide un espacio separado para cada identificador. El enlace
interno se especifica mediante la palabra reservada static en C y C++.
Enlace externo significa que se pide sólo un espacio para representar el identificador para todos los ficheros
que se estén compilando. El espacio se pide una vez, y el enlazador debe resolver todas las demás referencias
a esa ubicación. Las variables globales y los nombres de función tienen enlace externo. Son accesibles desde
otros ficheros declarándolas con la palabra reservada extern. Por defecto, las variables definidas fuera de todas
las funciones (con la excepción de const en C++) y las definiciones de las funciones implican enlace externo.
Se pueden forzar específicamente a tener enlace interno utilizando static. Se puede establecer explícitamente
que un identificador tiene enlace externo definiéndolo como extern. No es necesario definir una variable o una
función como extern en C, pero a veces es necesario para const en C++.
Las variables automáticas (locales) existen sólo temporalmente, en la pila, mientras se está ejecutando una
función. El enlazador no entiende de variables automáticas, de modo que no tienen enlazado.

3.6.5. Constantes
En el antiguo C (pre-Estándar), si se deseaba crear una constante, se debía utilizar el preprocesador:

#define PI 3.14159

103


En cualquier sitio en el que utilizase PI, el preprocesador lo substituía por el valor 3.14159 (aún se puede
utilizar este método en C y C++).
Cuando se utiliza el preprocesador para crear constantes, su control queda fuera del ámbito del compilador. No
existe ninguna comprobación de tipo y no se puede obtener la dirección de PI (de modo que no se puede pasar un
puntero o una referencia a PI). PI no puede ser una variable de un tipo definido por el usuario. El significado de PI
dura desde el punto en que es definida, hasta el final del fichero; el preprocesador no entiende de ámbitos.
C++ introduce el concepto de constantes con nombre que es lo mismo que variable, excepto que su valor no
puede cambiar. El modificador const le indica al compilador que el nombre representa una constante. Cualquier
tipo de datos predefinido o definido por el usuario, puede ser definido como const. Si se define algo como const
y luego se intenta modificar, el compilador generará un error.
Se debe especificar el tipo de un const, de este modo:

const int x = 10;

En C y C++ Estándar, se puede usar una constante en una lista de argumentos, incluso si el argumento que
ocupa es un puntero o una referencia (p.e, se puede obtener la dirección de una constante). Las constantes tienen
ámbito, al igual que una variable ordinaria, de modo que se puede “esconder” una constante dentro de una función
y estar seguro de que ese nombre no afectará al resto del programa.
const ha sido tomado de C++ e incorporado al C Estándar pero un modo un poco distinto. En C, el compilador
trata a const del mismo modo que a una variable que tuviera asociado una etiqueta que dice “No me cambies”.
Cuando se define un const en C, el compilador pide espacio para él, de modo que si se define más de un const
con el mismo nombre en dos ficheros distintos (o se ubica la definición en un fichero de cabeceras), el enlazador
generará mensajes de error sobre del conflicto. El concepto de const en C es diferente de su utilización en C++
(en resumen, es más bonito en C++).

Valores constantes
En C++, una constante debe tener siempre un valor inicial (En C, eso no es cierto). Los valores de las con-
stantes para tipos predefinidos se expresan en decimal, octal, hexadecimal, o números con punto flotante (desgra-
ciadamente, no se consideró que los binarios fuesen importantes), o como caracteres.
A falta de cualquier otra pista, el compilador assume que el valor de una constante es un número decimal. Los
números 47, 0 y 1101 se tratan como números decimales.
Un valor constante con un cero al principio se trata como un número octal (base 8). Los números con base 8
pueden contener únicamente dígitos del 0 al 7; el compilador interpreta otros dígitos como un error. Un número
octal legítimo es 017 (15 en base 10).
Un valor constante con 0x al principio se trata como un número hexadecimal (base 16). Los números con base
16 pueden contener dígitos del 0 al 9 y letras de la a a la f o A a F. Un número hexadecimal legítimo es 0x1fe (510
en base 10).
Los números en punto flotante pueden contener comas decimales y potencias exponenciales (representadas
mediante e, lo que significa “10 elevado a”). Tanto el punto decimal como la e son opcionales. Si se asigna una
constante a una variable de punto flotante, el compilador tomará el valor de la constante y la convertirá a un número
en punto flotante (este proceso es una forma de lo que se conoce como conversión implícita de tipo). De todos
modos, es una buena idea el usar el punto decimal o una e para recordar al lector que está utilizando un número en
punto flotante; algunos compiladores incluso necesitan esta pista.
Alguno valores válidos para una constante en punto flotante son: 1e4, 1.0001, 47.0, 0.0 y 1.159e-77. Se pueden
añadir sufijos para forzar el tipo de número de punto flotante: f o F fuerza que sea float, L o l fuerza que sea un
long double; de lo contrario, el número será un double.
Las constantes de tipo char son caracteres entre comillas simples, tales como: ’A’, ’o’, ’’. Fíjese en que
hay una gran diferencia entre el carácter ’o’ (ASCII 96) y el valor 0. Los caracteres especiales se representan
con la “barra invertida”: ’n’ (nueva línea), ’t’ (tabulación), ’’ (barra invertida), ’r’ (retorno de carro),
’"’ (comilla doble), ’’’ (comilla simple), etc. Incluso se puede expresar constantes de tipo char en octal:
’17’ o hexadecimal: ’xff’.

104

3.7. Los operadores y su uso

3.6.6. Volatile
Mientras que el calificador const indica al compilador “Esto nunca cambia” (lo que permite al compilador
realizar optimizaciones extra), el calificador volatile dice al compilador “Nunca se sabe cuando cambiará
esto”, y evita que el compilador realice optimizaciones basadas en la estabilidad de esa variable. Se utiliza esta
palabra reservada cuando se lee algún valor fuera del control del código, algo así como un registro en un hardware
de comunicación. Una variable volatile se lee siempre que su valor es requerido, incluso si se ha leído en la
línea anterior.
Un caso especial de espacio que está “fuera del control del código” es en un programa multi-hilo. Si está
comprobando una bandera particular que puede ser modificada por otro hilo o proceso, esta bandera debería ser
volatile de modo que el compilador no asuma que puede optimizar múltiples lecturas de la bandera.
Fíjese en que volatile puede no tener efecto cuando el compilador no está optimizando, pero puede prevenir
errores críticos cuando se comienza a optimizar el código (que es cuando el compilador empezará a buscar lecturas
redundantes).
Las palabras reservadas const y volatile se verán con más detalle en un capítulo posterior.

Esta sección cubre todos los operadores de C y C++.
Todos los operadores producen un valor a partir de sus operandos. Esta operación se efectúa sin modificar
los operandos, excepto con los operadores de asignación, incremento y decremento. El hecho de modificar un
operando se denomina efecto colateral. El uso más común de los operadores que modifican sus operandos es
producir el efecto colateral, pero se debería tener en cuenta que el valor producido está disponible para su uso al
igual que el de los operadores sin efectos colaterales.

3.7.1. Asignación
La asignación se realiza mediante el operador =. Eso significa “Toma el valor de la derecha (a menudo llamado
rvalue) y cópialo en la variable de la izquierda (a menudo llamado lvalue).” Un rvalue es cualquier constante,
variable o expresión que pueda producir un valor, pero un lvalue debe ser una variable con un nombre distintivo
y único (esto quiere decir que debe haber un espacio físico dónde guardar la información). De hecho, se puede
asignar el valor de una constante a una variable (A = 4;), pero no se puede asignar nada a una constante - es
decir, una constante no puede ser un lvalue (no se puede escribir 4 = A;).

3.7.2. Operadores matemáticos
Los operadores matemáticos básicos son los mismos que están disponibles en la mayoría de los lenguajes de
programación: adición (+), substracción (-), división (/), multiplicación (*), y módulo (%; que produce el resto
de una división entera). La división entera trunca el resultado (no lo redondea). El operador módulo no se puede
utilizar con números con punto flotante.
C y C++ también utilizan notaciones abreviadas para efectuar una operación y una asignación al mismo tiempo.
Esto se denota por un operador seguido de un signo igual, y se puede aplicar a todos los operadores del lenguaje
(siempre que tenga sentido). Por ejemplo, para añadir 4 a la variable x y asignar x al resultado, se escribe: x +=
4;.
Este ejemplo muestra el uso de los operadores matemáticos:

//: C03:Mathops.cpp
// Mathematical operators
#include <iostream>

105


// A macro to display a string and a value.
#define PRINT(STR, VAR)
cout << STR " = " << VAR << endl

int main() {
int i, j, k;
float u, v, w; // Applies to doubles, too
cout << "enter an integer: ";
cin >> j;
cout << "enter another integer: ";
cin >> k;
PRINT("j",j); PRINT("k",k);
i = j + k; PRINT("j + k",i);
i = j - k; PRINT("j - k",i);
i = k / j; PRINT("k / j",i);
i = k * j; PRINT("k * j",i);
i = k % j; PRINT("k % j",i);
// The following only works with integers:
j %= k; PRINT("j %= k", j);
cout << "Enter a floating-point number: ";
cin >> v;
cout << "Enter another floating-point number:";
cin >> w;
PRINT("v",v); PRINT("w",w);
u = v + w; PRINT("v + w", u);
u = v - w; PRINT("v - w", u);
u = v * w; PRINT("v * w", u);
u = v / w; PRINT("v / w", u);
// The following works for ints, chars,
// and doubles too:
PRINT("u", u); PRINT("v", v);
u += v; PRINT("u += v", u);
u -= v; PRINT("u -= v", u);
u *= v; PRINT("u *= v", u);
u /= v; PRINT("u /= v", u);
}

Los rvalues de todas las asignaciones pueden ser, por supuesto, mucho mas complejos.

Introducción a las macros del preprocesador
Observe el uso de la macro PRINT() para ahorrar líneas (y errores de sintaxis!). Las macros de preprocesador
se nombran tradicionalmente con todas sus letras en mayúsculas para que sea fácil distinguirlas - aprenderá más
adelante que las macros pueden ser peligrosas (y también pueden ser muy útiles).
Los argumentos de de la lista entre paréntesis que sigue al nombre de la macro son sustituidos en todo el código
que sigue al paréntesis de cierre. El preprocesador elimina el nombre PRINT y sustituye el código donde se invoca
la macro, de modo que el compilador no puede generar ningún mensaje de error al utilizar el nombre de la macro,
y no realiza ninguna comprobación de sintaxis sobre los argumentos (esto lo último puede ser beneficioso, como
se muestra en las macros de depuración al final del capítulo).

3.7.3. Operadores relacionales
Los operadores relacionales establecen una relación entre el valor de los operandos. Producen un valor
booleano (especificado con la palabra reservada bool en C++) true si la relación es verdadera, y false si la
relación es falsa. Los operadores relacionales son: menor que (<), mayor que (>), menor o igual a (<=), mayor o
igual a (>=), equivalente (==), y distinto (!=). Se pueden utilizar con todos los tipos de datos predefinidos en C
y C++. Se pueden dar definiciones especiales para tipos definidos por el usuario en C++ (aprenderá más sobre el
tema en el Capítulo 12, que cubre la sobrecarga de operadores).

106


3.7.4. Operadores lógicos
Los operadores lógicos and (&&) y or (||) producen true o false basándose en la relación lógica de sus
argumentos. Recuerde que en C y C++, una condición es cierta si tiene un valor diferente de cero, y falsa si vale
cero. Si se imprime un bool, por lo general verá un 1’ para true y 0 para false.
Este ejemplo utiliza los operadores relacionales y lógicos:

//: C03:Boolean.cpp
// Relational and logical operators.
#include <iostream>

int main() {
int i,j;
cout << "Enter an integer: ";
cin >> i;
cout << "Enter another integer: ";
cin >> j;
cout << "i > j is " << (i > j) << endl;
cout << "i < j is " << (i < j) << endl;
cout << "i >= j is " << (i >= j) << endl;
cout << "i <= j is " << (i <= j) << endl;
cout << "i == j is " << (i == j) << endl;
cout << "i != j is " << (i != j) << endl;
cout << "i && j is " << (i && j) << endl;
cout << "i || j is " << (i || j) << endl;
cout << " (i < 10) && (j < 10) is "
<< ((i < 10) && (j < 10)) << endl;
}

Se puede reemplazar la definición de int con float o double en el programa anterior. De todos modos, dese
cuenta de que la comparación de un número en punto flotante con el valor cero es estricta; un número que es la
fracción más pequeña diferente de otro número aún se considera “distinto de”. Un número en punto flotante que
es poca mayor que cero se considera verdadero.

3.7.5. Operadores para bits
Los operadores de bits permiten manipular bits individuales y dar como salida un número (ya que los valores
con punto flotante utilizan un formato interno especial, los operadores de bitS sólo funcionan con tipos enteros:
char, int y long). Los operadores de bitS efectúan álgebra booleana en los bits correspondientes de los argumentos
para producir el resultado.
El operador and (&) para bits produce uno en la salida si ambos bits de entrada valen uno; de otro modo produce
un cero. El operador or (|) para bits produce un uno en la salida si cualquiera de los dos valores de entrada vale
uno, y produce un cero sólo si ambos valores de entrada son cero. El operador or exclusivo o xor (ˆ) para bits
produce uno en la salida si uno de los valores de entrada es uno, pero no ambos. El operador not (~) para bits
(también llamado operador de complemento a uno) es un operador unario - toma un único argumento (todos los
demás operadores son binarios). El operador not para bits produce el valor contrario a la entrada - uno si el bit de
entrada es cero, y cero si el bit de entrada es uno.
Los operadores de bits pueden combinarse con el signo = para unir la operación y la asignación: &=, |=, y ˆ=
son todas operaciones legales (dado que ~ es un operador unario no puede combinarse con el signo =).

107


3.7.6. Operadores de desplazamiento
Los operadores de desplazamiento también manipulan bits. El operador de desplazamiento a izquierda (<<)
produce el desplazamiento del operando que aparece a la izquierda del operador tantos bits a la izquierda como
indique el número a la derecha del operador. El operador de desplazamiento a derecha (>>) produce el desplaza-
miento del operando de la izquierda hacia la derecha tantos bits como indique el número a la derecha del operador.
Si el valor que sigue al operador de desplazamiento es mayor que el número de bits del lado izquierdo, el resultado
es indefinido. Si el operando de la izquierda no tiene signo, el desplazamiento a derecha es un desplazamiento
lógico de modo que los bits del principio se rellenan con ceros. Si el operando de la izquierda tiene signo, el
desplazamiento derecho puede ser un desplazamiento lógico (es decir, significa que el comportamiento es indeter-
minado).
Los desplazamientos pueden combinarse con el signo igual (<<= y >>=). El lvalue se reemplaza por lvalue
desplazado por el rvalue.
Lo que sigue a continuación es un ejemplo que demuestra el uso de todos los operadores que involucran bits.
Primero, una función de propósito general que imprime un byte en formato binario, creada para que se pueda
reutilizar fácilmente. El fichero de cabecera declara la función:

//: C03:printBinary.h
// Display a byte in binary
void printBinary(const unsigned char val);

A continuación la implementación de la función:

//: C03:printBinary.cpp {O}
#include <iostream>
void printBinary(const unsigned char val) {
for(int i = 7; i >= 0; i--)
if(val & (1 << i))
std::cout << "1";
else
std::cout << "0";
}

La función printBinary() toma un único byte y lo muestra bit a bit. La expresión:

(1 << i)

produce un uno en cada posición sucesiva de bit; en binario: 00000001, 00000010, etc. Si se hace and a
este bit con val y el resultado es diferente de cero, significa que había un uno en esa posición de val.
Finalmente, se utiliza la función en el ejemplo que muestra los operadores de manipulación de bits:

//: C03:Bitwise.cpp

108


//{L} printBinary
// Demonstration of bit manipulation
#include "printBinary.h"
#include <iostream>

// A macro to save typing:
#define PR(STR, EXPR)
cout << STR; printBinary(EXPR); cout << endl;

int main() {
unsigned int getval;
unsigned char a, b;
cout << "Enter a number between 0 and 255: ";
cin >> getval; a = getval;
PR("a in binary: ", a);
cout << "Enter a number between 0 and 255: ";
cin >> getval; b = getval;
PR("b in binary: ", b);
PR("a | b = ", a | b);
PR("a & b = ", a & b);
PR("a ^ b = ", a ^ b);
PR("~a = ", ~a);
PR("~b = ", ~b);
// An interesting bit pattern:
unsigned char c = 0x5A;
PR("c in binary: ", c);
a |= c;
PR("a |= c; a = ", a);
b &= c;
PR("b &= c; b = ", b);
b ^= a;
PR("b ^= a; b = ", b);
}

Una vez más, se usa una macro de preprocesador para ahorrar líneas. Imprime la cadena elegida, luego la
representación binaria de una expresión, y luego un salto de línea.
En main(), las variables son unsigned. Esto es porque, en general, no se desean signos cuando se trabaja con
bytes. Se debe utilizar un int en lugar de un char para getval porque de otro modo la sentencia cin >> trataría
el primer dígito como un carácter. Asignando getval a a y b, se convierte el valor a un solo byte (truncándolo).
Los operadores << y >> proporcionan un comportamiento de desplazamiento de bits, pero cuando desplazan
bits que están al ﬁnal del número, estos bits se pierden (comúnmente se dice que se caen en el mítico cubo de bits, el
lugar donde acaban los bits descartados, presumiblemente para que puedan ser utilizados...). Cuando se manipulan
bits también se pueden realizar rotaciones; es decir, que los bits que salen de uno de los extremos se pueden
insertar por el otro extremo, como si estuviesen rotando en un bucle. Aunque la mayoría de los procesadores
de ordenadores ofrecen un comando de rotación a nivel máquina (se puede ver en el lenguaje ensamblador de
ese procesador), no hay un soporte directo para rotate en C o C++. Se supone que a los diseñadores de C les
pareció justiﬁcado el hecho de prescindir de rotate (en pro, como dijeron, de un lenguaje minimalista) ya que el
programador se puede construir su propio comando rotate. Por ejemplo, a continuación hay funciones para realizar
rotaciones a izquierda y derecha:

//: C03:Rotation.cpp {O}
// Perform left and right rotations

unsigned char rol(unsigned char val) {
int highbit;

109


if(val & 0x80) // 0x80 is the high bit only
highbit = 1;
else
highbit = 0;
// Left shift (bottom bit becomes 0):
val <<= 1;
// Rotate the high bit onto the bottom:
val |= highbit;
return val;
}

unsigned char ror(unsigned char val) {
int lowbit;
if(val & 1) // Check the low bit
lowbit = 1;
else
lowbit = 0;
val >>= 1; // Right shift by one position
// Rotate the low bit onto the top:
val |= (lowbit << 7);
return val;
}

Al intentar utilizar estas funciones en Bitwise.cpp, advierta que las definiciones (o cuando menos las
declaraciones) de rol() y ror() deben ser vistas por el compilador en Bitwise.cpp antes de que se puedan
utilizar.
Las funciones de tratamiento de bits son por lo general extremadamente eficientes ya que traducen directamente
las sentencias a lenguaje ensamblador. A veces una sentencia de C o C++ generará una única línea de código
ensamblador.

3.7.7. Operadores unarios
El not no es el único operador de bits que toma sólo un argumento. Su compañero, el not lógico (!), toma un
valor true y produce un valor false. El menos unario (-) y el más unario (+) son los mismos operadores que
los binarios menos y más; el compilador deduce que uso se le pretende dar por el modo en el que se escribe la
expresión. De hecho, la sentencia:

x = -a;

tiene un significado obvio. El compilador puede deducir:

x = a * -b;

pero el lector se puede confundir, de modo que es más seguro escribir:

x = a * (-b);

El menos unario produce el valor negativo. El más unario ofrece simetría con el menos unario, aunque en
realidad no hace nada.
Los operadores de incremento y decremento (++ y --) se comentaron ya en este capítulo. Son los únicos
operadores, además de los que involucran asignación, que tienen efectos colaterales. Estos operadores incrementan
o decrementan la variable en una unidad, aunque “unidad” puede tener diferentes significados dependiendo del tipo
de dato - esto es especialmente importante en el caso de los punteros.
Los últimos operadores unarios son dirección-de (&), indirección (* y ->), los operadores de moldeado en C
y C++, y new y delete en C++. La dirección-de y la indirección se utilizan con los punteros, descriptos en este

110


capítulo. El moldeado se describe mas adelante en este capítulo, y new y delete se introducen en el Capítulo 4.

3.7.8. El operador ternario
El if-else ternario es inusual porque tiene tres operandos. Realmente es un operador porque produce un
valor, al contrario de la sentencia ordinaria if-else. Consta de tres expresiones: si la primera expresión (seguida
de un ?) se evalúa como cierto, se devuelve el resultado de evaluar la expresión que sigue al ?. Si la primera
expresión es falsa, se ejecuta la tercera expresión (que sigue a :) y su resultado se convierte en el valor producido
por el operador.
El operador condicional se puede usar por sus efectos colaterales o por el valor que produce. A continuación
un fragmento de código que demuestra ambas cosas:

a = --b ? b : (b = -99);

Aquí, el condicional produce el rvalue. A a se le asigna el valor de b si el resultado de decrementar b es
diferente de cero. Si b se queda a cero, a y b son ambas asignadas a -99. b siempre se decrementa, pero se asigna
a -99 sólo si el decremento provoca que b valga 0. Se puede utilizar un sentencia similar sin el a = sólo por sus
efectos colaterales:

--b ? b : (b = -99);

Aquí la segunda b es superﬂua, ya que no se utiliza el valor producido por el operador. Se requiere una
expresión entre el ? y :. En este caso, la expresión puede ser simplemente una constante, lo que haría que el
código se ejecute un poco más rápido.

3.7.9. El operador coma
La coma no se limita a separar nombres de variables en deﬁniciones múltiples, tales como

int i, j, k;

Por supuesto, también se usa en listas de argumentos de funciones. De todos modos, también se puede utilizar
como un operador para separar expresiones - en este caso produce el valor de la última expresión. El resto de
expresiones en la lista separada por comas se evalúa sólo por sus efectos colaterales. Este ejemplo incrementa una
lista de variables y usa la última como el rvalue:

//: C03:CommaOperator.cpp
#include <iostream>
int main() {
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3, e = 4;
a = (b++, c++, d++, e++);
cout << "a = " << a << endl;
// The parentheses are critical here. Without
// them, the statement will evaluate to:
(a = b++), c++, d++, e++;
cout << "a = " << a << endl;
}

111


En general, es mejor evitar el uso de la coma para cualquier otra cosa que no sea separar, ya que la gente no
está acostumbrada a verla como un operador.

3.7.10. Trampas habituales cuando se usan operadores
Como se ha ilustrado anteriormente, una de las trampas al usar operadores es tratar de trabajar sin paréntesis
incluso cuando no se está seguro de la forma en la que se va a evaluar la expresión (consulte su propio manual de
C para comprobar el orden de la evaluación de las expresiones).
Otro error extremadamente común se ve a continuación:

//: C03:Pitfall.cpp
// Operator mistakes

int main() {
int a = 1, b = 1;
while(a = b) {
// ....
}
}

La sentencia a = b siempre se va a evaluar como cierta cuando b es distinta de cero. La variable a obtiene
el valor de b, y el valor de b también es producido por el operador =. En general, lo que se pretende es utilizar
el operador de equivalencia (== dentro de una sentencia condicional, no la asignación. Esto le ocurre a muchos
programadores (de todos modos, algunos compiladores advierten del problema, lo cual es una ayuda).
Un problema similar es usar los operadores and y or de bits en lugar de sus equivalentes lógicos. Los oper-
adores and y or de bits usan uno de los caracteres (& o |), mientras que los operadores lógicos utilizan dos (&&
y ||). Al igual que con = y ==, es fácil escribir simplemente un carácter en vez de dos. Una forma muy fácil de
recordarlo es que “los bits son mas pequeños, de modo que no necesitan tantos caracteres en sus operadores”.

3.7.11. Operadores de moldeado
La palabra molde(cast) se usa en el sentido de "colocar dentro de un molde". El compilador cambiará au-
tomáticamente un tipo de dato a otro si tiene sentido. De hecho, si se asigna un valor entero a una variable de
punto flotante, el compilador llamará secretamente a una función (o más probablemente, insertará código) para
convertir el int a un float. El molde permite hacer este tipo de conversión explicita, o forzarla cuando normalmente
no pasaría.
Para realizar un molde, se debe situar el tipo deseado (incluyendo todos los modificadores) dentro de paréntesis
a la izquierda del valor. Este valor puede ser una variable, una constante, el valor producido por una expresión, o
el valor devulto por una función. A continuación un ejemplo:

//: C03:SimpleCast.cpp
int main() {
int b = 200;
unsigned long a = (unsigned long int)b;
}

El moldeado es poderoso, pero puede causar dolores de cabeza porque en algunas situaciones fuerza al compi-

112


lador a tratar datos como si fuesen (por ejemplo) más largos de lo que realmente son, de modo que ocupará más
espacio en memoria; lo que puede afectar a otros datos. Esto ocurre a menudo cuando se moldean punteros, no
cuando se hacen moldeos simples como los que ha visto anteriormente.
C++ tiene una sintaxis adicional para moldes, que sigue a la sintaxis de llamada a funciones. Esta sintaxis pone
los paréntesis alrededor del argumento, como en una llamada a función, en lugar de a los lados del tipo:

//: C03:FunctionCallCast.cpp
int main() {
float a = float(200);
// This is equivalent to:
float b = (float)200;
}

Por supuesto, en el caso anterior, en realidad no se necesitaría un molde; simplemente se puede decir 200-
.f o 200.0f (en efecto, eso es típicamente lo que el compilador hará para la expresión anterior). Los moldes
normalmente se utilizan con variables, en lugar de con constantes.

3.7.12. Los moldes explícitos de C++
Los moldes se deben utilizar con cuidado, porque lo que está haciendo en realidad es decir al compilador
“Olvida la comprobación de tipo - trátalo como si fuese de este otro tipo.” Esto significa, que está introduciendo
un agujero en el sistema de tipos de C++ y evitando que el compilador informe de que está haciendo algo erróneo
con un tipo. Lo que es peor, el compilador lo cree implícitamente y no realiza ninguna otra comprobación para
buscar errores. Una vez ha comenzado a moldear, está expuesto a todo tipo de problemas. De hecho, cualquier
programa que utilice muchos moldes se debe revisar con detenimiento, no importa cuanto haya dado por sentado
que simplemente “debe” hacerse de esta manera. En general, los moldes deben ser pocos y aislados para solucionar
problemas específicos.
Una vez se ha entendido esto y se presente un programa con errores, la primera impresión puede que sea mirar
los moldes como si fuesen los culpables. Pero, ¿cómo encuentrar los moldes estilo C? Son simplemente nombres
de tipos entre paréntesis, y si se empieza a buscar estas cosas descubrirá que a menudo es difícil distinguirlos del
resto del código.
El C++ Estándar incluye una sintaxis explícita de molde que se puede utilizar para reemplazar completamente
los moldes del estilo antiguo de C (por supuesto, los moldes de estilo C no se pueden prohibir sin romper el código,
pero los escritores de compiladores pueden advertir fácilmente acerca de los moldes antiguos). La sintaxis explícita
de moldes está pensada para que sea fácil encontrarlos, tal como se puede observar por sus nombres:

TABLA 3.2 Moldes explícitos de C++
Para moldes que se comportan bien o
razonablemente bien, incluyendo cosas que se
static_cast
podrían hacer sin un molde (como una conversión
automática de tipo).
const_cast Para moldear const y/o volatile
Para moldear a un significado completamente
diferente. La clave es que se necesitará volver a
moldear al tipo original para poderlo usar con
reinterpret_cast seguridad. El tipo al que moldee se usa típicamente
sólo para jugar un poco o algún otro propósito
misterioso. Éste es el más peligroso de todos los
moldes.
Para realizar un downcasting seguro (este molde se
dynamic_cast
describe en el Capítulo 15).

113


Los primeros tres moldes explícitos se describirán completamente en las siguientes secciones, mientras que los
últimos se explicarán después de que haya aprendido más en el Capítulo 15.

static_cast
El static_cast se utiliza para todas las conversiones que están bien definidas. Esto incluye conversiones
“seguras” que el compilador permitiría sin utilizar un molde, y conversiones menos seguras que están sin embargo
bien definidas. Los tipos de conversiones que cubre static_cast incluyen las conversiones típicas sin molde,
conversiones de estrechamiento (pérdida de información), forzar una conversión de un void*, conversiones de tipo
implícitas, y navegación estática de jerarquías de clases (ya que no se han visto aún clases ni herencias, este último
apartado se postpone hasta el Capítulo 15):

//: C03:static_cast.cpp
void func(int) {}

int main() {
int i = 0x7fff; // Max pos value = 32767
long l;
float f;
// (1) Typical castless conversions:
l = i;
f = i;
// Also works:
l = static_cast<long>(i);
f = static_cast<float>(i);

// (2) Narrowing conversions:
i = l; // May lose digits
i = f; // May lose info
// Says "I know," eliminates warnings:
i = static_cast<int>(l);
i = static_cast<int>(f);
char c = static_cast<char>(i);

// (3) Forcing a conversion from void* :
void* vp = &i;
// Old way produces a dangerous conversion:
float* fp = (float*)vp;
// The new way is equally dangerous:
fp = static_cast<float*>(vp);

// (4) Implicit type conversions, normally
// performed by the compiler:
double d = 0.0;
int x = d; // Automatic type conversion
x = static_cast<int>(d); // More explicit
func(d); // Automatic type conversion
func(static_cast<int>(d)); // More explicit
}

En la sección (1), se pueden ver tipos de conversiones que eran usuales en C, con o sin un molde. Promover
un int a long o float no es un problema porque el último puede albergar siempre cualquier valor que un int pueda
contener. Aunque es innecesario, se puede utilizar static_cast para remarcar estas promociones.
Se muestra en (2) como se convierte al revés. Aquí, se puede perder información porque un int no es tan
“ancho” como un long o un float; no aloja números del mismo tamaño. De cualquier modo, este tipo de conversión
se llama conversión de estrechamiento. El compilador no impedirá que ocurrán, pero normalmente dará una
advertencia. Se puede eliminar esta advertencia e indicar que realmente se pretendía esto utilizando un molde.

114


Tomar el valor de un void* no está permitido en C++ a menos que use un molde (al contrario de C), como se
puede ver en (3). Esto es peligroso y requiere que los programadores sepan lo que están haciendo. El static_-
cast, al menos, es mas fácil de localizar que los moldes antiguos cuando se trata de cazar fallos.
La sección (4) del programa muestra las conversiones de tipo implícitas que snormalmente se realizan de
manera automática por el compilador. Son automáticas y no requieren molde, pero el utilizar static_cas-
t acentúa dicha acción en caso de que se quiera reﬂejar claramente qué está ocurriendo, para poder localizarlo
después.

const_cast
Si quiere convertir de un const a un no-const o de un volatile a un no-volatile, se utiliza const-
_cast. Es la única conversión permitida con const_cast; si está involucrada alguna conversión adicional se
debe hacer utilizando una expresión separada o se obtendrá un error en tiempo de compilación.

//: C03:const_cast.cpp
int main() {
const int i = 0;
int* j = (int*)&i; // Deprecated form
j = const_cast<int*>(&i); // Preferred
// Can’t do simultaneous additional casting:
//! long* l = const_cast<long*>(&i); // Error
volatile int k = 0;
int* u = const_cast<int*>(&k);
}

Si toma la dirección de un objeto const, produce un puntero a const, éste no se puede asignar a un puntero
que no sea const sin un molde. El molde al estilo antiguo lo puede hacer, pero el const_cast es el más
apropiado en este caso. Lo mismo ocurre con volatile.

reinterpret_cast
Este es el menos seguro de los mecanismos de molde, y el más susceptible de crear fallos. Un reinterp-
ret_cast supone que un objecto es un patrón de bits que se puede tratar (para algún oscuro propósito) como si
fuese de un tipo totalmente distinto. Ese es el jugueteo de bits a bajo nivel por el cual C es famoso. Prácticamente
siempre necesitará hacer reinterpret_cast volver al tipo original (o de lo contrario tratar a la variable como
su tipo original) antes de hacer nada más con ella.

//: C03:reinterpret_cast.cpp
#include <iostream>
const int sz = 100;

struct X { int a[sz]; };

void print(X* x) {
for(int i = 0; i < sz; i++)
cout << x->a[i] << ’ ’;
cout << endl << "--------------------" << endl;
}

int main() {
X x;

115


print(&x);
int* xp = reinterpret_cast<int*>(&x);
for(int* i = xp; i < xp + sz; i++)
*i = 0;
// Can’t use xp as an X* at this point
// unless you cast it back:
print(reinterpret_cast<X*>(xp));
// In this example, you can also just use
// the original identifier:
print(&x);
}

En este ejemplo, struct X contiene un array de int, pero cuando se crea uno en la pila como en X x, los
valores de cada uno de los ints tienen basura (esto de muestra utilizando la función print() para mostrar los
contenidos de struct). Para inicializarlas, la dirección del X se toma y se moldea a un puntero int, que es luego
iterado a través del array para inicializar cada int a cero. Fíjese como el límite superior de i se calcula “añadiendo”
sz a xp; el compilador sabe que lo que usted quiere realmente son las direcciones de sz mayores que xp y él
realiza el cálculo aritmético por usted. FIXME(Comprobar lo que dice este párrafo de acuerdo con el código)
La idea del uso de reinterpret_cast es que cuando se utiliza, lo que se obtiene es tan extraño que no se
puede utilizar para los propósitos del tipo original, a menos que se vuelva a moldear. Aquí, vemos el molde otra
vez a X* en la llamada a print(), pero por supuesto, dado que tiene el identiﬁcador original también se puede
utilizar. Pero xp sólo es útil como un “int*, lo que es verdaderamente una reinterpretación” del X original.
Un reinterpret_cast a menudo indica una programación desaconsejada y/o no portable, pero está
disponible si decide que lo necesita.

3.7.13. sizeof - un operador en si mismo
El operador sizeof es independiente porque satisface una necesidad inusual. sizeof proporciona informa-
ción acerca de la cantidad de memoria ocupada por los elementos de datos. Como se ha indicado antes en este
capítulo, sizeof indica el número de bytes utilizado por cualquier variable particular. También puede dar el
tamaño de un tipo de datos (sin necesidad de un nombre de variable):

//: C03:sizeof.cpp
#include <iostream>
int main() {
cout << "sizeof(double) = " << sizeof(double);
cout << ", sizeof(char) = " << sizeof(char);
}

Por deﬁnición, el sizeof de cualquier tipo de char (signed, unsigned o simple) es siempre uno, sin tener
en cuenta que el almacenamiento subyacente para un char es realmente un byte. Para todos los demás tipos, el
resultado es el tamaño en bytes.
Tenga en cuenta que sizeof es un operador, no una función. Si lo aplica a un tipo, se debe utilizar con la
forma entre paréntesis mostrada anteriormente, pero si se aplica a una variable se puede utilizar sin paréntesis:

//: C03:sizeofOperator.cpp
int main() {

116

3.8. Creación de tipos compuestos

int x;
int i = sizeof x;
}

sizeof también puede informar de los tamaños de tipos definidos por el usuario. Se utilizará más adelante
en el libro.

3.7.14. La palabra reservada asm
Este es un mecanismo de escape que permite escribir código ensamblador para el hardware dentro de un
programa en C++. A menudo es capaz de referenciar variables C++ dentro del código ensamblador, lo que significa
que se puede comunicar fácilmente con el código C++ y limitar el código ensamblador a lo necesario para ajustes
eficientes o para utilizar instrucciones especiales del procesador. La sintaxis exacta que se debe usar cuando se
escribe en lenguaje ensamblador es dependiente del compilador y se puede encontrar en la documentación del
compilador.

3.7.15. Operadores explícitos
Son palabras reservadas para los operadores lógicos y binarios. Los programadores de fuera de los USA sin
teclados con caracteres tales como &, |, ˆ, y demás, estaban forzados a utilizar horribles trígrafos, que no sólo
eran insoportable de escribir, además eran difíciles de leer. Esto se ha paliado en C++ con palabras reservadas
adicionales:

TABLA 3.3 Nuevas palabras reservadas para operadores booleanos
Palabra reservada Significado
and && ( “y” lógica)
or || (“o” lógica)
not ! (negación lógica)
not_eq != (no-equivalencía lógica)
bitand & (and para bits)
and_eq &= (asignación-and para bits)
bitor | (or para bits)
or_eq != (asignación-or para bits)
xor ˆ (“o” exclusiva para bits)
xor_equ ˆ= (asignación xor para bits)
compl ~ (complemento binario)

Si el compilador obedece al Estándar C++, soportará estas palabras reservadas.

Los tipos de datos fundamentales y sus variantes son esenciales, pero más bien primitivos. C y C++ incorporan
herramientas que permiten construir tipos de datos más sofisticados a partir de los tipos de datos fundamentales.
Como se verá, el más importante de estos es struct, que es el fundamento para las class en C++. Sin embargo,
la manera más simple de crear tipos más sofisticados es simplemente poniendo un alias a otro nombre mediante
typedef.

3.8.1. Creación de alias usando typedef
Esta palabra reservada promete más de lo que da: typedef sugiere “definición de tipo” cuando “alias” habría
sido probablemente una descripción más acertada, ya que eso es lo que hace realmente. La sintaxis es:
typedef descripción-de-tipo-existente nombre-alias
La gente a menudo utiliza typedef cuando los tipos de datos se vuelven complicados, simplemente para
evitar escribir más de lo necesario. A continuación una forma común de utilizar typedef:

117


typedef unsigned long ulong;

Ahora si pone ulong, el compilador sabe que se está reﬁriendo a unsigned long. Puede pensar que esto se puede
lograr fácilmente utilizando sustitución en el preprocesador, pero hay situaciones en las cuales el compilador debe
estar advertido de que está tratando un nombre como si fuese un tipo, y por eso typedef es esencial.

int* x, y;

Esto genera en realidad un int* que es x, y un int (no un int*) que es y. Esto signiﬁca que el * añade a la
derecha, no a la izquierda. Pero, si utiliza un typedef:

typedef int* IntPtr;
IntPtr x, y;

Entonces ambos, x e y son del tipo int*.
Se puede discutir sobre ello y decir que es más explícito y por consiguiente mas legible evitar typedefs
para los tipos primitivos, y de hecho los programas se vuelven difíciles de leer cuando se utilizan demasiados
typedefs. De todos modos, los typedefs se vuelven especialmente importantes en C cuando se utilizan con
struct.

3.8.2. Usar struct para combinar variables
Un struct es una manera de juntar un grupo de variables en una estructura. Cuando se crea un struct, se
pueden crear varias instancias de este “nuevo” tipo de variable que ha inventado. Por ejemplo:

//: C03:SimpleStruct.cpp
struct Structure1 {
char c;
int i;
float f;
double d;
};

int main() {
struct Structure1 s1, s2;
s1.c = ’a’; // Select an element using a ’.’
s1.i = 1;
s1.f = 3.14;
s1.d = 0.00093;
s2.c = ’a’;
s2.i = 1;
s2.f = 3.14;
s2.d = 0.00093;
}

La declaración de struct debe acabar con una llave. En main(), se crean dos instancias de Structure1: s1
y s2. Cada una de ellas tiene su versión propia y separada de c, I, f y d. De modo que s1 y s2 representan
bloques de variables completamente independientes. Para seleccionar uno de estos elementos dentro de s1 o s2,
se utiliza un ., sintaxis que se ha visto en el cápitulo previo cuando se utilizaban objetos class de C++ - ya que
las clases surgían de structs, de ahí proviene esta sintaxis.

118


Una cosa a tener en cuenta es la torpeza de usar Structure1 (como salta a la vista, eso sólo se requiere en C,
y no en C++). En C, no se puede poner Structure1 cuando se definen variables, se debe poner struct Structure1.
Aquí es donde typedef se vuelve especialmente útil en C:

//: C03:SimpleStruct2.cpp
// Using typedef with struct
typedef struct {
char c;
int i;
float f;
double d;
} Structure2;

int main() {
Structure2 s1, s2;
s1.c = ’a’;
s1.i = 1;
s1.f = 3.14;
s1.d = 0.00093;
s2.c = ’a’;
s2.i = 1;
s2.f = 3.14;
s2.d = 0.00093;
}

Usando typedef de este modo, se puede simular (en C; intentar eliminar el typedef para C++) que Struc-
ture2 es un tipo predefinido, como int o float, cuando define s1 y s2 (pero se ha de tener en cuenta de que sólo
tiene información - características - y no incluye comportamiento, que es lo que se obtiene con objetos reales en
C++). Observe que el struct se ha declarado al principio, porque el objetivo es crear el typedef. Sin embargo,
hay veces en las que sería necesario referirse a struct durante su definición. En esos casos, se puede repetir el
nombre del struct como tal y como typedef.

//: C03:SelfReferential.cpp
// Allowing a struct to refer to itself

typedef struct SelfReferential {
int i;
SelfReferential* sr; // Head spinning yet?
} SelfReferential;

int main() {
SelfReferential sr1, sr2;
sr1.sr = &sr2;
sr2.sr = &sr1;
sr1.i = 47;
sr2.i = 1024;
}

Si lo observa detenidamente, puede ver que sr1 y sr2 apuntan el uno al otro, guardando cada uno una parte
de la información.

119


En realidad, el nombre struct no tiene que ser lo mismo que el nombre typedef, pero normalmente se
hace de esta manera ya que tiende a simplificar las cosas.

Punteros y estructuras
En los ejemplos anteriores, todos los structs se manipulan como objetos. Sin embargo, como cualquier
bloque de memoria, se puede obtener la dirección de un objeto struct (tal como se ha visto en SelfReferential.
cpp). Para seleccionar los elementos de un objeto struct en particular, se utiliza un ., como se ha visto ante-
riormente. No obstante, si tiene un puntero a un objeto struct, debe seleccionar un elemento de dicho objeto
utilizando un operador diferente: el ->. A continuación un ejemplo:

//: C03:SimpleStruct3.cpp
// Using pointers to structs
typedef struct Structure3 {
char c;
int i;
float f;
double d;
} Structure3;

int main() {
Structure3 s1, s2;
Structure3* sp = &s1;
sp->c = ’a’;
sp->i = 1;
sp->f = 3.14;
sp->d = 0.00093;
sp = &s2; // Point to a different struct object
sp->c = ’a’;
sp->i = 1;
sp->f = 3.14;
sp->d = 0.00093;
}

En main(), el puntero sp está apuntando inicialmente a s1, y los miembros de s1 se inicializan seleccionán-
dolos con el -> (y se utiliza este mismo operador para leerlos). Pero luego sp apunta a s2, y esas variables se
inicializan del mismo modo. Como puede ver, otro beneficio en el uso de punteros es que pueden ser redirigidos
dinámicamente para apuntar a objetos diferentes, eso proporciona más flexibilidad a sus programas, tal como verá.
De momento, es todo lo que debe saber sobre struct, pero se sentirá mucho más cómodo con ellos (y
especialmente con sus sucesores mas potentes, las clases) a medida que progrese en este libro.

3.8.3. Programas más claros gracias a enum
Un tipo de datos enumerado es una manera de asociar nombres a números, y por consiguiente de ofrecer más
significado a alguien que lea el código. La palabra reservada enum (de C) enumera automáticamente cualquier
lista de identificadores que se le pase, asignándoles valores de 0, 1, 2, etc. Se pueden declarar variables enum
(que se representan siempre como valores enteros). La declaración de un enum se parece a la declaración de un
struct.
Un tipo de datos enumerado es útil cuando se quiere poder seguir la pista pista de alguna característica:

//: C03:Enum.cpp

120


// Keeping track of shapes

enum ShapeType {
circle,
square,
rectangle
}; // Must end with a semicolon like a struct

int main() {
ShapeType shape = circle;
// Activities here....
// Now do something based on what the shape is:
switch(shape) {
case circle: /* circle stuff */ break;
case square: /* square stuff */ break;
case rectangle: /* rectangle stuff */ break;
}
}

shape es una variable del tipo de datos enumerado ShapeType, y su valor se compara con el valor en la
enumeración. Ya que shape es realmente un int, puede albergar cualquier valor que corresponda a int (incluyendo
un número negativo). También se puede comparar una variable int con un valor de una enumeración.
Se ha de tener en cuenta que el ejemplo anterior de intercambiar los tipos tiende a ser una manera problemática
de programar. C++ tiene un modo mucho mejor de codiﬁcar este tipo de cosas, cuya explicación se pospondrá
para mucho mas adelante en este libro.
Si el modo en que el compilador asigna los valores no es de su agrado, puede hacerlo manualmente, como
sigue:

enum ShapeType {
circle = 10, square = 20, rectangle = 50
};

Si da valores a algunos nombres y a otros no, el compilador utilizará el siguiente valor entero. Por ejemplo,

enum snap { crackle = 25, pop };

El compilador le da a pop el valor 26.
Es fácil comprobar que el código es más legible cuando se utilizan tipos de datos enumerados. No obstante, en
cierto grado esto sigue siendo un intento (en C) de lograr las cosas que se pueden lograr con una class en C++,
y por eso verá que enum se utiliza menos en C++.

Comprobación de tipos para enumerados
Las enumeraciones en C son bastante primitivas, simplemente asocian valores enteros a nombres, pero no
aportan comprobación de tipos. En C++, como era de esperar a estas alturas, el concepto de tipos es fundamental,
y eso se cumple con las enumeraciones. Cuando crea una enumeración nombrada, crea efectivamente un nuevo
tipo, tal como se hace con una clase: El nombre de la enumeración se convierte en una palabra reservada durante
esa unidad de traducción.
Además, hay una comprobación de tipos mas estricta para la enumeración en C++ que en C. En particular,
resulta evidente si tiene una instancia de la enumeración color llamada a. En C puede decir a++, pero en C++ no
es posible. Eso se debe a que el incrementar una enumeración se realizan dos conversiones de tipo, una de ellas
es legal en C++ y la otra no. Primero, el valor de la enumeración se convierte del tipo color a int, luego el valor
se incrementa, y ﬁnalmente el int se vuelve a convertir a tipo color. En C++ esto no está permitido, porque color
es un tipo diferente de int. Eso tiene sentido, porque ¿cómo saber si el incremento de blue siquiera estará en la
lista de colores? Si quiere poder incrementar un color, debería ser una clase (con una operación de incremento)
y no un enum, porque en la clase se puede hacer de modo que sea mucho más seguro. Siempre que escriba

121


código que asuma una conversión implícita a un tipo enum, el compilador alertará de que se trata de una actividad
inherentemente peligrosa.
Las uniones (descriptas a continuación) tienen una comprobación adicional de tipo similar en C++.

3.8.4. Cómo ahorrar memoria con union
A veces un programa manejará diferentes tipos de datos utilizando la misma variable. En esta situación, se
tienen dos elecciones: se puede crear un struct que contenga todos los posibles tipos que se puedan necesitar
almacenar, o se puede utilizar una union. Una union amontona toda la información en un único espacio; calcula
la cantidad de espacio necesaria para el elemento más grande, y hace de ese sea el tamaño de la union. Utilice la
union para ahorrar memoria.
Cuando se coloca un valor en una union, el valor siempre comienza en el mismo sitio al principio de la un-
ion, pero sólo utiliza el espacio necesario. Por eso, se crea una “super-variable” capaz de alojar cualquiera de las
variables de la union. Las direcciones de todas las variables de la union son la misma (en una clase o struct,
las direcciones son diferentes).
A continuación un uso simple de una union. Intente eliminar varios elementos y observe qué efecto tiene en
el tamaño de la union. Fíjese que no tiene sentido declarar más de una instancia de un sólo tipo de datos en una
union (a menos que quiera darle un nombre distinto).

//: C03:Union.cpp
// The size and simple use of a union
#include <iostream>

union Packed { // Declaration similar to a class
char i;
short j;
int k;
long l;
float f;
double d;
// The union will be the size of a
// double, since that’s the largest element
}; // Semicolon ends a union, like a struct

int main() {
cout << "sizeof(Packed) = "
<< sizeof(Packed) << endl;
Packed x;
x.i = ’c’;
cout << x.i << endl;
x.d = 3.14159;
cout << x.d << endl;
}

El compilador realiza la asignación apropiada para el miembro de la unión seleccionado.
Una vez que se realice una asignación, al compilador le da igual lo que se haga con la unión. En el ejemplo
anterior, se puede asignar un valor en coma-ﬂotante a x:

x.f = 2.222;

Y luego enviarlo a la salida como si fuese un int:

122


cout << x.i;

Eso produciría basura.

3.8.5. Arrays
Los vectores son un tipo compuesto porque permiten agrupar muchas variables, una a continuación de la otra,
bajo un identificador único. Si dice:

int a[10];

Se crea espacio para 10 variables int colocadas una después de la otra, pero sin identificadores únicos para cada
variable. En su lugar, todas están englobadas por el nombre a.
Para acceder a cualquiera de los elementos del vector, se utiliza la misma sintaxis de corchetes que se utiliza
para definir el vector:

a[5] = 47;

Sin embargo, debe recordar que aunque el tamaño de a es 10, se seleccionan los elementos del vector comen-
zando por cero (esto se llama a veces indexado a cero4 , de modo que sólo se pueden seleccionar los elementos del
vector de 0 a 9, como sigue:

//: C03:Arrays.cpp
#include <iostream>

int main() {
int a[10];
for(int i = 0; i < 10; i++) {
a[i] = i * 10;
cout << "a[" << i << "] = " << a[i] << endl;
}
}

Los accesos a vectores son extremadamente rápidos, Sin embargo, si se indexa más allá del final del vector, no
hay ninguna red de seguridad - se entrará en otras variables. La otra desventaja es que se debe definir el tamaño del
vector en tiempo de compilación; si se quiere cambiar el tamaño en tiempo de ejecución no se puede hacer con la
sintaxis anterior (C tiene una manera de crear un vector dinámicamente, pero es significativamente más sucia). El
vector de C++ presentado en el capítulo anterior, proporciona un objeto parecido al vector que se redimensiona
automáticamente , de modo que es una solución mucho mejor si el tamaño del vector no puede conocer en tiempo
de compilación.
Se puede hacer un vector de cualquier tipo, incluso de structs:

//: C03:StructArray.cpp
// An array of struct
4 (N. de T.) zero indexing

123


typedef struct {
int i, j, k;
} ThreeDpoint;

int main() {
ThreeDpoint p[10];
for(int i = 0; i < 10; i++) {
p[i].i = i + 1;
p[i].j = i + 2;
p[i].k = i + 3;
}
}

Fíjese como el identificador de struct i es independiente del i del bucle for.
Para comprobar que cada elemento del vector es contiguo con el siguiente, puede imprimir la dirección de la
siguiente manera:

//: C03:ArrayAddresses.cpp
#include <iostream>

int main() {
int a[10];
cout << "sizeof(int) = "<< sizeof(int) << endl;
for(int i = 0; i < 10; i++)
cout << "&a[" << i << "] = "
<< (long)&a[i] << endl;
}

Cuando se ejecuta este programa, se ve que cada elemento está separado por el tamaño de un int del anterior.
Esto significa, que están colocados uno a continuación del otro.

Punteros y arrays
El identificador de un vector es diferente de los identificadores de las variables comunes. Un identificador de
un vector no es un lvalue; no se le puede asignar nada. En realidad es FIXME:gancho dentro de la sintaxis de
corchetes, y cuando se usa el nombre de un vector, sin los corchetes, lo que se obtiene es la dirección inicial del
vector:

//: C03:ArrayIdentifier.cpp
#include <iostream>

int main() {
int a[10];
cout << "a = " << a << endl;
cout << "&a[0] =" << &a[0] << endl;
}

124


Cuando se ejecuta este programa, se ve que las dos direcciones (que se imprimen en hexadecimal, ya que no
se moldea a long) son las misma.
De modo que una manera de ver el identiﬁcador de un vector es como un puntero de sólo lectura al principio
de éste. Y aunque no se pueda hacer que el identiﬁcador del vector apunte a cualquier otro sitio, se puede crear
otro puntero y utilizarlo para moverse dentro del vector. De hecho, la sintaxis de corchetes también funciona con
punteros convencionales:

//: C03:PointersAndBrackets.cpp
int main() {
int a[10];
int* ip = a;
for(int i = 0; i < 10; i++)
ip[i] = i * 10;
}

El hecho de que el nombre de un vector produzca su dirección de inicio resulta bastante importante cuando hay
que pasar un vector a una función. Si declara un vector como un argumento de una función, lo que realmente está
declarando es un puntero. De modo que en el siguiente ejemplo, fun1() y func2() tienen la misma lista de
argumentos:

//: C03:ArrayArguments.cpp
#include <iostream>
#include <string>

void func1(int a[], int size) {
for(int i = 0; i < size; i++)
a[i] = i * i - i;
}

void func2(int* a, int size) {
a[i] = i * i + i;
}

void print(int a[], string name, int size) {
cout << name << "[" << i << "] = "
<< a[i] << endl;
}

int main() {
int a[5], b[5];
// Probably garbage values:
print(a, "a", 5);
print(b, "b", 5);
// Initialize the arrays:
func1(a, 5);
func1(b, 5);
print(a, "a", 5);
print(b, "b", 5);
// Notice the arrays are always modified:
func2(a, 5);

125


func2(b, 5);
print(a, "a", 5);
print(b, "b", 5);
}

A pesar de que func1() y func2() declaran sus argumentos de distinta forma, el uso es el mismo dentro de
la función. Hay otros hechos que revela este ejemplo: los vectores no se pueden pasados por valor5 , es decir, que
nunca se puede obtener automáticamente una copia local del vector que se pasa a una función. Por eso, cuando se
modifica un vector, siempre se está modificando el objeto externo. Eso puede resultar un poco confuso al principio,
si lo que se espera es el paso-por-valor como en los argumentos ordinarios.
Fíjese que print() utiliza la sintaxis de corchetes para los argumentos de tipo vector. Aunque la sintaxis de
puntero y la sintaxis de corchetes efectivamente es la mismo cuando se están pasando vectores como argumentos,
la sintaxis de corchetes deja más clara al lector que se pretende enfatizar que dicho argumento es un vector.
Observe también que el argumento size se pasa en cada caso. La dirección no es suficiente información al
pasar un vector; siempre se debe ser posible obtener el tamaño del vector dentro de la función, de manera que no
se salga de los límites de dicho vector.
los vectores pueden ser de cualquier tipo, incluyendo vectores de punteros. De hecho, cuando se quieren pasar
argumentos de tipo línea de comandos dentro del programa, C y C++ tienen una lista de argumentos especial para
main(), que tiene el siguiente aspecto:

int main(int argc, char* argv[]) { // ...

El primer argumento es el número de elementos en el vector, que es el segundo argumento. El segundo argu-
mento es siempre un vector de char*, porque los argumentos se pasan desde la línea de comandos como vectores
de caracteres (y recuerde, un vector sólo se puede pasar como un puntero). Cada bloque de caracteres delimitado
por un espacio en blanco en la línea de comandos se aloja en un elemento separado en el vector. El siguiente
programa imprime todos los argumentos de línea de comandos recorriendo el vector:

//: C03:CommandLineArgs.cpp
#include <iostream>

int main(int argc, char* argv[]) {
cout << "argc = " << argc << endl;
for(int i = 0; i < argc; i++)
cout << "argv[" << i << "] = "
<< argv[i] << endl;
}

Observe que argv[0] es la ruta y el nombre del programa en sí mismo. Eso permite al programa descubrir
información de sí mismo. También añade un argumento más al vector de argumentos del programa, de modo que
un error común al recoger argumentos de línea de comandos es tomar argv[0] como si fuera el primer argumento.
No es obligatorio utilizar argc y argv como identificadores de los parámetros de main(); estos identifi-
cadores son sólo convenciones (pero puede confundir al lector si no se respeta). También, hay un modo alternativo
de declarar argv:

5 A menos que tome la siguiente aproximación estricta: “todos los argumentos pasado en C/C++ son por valor, y el “valor” de un vector es

el producido por su identificador: su dirección”. Eso puede parecer correcto desde el punto de vista del lenguaje ensamblador, pero yo no creo
que ayude cuando se trabaja con conceptos de alto nivel. La inclusión de referencias en C++ hace que el argumento “todo se pasa por valor”
sea más confuso, hasta el punto de que siento que es más adecuado pensar en términos de “paso por valor” vs “paso por dirección”.

126


int main(int argc, char** argv) { // ...

Las dos formas son equivalentes, pero la versión utilizada en este libro es la más intuitiva al leer el código, ya
que dice, directamente, “Esto es un vector de punteros a carácter”.
Todo lo que se obtiene de la línea de comandos son vectores de caracteres; si quiere tratar un argumento
como algún otro tipo, ha de convertirlos dentro del programa. Para facilitar la conversión a números, hay algunas
funciones en la librería de C Estándar, declaradas en <cstdlib>. Las más fáciles de utilizar son atoi(-
), atol(), y atof() para convertir un vector de caracteres ASCII a int, long y double, respectivamente. A
continuación un ejemplo utilizando atoi() (las otras dos funciones se invocan del mismo modo):

//: C03:ArgsToInts.cpp
// Converting command-line arguments to ints
#include <iostream>
#include <cstdlib>

cout << atoi(argv[i]) << endl;
}

En este programa, se puede poner cualquier número de argumentos en la línea de comandos. Fíjese que el bucle
for comienza en el valor 1 para saltar el nombre del programa en argv[0]. También, si se pone un número
decimal que contenga un punto decimal en la línea de comandos, atoi() sólo toma los dígitos hasta el punto
decimal. Si pone valores no numéricos en la línea de comandos, atoi() los devuelve como ceros.

El formato de punto flotante
La función printBinary() presentada anteriormente en este capítulo es útil para indagar en la estructura
interna de varios tipos de datos. El más interesante es el formato de punto-flotante que permite a C y C++ almacenar
números que representan valores muy grandes y muy pequeños en un espacio limitado. Aunque los detalles no se
pueden exponer completamente expuestos, los bits dentro de los floats y doubles están divididos en tres regiones:
el exponente, la mantisa, y el bit de signo; así almacena los valores utilizando notación científica. El siguiente
programa permite jugar con ello imprimiendo los patrones binarios de varios números en punto-flotante de modo
que usted mismo pueda deducir el esquema del formato de punto flotante de su compilador (normalmente es el
estándar IEEE para números en punto-flotante, pero su compilador puede no seguirlo):

//: C03:FloatingAsBinary.cpp
//{L} printBinary
//{T} 3.14159
#include "printBinary.h"
#include <cstdlib>
#include <iostream>

if(argc != 2) {
cout << "Must provide a number" << endl;
exit(1);
}

127


double d = atof(argv[1]);
unsigned char* cp =
reinterpret_cast<unsigned char*>(&d);
for(int i = sizeof(double)-1; i >= 0 ; i -= 2){
printBinary(cp[i-1]);
printBinary(cp[i]);
}
}

Primero, el programa garantiza que se le haya pasado un argumento comprobando el valor de argc, que vale
dos si hay un solo argumento (es uno si no hay argumentos, ya que el nombre del programa siempre es el primer
elemento de argv). Si eso falla, imprime un mensaje e invoca la función exit() de la librería Estándar de C
para finalizar el programa.
El programa toma el argumento de la línea de comandos y convierte los caracteres a double utilizando atof-
(). Luego el double se trata como un vector de bytes tomando la dirección y moldeándola a un unsigned char*.
Para cada uno de estos bytes se llama a printBinary() para mostrarlos.
Este ejemplo se ha creado para imprimir los bytes en un orden tal que el bit de signo aparece al principio -
en mi máquina. En otras máquinas puede ser diferente, por lo que puede querer re-organizar el modo en que se
imprimen los bytes. También debería tener cuidado porque los formatos en punto-flotante no son tan triviales de
entender; por ejemplo, el exponente y la mantisa no se alinean generalmente entre los límites de los bytes, en su
lugar un número de bits se reserva para cada uno y se empaquetan en la memoria tan apretados como se pueda.
Para ver lo que esta pasando, necesitaría averiguar el tamaño de cada parte del número (los bit de signo siempre
son de un bit, pero los exponentes y las mantisas pueden ser de diferentes tamaños) e imprimir separados los bits
de cada parte.

Aritmética de punteros
Si todo lo que se pudiese hacer con un puntero que apunta a un vector fuese tratarlo como si fuera un alias para
ese vector, los punteros a vectores no tendrían mucho interés. Sin embargo, los punteros son mucho más flexibles
que eso, ya que se pueden modificar para apuntar a cualquier otro sitio (pero recuerde, el identificador del vector
no se puede modificar para apuntar a cualquier otro sitio).
La aritmética de punteros se refiere a la aplicación de alguno de los operadores aritméticos a los punteros. Las
razón por la cual la aritmética de punteros es un tema separado de la aritmética ordinaria es que los punteros deben
ajustarse a cláusulas especiales de modo que se comporten apropiadamente. Por ejemplo, un operador común para
utilizar con punteros es ++, lo que "añade uno al puntero." Lo que de hecho significa esto es que el puntero se
cambia para moverse al "siguiente valor," Lo que sea que ello signifique. A continuación un ejemplo:

//: C03:PointerIncrement.cpp
#include <iostream>

int main() {
int i[10];
double d[10];
int* ip = i;
double* dp = d;
cout << "ip = " << (long)ip << endl;
ip++;
cout << "ip = " << (long)ip << endl;
cout << "dp = " << (long)dp << endl;
dp++;
cout << "dp = " << (long)dp << endl;
}

128


Para una ejecución en mi máquina, la salida es:

ip = 6684124
ip = 6684128
dp = 6684044
dp = 6684052

Lo interesante aquí es que aunque la operación ++ parece la misma tanto para el int* como para el double*,
se puede comprobar que el puntero de int* ha cambiado 4 bytes mientras que para el double* ha cambiado 8. No
es coincidencia, que estos sean los tamaños de int y double en esta máquina. Y ese es el truco de la aritmética de
punteros: el compilador calcula la cantidad apropiada para cambiar el puntero de modo que apunte al siguiente
elemento en el vector (la aritmética de punteros sólo tiene sentido dentro de los vectores). Esto funciona incluso
con vectores de structs:

//: C03:PointerIncrement2.cpp
#include <iostream>

typedef struct {
char c;
short s;
int i;
long l;
float f;
double d;
long double ld;
} Primitives;

int main() {
Primitives p[10];
Primitives* pp = p;
cout << "sizeof(Primitives) = "
<< sizeof(Primitives) << endl;
cout << "pp = " << (long)pp << endl;
pp++;
cout << "pp = " << (long)pp << endl;
}

La salida en esta máquina es:

sizeof(Primitives) = 40
pp = 6683764
pp = 6683804

Como puede ver, el compilador también hace lo adecuado para punteros a structs (y con class y union).
La aritmética de punteros también funciona con los operadores --, + y -, pero los dos últimos están limitados:
no se puede sumar dos punteros, y si se restan punteros el resultado es el número de elementos entre los dos pun-
teros. Sin embargo, se puede sumar o restar un valor entero y un puntero. A continuación un ejemplo demostrando
el uso de la aritmética de punteros:

//: C03:PointerArithmetic.cpp

129


#include <iostream>

#define P(EX) cout << #EX << ": " << EX << endl;

int main() {
int a[10];
for(int i = 0; i < 10; i++)
a[i] = i; // Give it index values
int* ip = a;
P(*ip);
P(*++ip);
P(*(ip + 5));
int* ip2 = ip + 5;
P(*ip2);
P(*(ip2 - 4));
P(*--ip2);
P(ip2 - ip); // Yields number of elements
}

Comienza con otra macro, pero esta utiliza una característica del preprocesador llamada stringizing (imple-
mentada mediante el signo # antes de una expresión) que toma cualquier expresión y la convierte a un vector de
caracteres. Esto es bastante conveniente, ya que permite imprimir la expresión seguida de dos puntos y del valor
de la expresión. En main() puede ver lo útil que resulta este atajo.
Aunque tanto la versión prefijo como sufijo de ++ y -- son válidas para los punteros, en este ejemplo sólo
se utilizan las versiones prefijo porque se aplican antes de referenciar el puntero en las expresiones anteriores, de
modo que permite ver los efectos en las operaciones. Observe que se han sumado y restado valores enteros; si se
combinasen de este modo dos punteros, el compilador no lo permitiría.
Aquí se ve la salida del programa anterior:

*ip: 0
*++ip: 1
*(ip + 5): 6
*ip2: 6
*(ip2 - 4): 2
*--ip2: 5

En todos los casos, el resultado de la aritmética de punteros es que el puntero se ajusta para apuntar al “sitio
correcto”, basándose en el tamaño del tipo de los elementos a los que está apuntado.
Si la aritmética de punteros le sobrepasa un poco al principio, no tiene porqué preocuparse. La mayoría de
las veces sólo la necesitará para crear vectores e indexarlos con [], y normalmente la aritmética de punteros más
sofisticada que necesitará es ++ y -- . La aritmética de punteros generalmente está reservada para programas más
complejos e ingeniosos, y muchos de los contenedores en la librería de Estándar C++ esconden muchos de estos
inteligentes detalles, por lo que no tiene que preocuparse de ellos.

3.9. Consejos para depuración
En un entorno ideal, habrá un depurador excelente disponible que hará que el comportamiento de su programa
sea transparente y podrá descubrir cualquier error rápidamente. Sin embargo, muchos depuradores tienen puntos
débiles, y eso puede requerir tenga que añadir trozos de código a su programa que le ayuden a entender que
está pasando. Además, puede que para la plataforma para la que esté desarrollando (por ejemplo en sistemas
empotrados, con lo que yo tuve que tratar durante mis años de formación) no haya ningún depurador disponible, y
quizá tenga una realimentación muy limitada (por ejemplo, un display de LEDs de una línea). En esos casos debe
ser creativo a la hora de descubrir y representar información acerca de la ejecución de su programa. Esta sección
sugiere algunas técnicas para conseguirlo.

130

3.9. Consejos para depuración

3.9.1. Banderas para depuración
Si coloca el código de depuración mezclado con un programa, tendrá problemas. Empezará a tener demasiada
información, que hará que los errores sean difíciles de aislar. Cuando cree que ha encontrado el error empieza
a quitar el código de depuración, sólo para darse cuenta que necesita ponerlo de nuevo. Puede resolver estos
problemas con dos tipos de banderas: banderas de depuración del preprocesador y banderas de depuración en
ejecución.

Banderas de depuración para el preprocesador
Usando el preprocesador para definir (con #define) una o más banderas de depuración (preferiblemente
en un fichero de cabecera), puede probar una bandera usando una sentencia #ifdef e incluir condicionalmente
código de depuración. Cuando crea que la depuración ha terminado, simplemente utilice #undef con la esa
bandera y el código quedará eliminado automáticamente (y reducirá el tamaño y sobrecarga del fichero ejecutable).
Es mejor decidir los nombres de las banderas de depuración antes de empezar a contruir el proyecto para que
los nombres sean consistentes. Las banderas del preprocesador tradicionalmente se distinguen de las variables
porque se escriben todo en mayúsculas. Un nombre habitual es simplemente DEBUG (pero tenga cuidado de no
usar NDEBUG, que está reservado en C). La secuencia de sentencias podrías ser:

#define DEBUG // Probably in a header file
//...
#ifdef DEBUG // Check to see if flag is defined
/* debugging code here */
#endif // DEBUG

La mayoría de las implementaciones de C y C++ también le permitirán definir y eliminar banderas (con #-
define y #undef) desde línea de comandos, y de ese modo puede recompilar códig e insertar información
de depuración con un único comando (preferiblemente con un makefile, una herramienta que será descrita en
breve). Compruebe la documentación de su entorno si necesita más detalles.

Banderas para depuración en tiempo de ejecución
En algunas situaciones es más conveniente activar y desactivar las banderas de depuración durante la ejecución
del programa, especialmente cuando el programa se ejecuta usando la línea de comandos. Con programas grandes
resulta pesado recompilar sólo para insertar código de depuración.
Para activar y desactivar código de depuración dinámicamente cree banderas booleanas.

//: C03:DynamicDebugFlags.cpp
#include <iostream>
#include <string>
// Debug flags aren’t necessarily global:
bool debug = false;

if(string(argv[i]) == "--debug=on")
debug = true;
bool go = true;
while(go) {
if(debug) {
// Debugging code here
cout << "Debugger is now on!" << endl;
} else {
cout << "Debugger is now off." << endl;
}

131


cout << "Turn debugger [on/off/quit]: ";
string reply;
cin >> reply;
if(reply == "on") debug = true; // Turn it on
if(reply == "off") debug = false; // Off
if(reply == "quit") break; // Out of ’while’
}
}

Este programa permitiendole activar y desactivar la bandera de depuración hasta que escriba quit para indi-
carle que quiere salir. Fíjese que es necesario escribir palabras completas, no solo letras (puede abreviarlo a letras
si lo desea). Opcionalmente, también se puede usar un argumento en línea de comandos para comenzar la depu-
ración - este argumento puede aparecer en cualquier parte de la línea de comando, ya que el código de activación
en main() busca en todos los argumentos. La comprobación es bastante simple como se ve en la expresión:

string(argv[i])

Esto toma la cadena argv[i] y crea un string, el cual se puede comparar fácilmente con lo que haya
a la derecha de ==. El programa anterios busca la cadena completa --debug=on. También puede buscar
--debug= y entonces ver que hay después, para proporcionar más opciones. El Volumen 2 (disponible en
www.BruceEckel.com) contiene un capítulo dedicado a la clase string Estándar de C++.
Aunque una bandera de depuración es uno de los relativamente pocos casos en los que tiene mucho sentido
usar una variable global, no hay nada que diga que debe ser así. Fíjese en que la variable está escrita en minúsculas
para recordar al lector que no es una bandera del preprocesador.

3.9.2. Convertir variables y expresiones en cadenas
Cuando se escribe código de depuración, resulta pesado escribir expresiones print que consisten en una cadena
que contiene el nombre de una variable, seguido de el valor de la variable. Afortunadamente, el C estándar incluye
el operador de FIXME cadenización #, que ya se usó antes en este mismo capítulo. Cuando se coloca un # antes de
una argumentos en una macro, el preprocesador convierte ese argumentos en una cadena. Esto, combinado con el
hecho de que las cadenas no idexadas colocadas una a continuación de la otra se concatenan, permite crear macros
muy adecuadas para imprimir los valores de las variables durante la depuración:

#define PR(x) cout << #x " = " << x << "n";

Si se imprime la variable a invocando PR(a), tendrá el mismo efecto que este código:

cout << "a = " << a << "n";

Este mismo proceso funciona con expresiones completas. El siguiente programa usa una macro para crear un
atajo que imprime ls expresión cadenizadas y después evalúa la expresión e imprime el resultado:

//: C03:StringizingExpressions.cpp
#include <iostream>

#define P(A) cout << #A << ": " << (A) << endl;

int main() {
int a = 1, b = 2, c = 3;

132

3.10. Direcciones de función

P(a); P(b); P(c);
P(a + b);
P((c - a)/b);
}

Puede comprobar cómo una técnica como esta se puede convertir rápidamente en algo indispensable, especial-
mente si no tiene depurador (o debe usar múltiples entornos de desarrollo). También puede insertar un #ifdef
para conseguir que P(A) se defina como “nada” cuando quiera eliminar el código de depuración.

3.9.3. La macro C assert()
En el fichero de cabecera estándar <cassert> aparece assert(), que es una macro de depuración. Cuando
se utiliza assert(), se le debe dar un argumento que es una expresión que usted está “aseverando”. El preproce-
sador genera código que comprueba la aserción. Si la aserción no es cierta, el programa parará después de imprimir
un mensaje de error informando que la aserción falló. Este es un ejemplo trivial:

//: C03:Assert.cpp
// Use of the assert() debugging macro
#include <cassert> // Contains the macro

int main() {
int i = 100;
assert(i != 100); // Fails
}

La macro original es C Estándar, así que está disponible también en el fichero de cabecera assert.h.
Cuando haya terminado la depuración, puede eliminar el código generado por la macro escribiendo la siguiente
línea:

#define NDEBUG

en el programa, antes de la inclusión de <cassert>, o definiendo NDEBUG en la línea de comandos del
compilador. NDEBUG es una bandera que se usa en <cassert> para cambiar el código generado por las mácros.
Más adelante en este libro, verá algunas alternativas más sofisticadas a assert().

Una vez que una función es compilada y cargada en la computadora para ser ejecutada, ocupa un trozo de
memoria. Esta memoria, y por tanto esa función, tiene una dirección.
C nunca ha sido un lenguaje [FIXME] donde otros temen pisar. Puede usar direcciones de función con punteros
igual que puede usar direcciones variables. La declaración y uso de de punteros a función parece un poco ocapa al
principio, pero sigue el formato del resto del lenguaje.

3.10.1. Definición de un puntero a función
Para definir un puntero a una función que no tiene argumentos y no retorna nada, se dice:

133


void (*funcPtr)();

Cuando se observa una definción compleja como esta, el mejor método para entenderla es empezar en el medio
e ir hacia afuera. “Empezar en el medio” significa empezar con el nombre de la variable, que es funPtr. “Ir
hacia afuera” significa mirar al elemento inmediatamente a la derecha (nada en este caso; el paréntesis derecho
marca el fin de ese elemento), después mire a la izquierda (un puntero denotado por el asterisco), después mirar
de nuevo a la derecha (una lista de argumentos vacía que indica que no función no toma argumentos), después a la
izquierda (void, que indica que la función no retorna nada). Este movimiento derecha-izquierda-derecha funciona
con la mayoría de las declaraciones. 6
Para repasar, “empezar en el medio” (“funcPtr es un ...”, va a la derecha (nada aquí - pare en el paréntesis
derecho), va a la izquierda y encontra el * (“... puntero a ...”), va a la derecha y encuentra la lista de argumentos
vacía (“... función que no tiene argumentos ...”) va a la izquierda y encuentra el void (“funcPtr es un punero a
una función que no tiene argumentos y retorna void”).
Quizá se pregunte porqué *funcPtr necesita paréntesis. Si no los usara, el compilador podría ver:

void *funcPtr();

Lo que corresponde a la declaración de una función (que retorna un void* en lugar de definir una variable. Se
podría pensar que el compilador sería capaz distinguir una declaración de una definición por lo que se supone que
es. El compilador necesita los paréntesis para “tener contra qué chocar” cuando vaya hacia la izquierda y encuente
el *, en lugar de continuar hacia la derecha y encontrar la lista de argumentos vacía.

3.10.2. Declaraciones y definiciones complicadas
Al margen, una vez que entienda cómo funciona la sintáxis de declaración de C y C++ podrá crear elementos
más complicados. Por ejemplo:

//: V1C03:ComplicatedDefinitions.cpp

/* 1. */ void * (*(*fp1)(int))[10];

/* 2. */ float (*(*fp2)(int,int,float))(int);

/* 3. */ typedef double (*(*(*fp3)())[10])();
fp3 a;

/* 4. */ int (*(*f4())[10])();

int main() {}

Estudie cada uno y use la regla derecha-izquierda para entenderlos. El número 1 dice “fp1 es un puntero a
una función que toma un entero como argumento y retorna un puntero a un array de 10 punteros void”.
El 2 dice “fp2 es un puntero a función que toma tres argumentos (int, int y float) de retorna un puntero a una
función que toma un entero como argumento y retorna un float”
Si necesita crear muchas definiciones complicadas, debería usar typedef. El número 3 muestra cómo un
typedef ahorra tener que escribir una descripción complicada cada vez. Dice “Un fp3 es un puntero a una
función que no tiene argumentos y que retorna un puntero a un array de 10 punteros a funciones que no tienen
argumentos y retornan doubles”. Después dice “a es una variable de ese tipo fp3”. typedef es útil para construir
descripciones complicadas a partir de otras simples.
El 4 es una declaración de función en lugar de una definición de variable. Dice “f4 es una función que retorna
un puntero a un array de 10 punteros a funciones que retornan enteros”.
Es poco habitual necesitar declaraciones y definiciones tan complicadas como éstas. Sin embargo, si se propone
entenderlas, no le desconcertarán otras algo menos complicadas pero que si encontrará en la vida real.
6 (N. del T.) Otra forma similar de entenderlo es dibujar mentalmente una espiral que empieza en el medio (el identificador) y se va abriendo.

134


3.10.3. Uso de un puntero a función
Una vez que se ha definido un puntero a función, debe asignarle la dirección de una función antes de poder
usarlo. Del mismo modo que la dirección de un array arr[10] se obtiene con el nombre del array sin corchetes
(arr), la dirección de una función func() se obtiene con el nombre de la función sin lista de argumentos (f-
unc). También puede usar una sintáxis más explícita: &func(). Para invocar la función, debe dereferenciar el
puntero de la misma forma que lo ha declarado (recuerde que C y C++ siempre intentan hacer que las definiciones
se parecezcan al modo en que se usan). El siguiente ejemplo muestra cómo se define y usa un puntero a función:

//: C03:PointerToFunction.cpp
// Defining and using a pointer to a function
#include <iostream>

void func() {
cout << "func() called..." << endl;
}

int main() {
void (*fp)(); // Define a function pointer
fp = func; // Initialize it
(*fp)(); // Dereferencing calls the function
void (*fp2)() = func; // Define and initialize
(*fp2)();
}

Una vez definido el puntero a función fp, se le asigna la dirección de una función func() usando fp =
func (fíjese que la lista de argumentos no aparece junto al nombre de la función). El segundo caso muestra una
definición e inicialización simultánea.

3.10.4. Arrays de punteros a funciones
Una de las construcciones más interesantes que puede crear es un array de punteros a funciones. Para elegir una
función, sólo indexe el array y dereferencie el puntero. Esto permite implementar el concepto de código dirigido
por tabla(table-driven code); en lugar de usar estructuras condicionales o sentencias case, se elige la función a
ejecutar en base a una variable (o una combinación de variables). Este tipo de diseño puede ser útil si añaday y
eliminar a menudo funciones de la tabla (o si quiere crear o cambiar una tabla dinámicamente).
El siguiente ejemplo crea algunas funciones falsas usando una macro de preprocesador, después crea un ar-
ray de punteros a esas funciones usando inicialización automática. Como puede ver, es fácil añadir y eliminar
funciones de la table (y por tanto, la funcionalidad del programa) cambiando una pequeña porción de código.

//: C03:FunctionTable.cpp
// Using an array of pointers to functions
#include <iostream>

// A macro to define dummy functions:
#define DF(N) void N() {
cout << "function " #N " called..." << endl; }

DF(a); DF(b); DF(c); DF(d); DF(e); DF(f); DF(g);

135


void (*func_table[])() = { a, b, c, d, e, f, g };

int main() {
while(1) {
cout << "press a key from ’a’ to ’g’ "
"or q to quit" << endl;
char c, cr;
cin.get(c); cin.get(cr); // second one for CR
if ( c == ’q’ )
break; // ... out of while(1)
if ( c < ’a’ || c > ’g’ )
continue;
(*func_table[c - ’a’])();
}
}

A partir de este punto, debería ser capaz de imaginar cómo esta técnica podría resultarle útil cuando tenda que
crear algún tipo de intérprete o programa para procesar listas.

3.11. Make: cómo hacer compilación separada
Cuando se usa compilación separada (dividiendo el código en varias unidades de traducción), aparece la
necesidad de un medio para compilar automáticamente cada fichero y decirle al enlazador como montar todas
las piezas - con las librerías apropiadas y el código de inicio - en un fichero ejecutable. La mayoría de los compi-
ladores le permiten hacerlo desde una sólo instrucción desde línea de comandos. Por ejemplo, para el compilador
de C++ de GNU se puede hacer:

g++ SourceFile1.cpp SourceFile2.cpp

En problema con este método es que el compilador compilará cada fichero individual tanto si el fichero necesita
ser recompilado como sino. Cuando un proyecto tiene muchos ficheros, puede resultar prohibitivo recompilar todo
cada vez que se cambia una línea en un fichero.
La solución a este problema, desarrollada en Unix pero disponible de alún modo en todos los sistemas es
un programa llamado make. La utilidad make maneja todos los ficheros individuales de un proyecto siguiendo
las instrucciones escritas en un fichero de texto llamado makefile. Cuando edite alguno de los ficheros del
proyecto y ejecute make, el programa make seguirá las directrices del makefile para comparar las fechas de los
ficheros fuente con las de los ficheros resultantes correspondientes, y si una fichero fuente es más reciente que su
fichero resultante, make recompila ese fichero fuente. make sólo recompila los ficheros fuente que han cambiado,
y cualquier otro fichero que esté afectado por el fichero modificado. Usando make no tendrá que recompilar
todos los ficheros de su proyecto cada vez que haga un cambio, ni tendrá que comprobar si todo se construye
adecuadamente. El makefile contiene todas las instrucciones para montar el proyecto. Aprender a usar make
le permitirá ahorrar mucho tiempo y frustraciones. También descubrirá que make es el método típico para instalar
software nuevo en máquinas GNU o Unix 7 (aunque esos makefiles tienen a ser mucho más complicados
que los que aparecen en este libro, y a menudo podrá generar automáticamente un makefile para su máquina
particular como parte del proceso de instalación).
Como make está disponible de algún modo para prácticamente todos los compiladores de C++ (incluso si no lo
está, puede usar makes libres con cualquier compilador), será la herramienta usada en este libro. Sin embargo, los
fabricantes de compiladores crean también sus propias herramientas para construir proyectos. Estás herramientas
preguntan qué ficheros hay en el proyecto y determinan las relaciones entre ellos. Estas herramientas utilizan algo
similar a un makefile, normalmente llamado fichero de proyecto, pero el entorno de programación mantiene
este fichero para que el programador no tenga que preocuparse de él. La configuración y uso de los ficheros de
proyecto varía de un entorno de desarrollo a otro, de modo que tendrá que buscar la documentación apropiada en
7 (N. de T.) El método del que habla el autor se refiere normalmente a software instalado a partir de su código fuente. La instalación de

paquetes binarios es mucho más simple y automatizada en la mayoría de las variantes actuales del sistema operativo GNU.

136


cada caso (aunque esas herramientas proporcinadas por el fabricante normalmente son tan simples de usar que es
fácil aprender a usarlas jugando un poco con ellas - mi método educativo favorito).
Los makefiles que acompañan a este libro deberían funcionar bien incluso si también usa una herramienta
específica para construcción de proyectos.

3.11.1. Las actividades de Make
Cuando escribe make (o cualquiera que sea el nombre del su programa make), make busca un fichero llamado
makefile o Makefile en el directorio actual, que usted habrá creado para su proyecto. Este fichero contiene
una lista de dependencias entre ficheros fuente, make comprueba las fechas de los ficheros. Si un fichero tiene una
fecha más antigua que el fichero del que depende, make ejecuta la regla indicada después de la dependencia.
Todos los comentarios de los makefiles empiezan con un # y continúan hasta el fina de la línea.
Como un ejemplo sencillo, el makefile para una programa llamado “hello” podría contener:

# A comment
hello.exe: hello.cpp
mycompiler hello.cpp

Esto dice que hello.exe (el objetivo) depende de hello.cpp. Cuando hello.cpp tiene una fecha más
reciente que hello.exe, make ejecuta la “regla” mycompiler hello.cpp. Puede haber múltiples dependencias
y múltiples reglas. Muchas implementaciones de make requieren que todas las reglas empiecen con un tabulador.
Para lo demás, por norma general los espacios en blanco se ignoran de modo que se pueden usar a efectos de
legibilidad.
Las reglas no están restringidas a llamadas al compilador; puede llamar a cualquier programa que quiera.
Creando grupos de reglas de dependencia, puede modificar sus ficheros fuentes, escribir make y estar seguro de
que todos los fichero afectados serán re-construidos correctamente.

Macros
Un makefile puede contener macros (tenga en cuenta que estas macros no tienen nada que ver con las del
preprocesador de C/C++). La macros permiten reemplazar cadenas de texto. Los makefiles del libro usan una
macro para invocar el compilador de C++. Por ejemplo,

CPP = mycompiler
hello.exe: hello.cpp
$(CPP) hello.cpp

El = se usa para indicar que CPP es una macro, y el $ y los paréntesis expanden la macro. En este caso, la
expansión significa que la llamada a la macro $(CPP) será reemplazada con la cadena mycompiler. Con esta
macro, si quiere utilizar un compilador diferente llamado cpp, sólo tiene que cambiar la macro a:

CPP = cpp

También puede añadir a la macro opciones del compilador, etc., o usar otras macros para añadir dichas op-
ciones.

Reglas de sufijo
Es algo tedioso tener que decir a make que invoque al compilador para cada fichero cpp del proyecto, cuando
se sabe que básicamente siempre es el mismo proceso. Como make está diseñado para ahorrar tiempo, también
tiene un modo de abreviar acciones, siempre que dependan del sufijo de los ficheros. Estas abreviaturas se llaman
reglas de sufijo. Una regla de sufijo es la la forma de indicar a make cómo convertir un fichero con cierta extensión
(.cpp por ejemplo) en un fichero con otra extensión (.obj o .exe). Una vez que le haya indicado a make las
reglas pra producir un tipo de fichero a partir de otro, lo único que tiene que hacer es decirle a make cuales son las
dependencias respecto a otros ficheros. Cuando make encuentra un fichero con una fecha previa a otro fichero del

137


que depende, usa la rella para crear al versión actualizada del fichero objetivo.
La regla de sufijo le dice a make que no se necesitan reglas explícitas para construir cada cosa, en su lugar le
explica cómo construir cosas en base a la extensión del fichero. En este caso dice “Para contruir un fichero con
extensión .exe a partir de uno con extensión .cpp, invocar el siguiente comando”. Así sería para ese ejemplo:

CPP = mycompiler
.SUFFIXES: .exe .cpp
.cpp.exe:
$(CPP) $<

La directiva .SUFFIXES le dice a make que debe vigilar las extensiones que se indican porque tiene un
significado especial para este makefile en particular. Lo siguiente que aparece es la regla de sufijo .cpp.exe,
que dice “cómo convertir cualquier fichero con extensión .cpp a uno con extensión .exe” (cuando el fichero
.cpp es más reciente que el fichero ..exe). Como antes, se usa la macro $(CPP), pero aquí aparece algo nuevo:
$<. Como empieza con un $ es que es una macro, pero esta es una de las macros especiales predefinidas por make.
El $< se puede usar sólo en reglas de sufijom y significa “cualquier prerrequisito que dispare la regla” (a veces
llamado dependencia), que en este caso se refiere al “fichero .cpp que necesita ser compilado”.
Una ver que las reglas de sufijo se han fijado, puede indicar por ejemplo algo tan simple como make Union.exe
y se aplicará la regla sufijo, incluso aunque no se mencione “Union” en ninguna parte del makefile.

Objetivos predeterminados
Después de las macros y las reglas de sufijo, make busca la primero “regla” del fichero, y la ejecuta, a menos
que se especifica una regla diferente. Así que pare el siguiente makefile:

CPP = mycompiler
.cpp.exe:
$(CPP) $<
target1.exe:
target2.exe:

Si ejecuta simplemtente make, se construirá target1.exe (usando la regla de sufijo predeterminada) porque
ese es el primer objetivo que make va a encontrar. Para construir target2.exe se debe indicar explícitamente
diciendo make target2.exe. Esto puede resultar tedioso de modo que normalmente se crea un objetivo “dummy”
por defecto que depende del resto de objetivos, como éste:

CPP = mycompiler
.cpp.exe:
$(CPP) $<
all: target1.exe target2.exe

Aquí, all no existe y no hay ningún fichero llamada all, así que cada vez que ejecute make, el programa
verá que all es el primer objetivo de la lista (y por tanto el objetivo por defecto), entonces comprobará que all
no existe y analizará sus dependencias. Comprueba target1.exe y (usando la regla de sufijo) comprobará (1)
que target1.exe existe y (2) que target1.cpp es más reciente que target1.exe , y si es así ejecutará
la regla (si proporciona una regla explícita para un objetivo concreto, se usará esa regla en su lugar). Después pasa
a analizar el siguiente fichero de la lista de objetivos por defecto. De este modo, breando una lista de objetivos por
defecto (típicamente llamada all por convenio, aunque se puede tener cualquier nombre) puede conseguir que se
construyan todos los ejecutables de su proyecto simplemente escribiendo make. Además, puede tener otras listas
de objetivos para hacer otras cosas - por ejemplo, podría hacer que escribiendo make debug se reconstruyeran
todos los ficheros pero incluyendo información de depuración.

138


3.11.2. Los Makefiles de este libro
Usando el programa ExtractCode.cpp del Volumen 2 de este libro, se han extraido automáticamente todos
los listado sde código de este libro a partir de la versión en texto ASCII y se han colocado en subdirectorios de
acuerdo a sus capítulos. Además, ExtractCode.cpp crea varios makefiles en cada subdirectorio (con nom-
bres diferentes) para que pueda ir a cualquier subdirectorio y escribir make -f mycompiler.makefile (sustituyendo
“mycompiler” por el nombre de su compilador, la opción -f dice “utiliza lo siguiente como un makefile”).
Finalmente, ExtractCode.cpp crea un makefile “maestro” en el directorio raíz donde se hayan extraido los
fichero del libro, y este makefile descienda a cada subdirectorio y llama a make con el makefile apropiado.
De este modo, se puede compilar todo el código de los listados del libro invocando un único comando make,
y el proceso parará cada vez que su compilador no pueda manejar un fichero particular (tenga presente que un
compilador conforme al Estándar C++ debería ser compatible con todos los ficheros de este libro). Como al-
gunas implementaciones de make varían de un sistema a otro, en los makefiles generados se usan sólo las
características más básicas y comunes.

3.11.3. Un ejemplo de Makefile
Tal como se mencionaba, la herramienta de extracción de código ExtractCode.cpp genera automática-
mente makefiles para cada capítulo. Por eso, los makefiles de cada capítulo no aparecen en el libro (todos
los makefiles están empaquetados con el código fuente, que se puede descargar de www.BruceEckel.com).
Sin embargo, es útil ver un ejemplo de un makefile. Lo siguiente es una versión recortada de uno de esos
makefiles generados automáticamente para este capítulo. Encontrará más de un makefile en cada subdirec-
torio (tienen nombres diferentes; puede invocar uno concreto con make -f. Éste es para GNU C++:

CPP = g++
OFLAG = -o
.SUFFIXES : .o .cpp .c
.cpp.o :
$(CPP) $(CPPFLAGS) -c $<
.c.o :
$(CPP) $(CPPFLAGS) -c $<

all:
Return
Declare
Ifthen
Guess
Guess2
# Rest of the files for this chapter not shown

Return: Return.o
$(CPP) $(OFLAG)Return Return.o

Declare: Declare.o
$(CPP) $(OFLAG)Declare Declare.o

Ifthen: Ifthen.o
$(CPP) $(OFLAG)Ifthen Ifthen.o

Guess: Guess.o
$(CPP) $(OFLAG)Guess Guess.o

Guess2: Guess2.o
$(CPP) $(OFLAG)Guess2 Guess2.o

Return.o: Return.cpp
Declare.o: Declare.cpp
Ifthen.o: Ifthen.cpp
Guess.o: Guess.cpp
Guess2.o: Guess2.cpp

139


La macro CPP contine el nombre del compilador. Para usar un compilador diferente, puede editar el makefile
o cambiar el valor de la macro desde línea de comandos, algo como:

make CPP=cpp

Tenga en cuenta, sin embargo, que ExtractCode.cpp tiene un esquema automático para construir makefiles
para compiladores adicionales.
La segunda macro OFLAG es la opción que se usa para indicar el nombre del fichero de salida. Aunque
muchos compiladores asumen automáticamente que el fichero de salida tiene el mismo nombre base que el fichero
de entrada, otros no (como los compiladores GNU/Unix, que por defecto crean un fichero llamado a.out).
Como ve, hay dos reglas de sufijo, una para ficheros .cpp y otra para fichero .c (en caso de que se necesite
compilar algún fuente C). El objetivo por defecto es all, y cada línea de este objetivo está “continuada” usando
la contrabarra, hasta Guess2, que el el último de la lista y por eso no tiene contrabarra. Hay muchos más fichero
en este capítulo, pero (por brevedad) sólo se muestran algunos.
Las reglas de sufijo se ocupan de crear fichero objeto (con extensión .o) a partir de los fichero .cpp, pero
en general se necesita escribir reglas explícitamente para crear el ejecutable, porque normalmente el ejecutable
se crea enlazando muchos fichero objeto diferente y make no puede adivinar cuales son. También, en este caso
(GNU/Unix) no se usan extensiones estándar para los ejecutables de modo que una regla de sufijo no sirve para
esas situaciones. Por eso, verá que todas las reglas para construir el ejecutable final se indican explícitamente.
Este makefile toma el camino más seguro usando el mínimo de prestaciones de make; sólo usa los conceptos
básicos de objetivos y dependencias, y también macros. De este modo está prácticamente asegurado que funcionará
con la mayoría de las implementaciones de make. Eso implica que se producen fichero makefile más grandes,
pero no es algo negativo ya que se generan automáticamente por ExtractCode.cpp.
Hay muchísimas otras prestaciones de make que no se usan en este libro, incluyendo las versiones más nuevas
e inteligentes y las variaciones de make con atajos avanzados que permiten ahorrar mucho tiempo. La docu-
mentación propia de cada make particular describe en más profundidad sus caracteríticas; puede aprender más
sobre make en Managing Projects with Make de Oram y Taiboot (O’Reilly, 1993). También, si el fabricante de su
compilador no proporciona un make o usa uno que no es estándar, puede encontrar GNU Make para prácticamente
todas las plataformas que existen buscado en los archivos de GNU en internet (hay muchos).

3.12. Resumen
Este capítulo ha sido un repaso bastante intenso a través de todas las características fundamentales de la sintaxis
de C++, la mayoría heredada de C (y ello redunda la compatibilidad hacia atrás FIXME:vaunted de C++ con C).
Aunque algunas características de C++ se han presentado aquí, este repaso está pensado principalmente para
personas con experiencia en programación, y simplemente necesitan una introducción a la sintaxis básica de C y
C++. Incluso si usted ya es un programador de C, puede que haya visto una o dos cosas de C que no conocía,
aparte de todo lo referente a C++ que propablemente sean nuevas. Sin embargo, si este capítulo le ha sobrepasado
un poco, debería leer el curso en CD ROM Thinking in C: Foundations for C++ and Java que contiene lecturas,
ejercicios, y soluciones guiadas), que viene con este libro, y también está disponible en www.BruceEckel.com.

3.13. Ejercicios

1. Cree un fichero de cabecera (con extensión “.h”). En este fichero, declare un grupo de funciones variando
las listas de argumentos y valores de retorno de entre los siquientes: void, char, int y float. Ahora
cree un fichero .cpp que incluya su fichero de cabecera y haga definiciones para todas esas funciones. Cada
definición simplemente debe imprimir en nombre de la función, la lista de argumentos y el tipo de retorno
para que se sepa que ha sido llamada. Cree un segundo fichero .cpp que incluya el fichero de cabecera y
defina una int main(), que contenga llamadas a todas sus funciones. Compile y ejecute su programa.
2. Escriba un programa que use dos bucles for anidados y el operador módulo (%) para detectar e imprimir
números enteros (números enteros sólo divisibles entre si mismos y entre 1).

140

3.13. Ejercicios

3. Escriba un programa que use utilice un bucle while para leer palabras de la entrada estándar (cin) y las
guarde en un string. Este es un bucle while “infinito”, que debe romper (y salir del programa) usando
la sentencia break. Por cada palabra que lea, evaluela primero usando una secuencia de sentencias if
para “mapear” un valor entero de la palabra, y después use una sentencia switch que utilice ese valor
entero como selector (esta secuencia de eventos no es un buen estilo de programación; solamente es un
supuesto para que practique con el control de flujo). Dentro de cada case, imprima algo con sentido. Debe
decidir cuales son las palabras interesantes y qué significan. También debe decidir qué palabra significa el
fin del programa. Pruebe el programa redireccionando un fichero como entrada (si quiere ahorrarse tener
que escribir, ese fichero puede ser el propio código fuente del programa).

4. Modifique Menu.cpp para usar setencias switch en lugar de if.

5. Escriba un programa que evalue las dos expresiones de la sección llamada “precedencia”.

6. Modifique YourPets2.cpp para que use varios tipos de datos distintos (char, int, float, double, y sus
variantes). Ejecute el programa y cree un mapa del esquema de memoria resultante. Si tiene acceso a más de
un tipo de máquina, sistema operativo, o compilador, intente este experimento con tantas variaciones como
pueda manejar.

7. Cree dos funciones, una que tome un string* y una que tome un string&. Cada una de estas funciones debería
modificar el objeto externo a su manera. En main(), cree e inicialice un objeto string, imprímalo, después
páselo a cada una de las dos funciones, imprimiendo los resultados.

8. Escriba un programa que use todos los trígrafos para ver si su compilador los soporta.

9. Compile y ejecute Static.cpp. Elimine la palabra reservada static del código, compile y ejecutelo de
nuevo, y explique lo que ocurre.

10. Intente compilar y enlazar FileStatic.cpp con FileStatic2.cpp. ¿Qué significan los mensajes
de error que aparecen?

11. Modifique Boolean.cpp para que funcione con valores double en lugar de int.

12. Modifique Boolean.cpp y Bitwise.cpp de modo que usen los operadores explícitos (si su compilador
es conforme al Estándar C++ los soportará).

13. Modifique Bitwise.cpp para usar las funciones de Rotation.cpp. Aseguresé que muestra los resul-
tados que deje claro qué ocurre durante las rotaciones.

14. Modifique Ifthen.cpp para usar el operador if-else ternario(?:).

15. Cree una struct que contenga dos objetos string y uno int. Use un typedef para el nombre de la st-
ruct. Cree una instancia de la struct, inicialice los tres valores de la instancia, y muestrelos en pantalla.
Tome la dirección de su instancia y asignela a un puntero a tipo de la struct. Usando el puntero, Cambie
los tres valores de la instancia y muestrelos.

16. Cree un programa que use un enumerado de colores. Cree una variable de este tipo enum y, utilizando un
bucle, muestre todos los números que corresponden a los nombres de los colores.

17. Experimente con Union.cpp eliminando varios elementos de la union para ver el efecto que causa en el
tamaño de la union resultante.. Intente asignar un elemento (por tanto un tipo) de la union y muéstrelo
por medio de un elemento diferente (por tanto, un tipo diferente) para ver que ocurre.

18. Cree un programa que defina dos arrays de int, uno a continuación del otro. Indexe el primer array más
allá de su tamaño para caer sobre el segundo, haga una asignación. Muestre el segundo array para ver los
cambios que eso ha causado. Ahora intente definir una variable char entre las definiciones de los arrys, y
repita el experimento. Quizá quiera crear una función para imprimir arrays y así simplificar el código.

19. Modifique ArrayAddresses.cpp para que funcione con los tipos de datos char, long int, float y double.

20. Aplique la técnica de ArrayAddresses.cpp para mostrar el tamaño de la struct y las direcciones de
los elementos del array de StructArray.cpp.

21. Cree un array de objetos string y asigne una cadena a cada elemento. Muestre el array usando un bucle for.

22. Cree dos nuevos programas a partir de ArgsToInts.cpp que usen atol() y atof() respectivamente.

141


23. Modifique PointerIncrement2.cpp de modo que use una union en lugar de una struct.
24. Modifique PointerArithmetic.cpp para que funcione con long y long double.

25. Defina una variable float. Tome su dirección, moldee esa dirección a un unsigned char, y asígnela a un
puntero unsigned char. Usando este puntero y [], indexe la variable float y use la función printBina-
ry() definida en este capítulo para mostrar un mapa de cada float (vaya desde 0 hasta sizeof(floa-
t)). Cambie el valor del float y compuebe si puede averiguar que hay en el float (el float contiene datos
codificados).

26. Defina un array de int. Tome la dirección de comienzo de ese array y utilice static_cast para convertirlo
a un void*. Escriba una función que tome un void*, un número (que indica el número de bytes), y un valor
(indicando el valor que debería ser asignado a cada byte) como argumentos. La función debería asignar a
cada byte en el rango especifivado el valor dado como argumento. Pruebe la función con su array de int.
27. Cree un array const de double y un array volatile de double. Indexe cada array y utilice const_ca-
st para moldear cada elemento de no-const y no-volatile, respectivamente, y asigne un valor a cada
elemento.
28. Cree una función que tome un puntero a un array de double y un valor indicando el tamaño de ese array. La
función debería mostrar cada valor del array. Ahora cree un array de double y inicialice cada elemento a
cero, después utilice su función para mostrar el array. Después use reinterpret_cast para moldear la
dirección de comienzo de su array a un unsigned char*, y ponga a 1 cada byte del array (aviso: necesitará
usar sizeof para calcular el número de bytes que tiene un double). Ahora use su función de impresión de
arrays para mostrar los resultados. ¿Por qué cree los elementos no tienen el valor 1.0?
29. (Reto) Modifique FloatingAsBinary.cpp para que muestra cada parte del double como un grupo sep-
arado de bits. Tendrá que reemplazar las llamadas a printBinary() con su propio código específico (que
puede derivar de printBinary()) para hacerlo, y también tendrá que buscar y comprender el formato de
punto flotante incluyendo el ordenamiento de bytes para su compilador (esta parte es el reto).
30. Cree un makefile que no sólo compile YourPets1.cpp y YourPets2.cpp (para cada compilador
particular) sino que también ejecute ambos programas como parte del comportamiento del objetivo prede-
terminado. Asegúrese de usar las reglas de sufijo.

31. Modifique StringizingExpressions.cpp para que P(A) sea condicionalmente definida con #if-
def para permitir que el código de depuración sea eliminado automáticamente por medio de una bandera
en línea de comandos. Necesitará consultar la documentación de su compilador para ver cómo definir y
eliminar valores del preprocesador en el compilador de línea de comandos.
32. Defina una función que tome un argumento double y retorne un int. Cree e inicialice un puntero a esta
función, e invoque la función por medio del puntero.
33. Declare un puntero a un función que toma un argumento int y retorna un puntero a una función que toma un
argumento char y retorna un float.
34. Modifique FunctionTable.cpp para que cada función retorne un string (en lugar de mostrar un men-
saje) de modo que este valor se imprima en main().
35. Cree un makefile para uno de los ejercicios previos (a su elección) que le permita escribir make para
construir una versión en producción del programa y make debug para construir una versión del programa
que incluye información de depuración.

142

4: Abstracción de Datos
C++ es una herramienta de mejora de la productividad. ¿Por qué sino haría el
esfuerzo (y es un esfuerzo, a pesar de lo fácil que intetemos hacer la transición)
de cambiar de algún lenguaje que ya conoce y con el cual ya es productivo a un nuevo lenguaje con el que será
menos productivo durante un tiempo, hasta que se haga con él? Se debe a que está convencido de que conseguirá
grandes ventajas usando esta nueva herramienta.
En términos de programación, productividad significa que menos personas, en menos tiempo, puedan realizar
programas más complejos y significativos. Desde luego, hay otras cuestiones que nos deben importar a la hora de
escoger un lenguaje de programación. Aspectos a tener en cuenta son la eficiencia (¿la naturaleza del lenguaje hace
que nuestros programas sean lentos o demasiado grandes?), la seguridad (¿nos ayuda el lenguaje a asegurarnos de
que nuestros programas hagan siempre lo que queremos? ¿maneja el lenguaje los errores apropiadamente?) y el
mantenimiento (¿el lenguaje ayuda a crear código fácil de entender, modificar y extender?). Estos son, con certeza,
factores importantes que se examinarán en este libro.
Pero la productividad real significa que un programa que para ser escrito, antes requería de tres personas
trabajando una semana, ahora le lleve sólo un día o dos a una sola persona. Esto afecta a varios niveles de la
esfera económica. A usted le agrada ver que es capaz de construir algo en menos tiempo, sus clientes (o jefe) son
felices porque los productos les llegan más rápido y utilizando menos mano de obra y finalmente los compradores
se alegran porque pueden obtener productos más baratos. La única manera de obtener incrementos masivos en
productividad es apoyándose en el código de otras personas; o sea, usando librerías.
Una librería es simplemente un montón de código que alguien ha escrito y empaquetado todo junto. Muchas
veces, el paquete mínimo es tan sólo un archivo con una extensión especial como lib y uno o más archivos de
cabecera que le dicen al compilador qué contiene la librería. El enlazador sabrá cómo buscar el archivo de la
librería y extraer el código compilado correcto. Sin embargo, ésta es sólo una forma de entregar una librería. En
plataformas que abarcan muchas arquitecturas, como GNU o Unix, el único modo sensato de entregar una libraría
es con código fuente para que así pueda ser reconfigurado y reconstruido en el nuevo objetivo.
De esta forma, las librerías probablemente sean la forma más importante de progresar en términos de produc-
tividad y uno de los principales objetivos del diseño de C++ es hacer más fácil el uso de librerías. Esto implica
entonces, que hay algo difícil al usar librerías en C. Entender este factor le dará una primera idea sobre el diseño
de C++, y por lo tanto, de cómo usarlo.

4.1. Una librería pequeña al estilo C
Aunque muchas veces, una librería comienza como una colección de funciones, si ha usado alguna librería C de
terceros habrá observado que la cosa no termina ahí porque hay más que comportamiento, acciones y funciones.
También hay características (azul, libras, textura, luminiscencia), las cuales están representadas por datos. En
C, cuando debemos representar características, es muy conveniente agruparlas todas juntas en una estructura,
especialmente cuando queremos representar más de un tipo de cosa en el problema. Así, se puede trabajar con una
variable de esta estructuras para representar cada cosa.
Por eso, la mayoría de las librerías en C están formadas por un conjunto de estructuras y funciones que actúan
sobre las primeras. Como ejemplo de esta técnica, considere una herramienta de programación que se comporta
como un array, pero cuyo tamaño se puede fijar en tiempo de ejecución, en el momento de su creación. La
llamaremos CStash 1 . Aunque está escrito en C++, tiene el estilo clásico de una librería escrita en C:
1 N de T:“Stash” se podría traducir como “Acumulador”.

143

Capítulo 4. Abstracción de Datos

//: C04:CLib.h
// Header file for a C-like library
// An array-like entity created at runtime

typedef struct CStashTag {
int size; // Size of each space
int quantity; // Number of storage spaces
int next; // Next empty space
// Dynamically allocated array of bytes:
unsigned char* storage;
} CStash;

void initialize(CStash* s, int size);
void cleanup(CStash* s);
int add(CStash* s, const void* element);
void* fetch(CStash* s, int index);
int count(CStash* s);
void inflate(CStash* s, int increase);

Normalmente se utiliza un “rótulo” como CStashTag en aquellas estructuras que necesitan referenciarse dentro
de si mismas. Ese es el caso de una lista enlazada (cada elemento de la lista contiene un puntero al siguiente
elemento) se necesita un puntero a la siguiente variable estructura, o sea, una manera de identiﬁcar el tipo de ese
puntero dentro del cuerpo de la propia estructura. En la declaración de las estructuras de una librería escrita en C
también es muy común ver el uso de typedef como el del ejemplo anterior. Esto permite al programador tratar
las estructuras como un nuevo tipo de dato y así deﬁnir nuevas variables (de esa estructura) del siguiente modo:

CStash A, B, C;

El puntero storage es un unsigned char*. Un unsigned char es la menor pieza de datos que permite un
compilador C, aunque en algunas máquinas puede ser de igual tamaño que la mayor. Aunque es dependiente de
la implementación, por lo general un unsigned char tiene un tamaño de un byte. Dado que CStash está diseñado
para almacenar cualquier tipo de estructura, el lector se puede preguntar si no sería más apropiado un puntero
void *. Sin embargo, el objetivo no es tratar este puntero de almacenamiento como un bloque de datos de tipo
desconocido, sino como un bloque de bytes contiguos.
El archivo de código fuente para la implementación (del que no se suele disponer si fuese una librería comercial
- normalmente sólo dispondrá que un .obj, .lib o .dll, etc) tiene este aspecto:

//: C04:CLib.cpp {O}
// Implementation of example C-like library
// Declare structure and functions:
#include "CLib.h"
#include <iostream>
#include <cassert>
// Quantity of elements to add
// when increasing storage:
const int increment = 100;

void initialize(CStash* s, int sz) {

144


s->size = sz;
s->quantity = 0;
s->storage = 0;
s->next = 0;
}

int add(CStash* s, const void* element) {
if(s->next >= s->quantity) //Enough space left?
inflate(s, increment);
// Copy element into storage,
// starting at next empty space:
int startBytes = s->next * s->size;
unsigned char* e = (unsigned char*)element;
for(int i = 0; i < s->size; i++)
s->storage[startBytes + i] = e[i];
s->next++;
return(s->next - 1); // Index number
}

void* fetch(CStash* s, int index) {
// Check index boundaries:
assert(0 <= index);
if(index >= s->next)
return 0; // To indicate the end
// Produce pointer to desired element:
return &(s->storage[index * s->size]);
}

int count(CStash* s) {
return s->next; // Elements in CStash
}

void inflate(CStash* s, int increase) {
assert(increase > 0);
int newQuantity = s->quantity + increase;
int newBytes = newQuantity * s->size;
int oldBytes = s->quantity * s->size;
unsigned char* b = new unsigned char[newBytes];
for(int i = 0; i < oldBytes; i++)
b[i] = s->storage[i]; // Copy old to new
delete [](s->storage); // Old storage
s->storage = b; // Point to new memory
s->quantity = newQuantity;
}

void cleanup(CStash* s) {
if(s->storage != 0) {
cout << "freeing storage" << endl;
delete []s->storage;
}
}

initialize() realiza las operaciones iniciales necesarias para la struct CStash, poniendo los valores apropi-
ados en las variables internas. Inicialmente, el puntero storage tiene un cero dado que aún no se ha almacenado
nada.
La función add() inserta un elemento en el siguiente lugar disponible de la CStash. Para lograrlo, primero
verifica que haya suficiente espacio disponible. Si no lo hay, expande el espacio de almacenamiento (storage)
usando la función inflate() que se describe después.
Como el compilador no conoce el tipo específico de la variable que está siendo almacenada (todo lo que obtiene
la función es un void*), no se puede hacer una asignación simple, que sería lo más conveniente. En lugar de eso, la
variable se copia byte a byte. La manera más directa de hacerlo es utilizando el indexado de arrays. Lo habitual es

145


que en storage ya haya bytes almacenados, lo cual es indicado por el valor de next. Para obtener la posición
de inserción correcta en el array, se multiplica next por el tamaño de cada elemento (en bytes) lo cual produce el
valor de startBytes. Luego el argumento element se moldea a unsigned char* para que se pueda direccionar
y copiar byte a byte en el espacio disponible de storage. Se incrementa next de modo que indique el siguiente
lugar de almacenamiento disponible y el “índice” en el que ha almacenado el elemento para que el valor se puede
recuperar utilizando el índice con fetch().
fetch() verifica que el índice tenga un valor correcto y devuelve la dirección de la variable deseada, que se
calcula en función del argumento index. Dado que index es un desplazamiento desde el principio en la CStash,
se debe multiplicar por el tamaño en bytes que ocupa cada elemento para obtener dicho desplazamiento en bytes.
Cuando utilizamos este desplazamiento como índice del array storage lo que obtenemos no es la dirección, sino
el byte almacenado. Lo que hacemos entonces es utilizar el operador dirección-de &.
count() puede parecer un poco extraña a los programadores experimentados en C. Podría parecer demasiado
complicada para una tarea que probablemente sea mucho más fácil de hacer a mano. Por ejemplo, si tenemos una
CStash llamada intStash, es mucho más directo preguntar por la cantidad de elementos utilizando intSta-
sh.next, que llamar a una función (que implica sobrecarga), como count(&intStash). Sin embargo, la
cantidad de elementos se calcula en función tanto del puntero next como del tamaño en bytes de cada elemento
de la CStash; por eso la interfaz de la función count() permite la flexibilidad necesaria para no tener que
preocuparnos por estas cosas. Pero, ¡ay!, la mayoría de los programadores no se preocuparán por descubrir lo que
para nosotros es el “mejor” diseño para la librería. Probablemente lo que harán es mirar dentro de la estructura y
obtener el valor de next directamente. Peor aún, podrían incluso cambiar el valor de next sin nuestro permiso.
¡Si hubiera alguna forma que permitiera al diseñador de la librería tener un mejor control sobre este tipo de cosas!
(Sí, esto es un presagio).

4.1.1. Asignación dinámica de memoria
Nunca se puede saber la cantidad máxima de almacenamiento que se necesitará para una CStash, por eso la
memoria a la que apuntan los elementos de storage se asigna desde el montículo (heap) 2 . El montículo es un
gran bloque de memoria que se utiliza para asignar en pequeños trozos en tiempo de ejecución. Se usa el heap
cuando no se conoce de antemano la cantidad de memoria que necesitará el programa que está escribiendo. Por
ejemplo, eso ocurre en un programa en el que sólo en el momento de la ejecución se sabe si se necesia memoria
para 200 variables Avión o para 20. En C Estándar, las funciones para asignación dinámica de memoria incluyen
malloc(), calloc(), realloc() y free(). En lugar de llamadas a librerías, C++ cuenta con una técnica
más sofisticada (y por lo tanto más fácil de usar) para tratar la memoria dinámica. Esta técnica está integrada en el
lenguaje por medio de las palabras reservadas new y delete.
La función inflate() usa new para obtener más memoria para la CStash. En este caso el espacio de
memoria sólo se amplia y nunca se reduce. assert() garantiza que no se pase un número negativo como
argumento a inflate() como valor de incremento. La nueva cantidad de elmentos que se podrán almacenar
(una vez se haya terminado inflate()) se determina en la variable newQuantity que se multiplica por el
número de bytes que ocupa cada elemento, para obtener el nuevo número total de bytes de la asignación en la
variable newBytes. Dado que se sabe cuántos bytes hay que copiar desde la ubicación anterior, oldBytes se
calcula usando la cantidad antigua de bytes (quantity).
La petición de memoria ocurre realmente en la expresión-new que involucra la palabra reservada new:

new unsigned char[newBytes];

La forma general de una expresión-new es:

new Tipo;

donde Tipo describe el tipo de variable para la cual se solicita memoria en el montículo. Dado que en este caso,
se desea asignar memoria para un array de unsigned char de newBytes elementos, eso es lo que aparece como
Tipo. Del mismo modo, se puede asignar memoria para algo más simple como un int con la expresión:

2 N. de T.: heap se suele traducir al castellano como “montón” o “montículo”.

146


new int;

y aunque esto se utiliza muy poco, demuestra que la sintaxis es consistente.
Una expresión-new devuelve un puntero a un objeto del tipo exacto que se le pidió. De modo que con new
Tipo se obtendrá un puntero a un objeto de tipo Tipo, y con new int obtendrá un puntero a un int. Si quiere un
nuevo array de unsigned char la expresión devolverá un puntero al primer elemento de dicho array. El compilador
verificará que se asigne lo que devuelve la expresión-new a una variable puntero del tipo adecuado.
Por supuesto, es posible que al pedir memoria, la petición falle, por ejemplo, si no hay más memoria libre en
el sistema. Como verá más adelante, C++ cuenta con mecanismos que entran en juego cuando la operación de
asignación de memoria no se puede satisfacer.
Una vez que se ha obtenido un nuevo espacio de almacenamiento, los datos que estaban en el antiguo se deben
copiar al nuevo. Esto se hace, nuevamente, en un bucle, utilizando la notación de índexado de arrays, copiando un
byte en cada iteración del bucle. Una vez finalizada esta copia, ya no se necesitan los datos que están en el espacio
de almacenamiento original por lo que se pueden liberar de la memoria para que otras partes del programa puedan
usarlo cuando lo necesiten. La palabra reservada delete es el complemento de new y se debe utilizar sobre
todas aquellas variables a las cuales se les haya asignado memoria con new. (Si se olvida de utilizar delete esa
memoria queda in-utilizable. Si estas fugas de memoria (memory leak) son demasiado abundantes, la memoria
disponible se acabará.) Existe una sintaxis especial cuando se libera un array. Es como si recordara al compilador
que ese puntero no apunta sólo a un objeto, sino a un array de objetos; se deben poner un par de corchetes delante
del puntero que se quiere liberar:

delete []myArray;

Una vez liberado el antiguo espacio de almacenamiento, se puede asignar el puntero del nuevo espacio de
memoria al puntero storage, se actualiza quantity y con eso inflate() ha terminado su trabajo.
En este punto es bueno notar que el administrador de memoria del montículo> es bastante primitivo. Nos fa-
cilita trozos de memoria cuando se lo pedimos con new y los libera cuando invocamos a delete. Si un programa
asigna y libera memoria muchas veces, terminaremos con un montículo fragmentado, es decir un montículo en el
que si bien puede haber memoria libre utilizable, los trozos de memoria están divididos de tal modo que no exista
un trozo que sea lo suficientemente grande para las necesidades concretas en un momento dado. Lamentablemente
no existe una capacidad inherente del lenguaje para efectuar defragmentaciones del montículo. Un defragmenta-
dor del montículo complica las cosas dado que tiene que mover pedazos de memoria, y por lo tanto, hacer que los
punteros dejen de apuntar a valores válidos. Algunos entornos operativos vienen con este tipo de facilidades pero
obligan al programador a utilizar manejadores de memoria especiales en lugar de punteros (estos manipuladores
se pueden convertir temporalmente en punteros una vez bloqueada la memoria para que el defragmentador del
montículo no la modifique). También podemos construir nosotros mismos uno de estos artilugios, aunque no es
una tarea sencilla.
Cuando creamos una variable en la pila en tiempo de compilación, el mismo compilador es quien se encarga
de crearla y liberar la memoria ocupada por ella automáticamente. Conoce exactamente el tamaño y la duración
de este tipo de variables dada por las reglas de ámbito. Sin embargo, en el caso de las variables almacenadas
dinámicamente, el compilador no poseerá información ni del tamaño requerido por las mismas, ni de su duración.
Esto significa que el compilador no puede encargarse de liberar automáticamente la memoria ocupada por este
tipo de variables y de aquí que el responsable de esta tarea sea el programador (o sea usted). Para esto se debe
utilizar delete, lo cual le indica al administrador del montículo que ese espacio de memoria puede ser utilizado
por próximas llamadas a new. En nuestra librería de ejemplo, el lugar lógico para esta tarea es la función clea-
nup() dado que allí es dónde se deben realizar todas las labores de finalización de uso del objeto.
Para probar la librería se crean dos Cstash, uno que almacene enteros y otro para cadenas de 80 caracteres:

//: C04:CLibTest.cpp
//{L} CLib
// Test the C-like library

147


#include "CLib.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
#include <cassert>

int main() {
// Define variables at the beginning
// of the block, as in C:
CStash intStash, stringStash;
int i;
char* cp;
ifstream in;
string line;
const int bufsize = 80;
// Now remember to initialize the variables:
initialize(&intStash, sizeof(int));
for(i = 0; i < 100; i++)
add(&intStash, &i);
for(i = 0; i < count(&intStash); i++)
cout << "fetch(&intStash, " << i << ") = "
<< *(int*)fetch(&intStash, i)
<< endl;
// Holds 80-character strings:
initialize(&stringStash, sizeof(char)*bufsize);
in.open("CLibTest.cpp");
assert(in);
add(&stringStash, line.c_str());
i = 0;
while((cp = (char*)fetch(&stringStash,i++))!=0)
cout << "fetch(&stringStash, " << i << ") = "
<< cp << endl;
cleanup(&intStash);
cleanup(&stringStash);
}

Dado que debemos respetar la sintaxis de C, todas las variables se deben declarar al comienzo de main-
(). Obviamente, no nos podemos olvidar de inicializar todas las variables Cstash más adelante en el bloque
main(), pero antes de usarlas, llamando a initialize(). Uno de los problemas con las librerías en C es que
uno debe asegurarse de convencer al usuario de la importancia de las funciones de inicialización y destrucción.
¡Habrá muchos problemas si estas funciones se omiten! Lamentablemente el usuario no siempre se preguntará si la
inicialización y el limpiado de los objetos son obligatorios. Ellos le darán importancia a lo que ellos quieren hacer
y no nos darán tanta importancia a nosotros (el programador de la librería) cuando les digamos “¡Hey! ¡espera
un poco! ¡Debes hacer esto primero!”. Otro problema que puede presentarse es el hecho de que algunos usuarios
quieran inicializar los elementos (datos internos) de una estructura por su cuenta. En C no hay un mecanismo para
prevenir este tipo de conductas (más presagios de los temás que vendrán...).
La intStash se va llenando con enteros mientras que el stringStash se va llenando con arrays de
caracteres. Estos arrays de caracteres son producidos leyendo el archivo fuente CLibTest.cpp y almacenando
las líneas de este archivo en el string line. Obtenemos la representación “puntero a carácter” de line con el
método c_str().
Una vez cargados los Stash ambos se muestran en pantalla. intStash se imprime usando un bucle for en
el cual se usa count() para determinar la cantidad de elementos. El stringStash se muestra utilizando un
bucle while dentro del cual se va llamando a fetch(). Cuando esta función devuelve cero se rompe el bucle
ya que esto signiﬁcará que se han sobrepasado los límites de la estructura.
El lector también pudo haber visto un molde adicional en la línea:

cp = (char*)fetch(&stringStash, i++)

148

4.2. ¿Qué tiene de malo?

Esto se debe a la comprobación estricta de tipos en C++, que no permite asignar un void * a una variable de
cualquier tipo, mientras que C sí lo hubiera permitido.

4.1.2. Malas suposiciones
Antes de abordar los problemas generales de la creación de una librería C, discutiremos otro asunto importante
que se debe tener claro. Fíjese que el archivo de cabecera CLib.h debe incluirse en cada archivo fuente que haga
referencia al tipo CStash ya que el compilador no puede adivinar qué aspecto tiene la estructura. Sin embargo, sí
puede adivinar el aspecto de una función. Aunque eso pueda parecer una ventaja, veremos que en realidad, es un
grave problema de C.
Aunque siempre debería declarar las funciones incluyendo un archivo de cabecera, en C las declaraciones de
funciones no son esenciales. En este lenguaje (pero no en C++), es posible llamar a una función que no ha sido
declarada. Un buen compilador seguramente avisará de que deberíamos declarar la función antes de usarla, pero
nos permitirá seguir dado que no es obligatorio hacerlo en C estándar. Esta es una práctica peligrosa ya que el
compilador puede asumir que una función que ha sido llamada con un int como argumento, tenga un int como
argumento cuando, en realidad, es un float. Como veremos, esto puede producir errores que pueden ser muy
difíciles de depurar.
Se dice que cada archivo de implementación C (los archivos de extensión .c) es una unidad de traducción
(translation unit). El compilador se ejecuta independientemente sobre cada unidad de traducción ocupándose, en
ese momento, solamente en ese archivo. Por eso, la información que le demos al compilador por medio de los
archivos de cabecera es muy importante dado que determina la forma enq que ese archivo se relaciona con las
demás partes del programa. Por eso motivo, las declaraciones en los archivos de cabecera son particularmente
importantes dado que, en cada lugar que se incluyen, el compilador sabrá exactamente qué hacer. Por ejemplo,
si en un archivo de cabecera tenemos la declaración void func(float) , si llamamos a func() con un int
como argumento, el compilador sabrá que deberá convertir el int a float antes de pasarle el valor a la función (a
esto se le llama promoción de tipos). Sin la declaración, el compilador asumiría que la función tiene la forma
func(int), no realizaría la promoción y pasaría, por lo tanto, datos incorrectos a la función.
Para cada unidad de traducción, el compilador crea un archivo objeto, de extensión .o, .obj o algo por el
estilo. Estos archivos objeto, junto con algo de código de arranque se unens por el enlazador(linker) para crear el
programa ejecutable. Todas las referencias externas se deben resolver en la fase de enlazado. En archivos como
CLibTest.cpp, se declaran funciones como initialize() y fetch() (o sea, se le informa al compilador
qué forma tienen estas funciones), pero no se definen. Están definidas en otro lugar, en este caso en el archivo
CLib.cpp. De ese modo, las llamadas que se hacen en CLibTest.cpp a estas funciones son referencias
externas. Cuando se unen los archivos objeto para formar el programa ejecutable, el enlazador debe, para cada
referencia externa no resuelta, encontrar la dirección a la que hace referencia y reemplazar cada referencia externa
con su dirección correspondiente.
Es importante señalar que en C, estas referencias externas que el enlazador busca son simples nombres de
funciones, generalmente precedidos por un guión bajo. De esta forma, la única tarea del enlazador es hacer
corresponder el nombre de la función que se llama, con el cuerpo (definición, código) de la función del archivo
objeto, en el lugar exacto de la llamada a dicha función. Si, por ejemplo, accidentalmente hacemos una llamada a
una función que el compilador interprete como func(int) y existe una definición de función para func(flo-
at) en algún archivo objeto, el enlazador verá _func en un lugar y _func en otro, por lo que pensará que todo
está bien. En la llamada a func() se pasará un int en la pila pero el cuerpo de la función func() esperará que
la pila tenga un float. Si la función sólo lee el valor de este dato y no lo escribe, la pila no sufrirá datos. De hecho,
el supuesto float leído de la pila puede tener algo de sentido: la función seguirá funcionando aunque sobre basura,
y es por eso que los fallos originadas por esta clase de errores son muy difíciles de encontrar.

4.2. ¿Qué tiene de malo?
Somos seres realmente destinados a la adaptación, incluso a las que quizá no deberíamos adaptarnos. El estilo
de la librería CStash ha sido un modelo a seguir para los programadores en C durante mucho tiempo. Sin embargo,
si nos ponemos a examinarla por un momento, nos daremos cuenta de que utilizar esta librería puede resultar
incómodo. Cuando la usamos debemos, por ejemplo, pasar la dirección de la estructura a cada función de la
librería. Por eso, cuando leemos el código, los mecanismos de la librería se mezclan con el significado de las
llamadas a las funciones, lo cual dificulta la comprecsión del programa.
Sin embargo, uno de los mayores obstáculos al trabajar con librerías en C es el problema llamado conflicto de

149


nombres (name clashes). C trabaja con un único espacio de nombres de funciones. Esto significa que, cuando el
enlazador busca por el nombre de una función, lo hace en una única lista de nombres maestra. Además, cuando el
compilador trabaja sobre una unidad de traducción, un nombre de función sólo puede hacer referencia a una única
función con ese nombre.
Supongamos que compramos dos librerías de diferentes proveedores y que cada librería consta de una estruc-
tura que debe inicializar y destruir. Supongamos que cada proveedor ha decidido nombrar a dichas operaciones
initialize() y cleanup(). ¿Cómo se comportaría el compilador si incluyéramos los archivos de cabecera
de ambas librerías en la misma unidad de traducción? Afortunadamente, el compilador C dará un mensaje de
error diciéndonos que hay una incoherencia de tipos en las listas de argumentos de ambas declaraciones. No
obstante, aunque no incluyamos los archivos de cabecera en la unidad de traducción igual tendremos problemas
con el enlazador. Un buen enlazador detectará y avisará cuando se produzca uno de estos conflictos de nombres.
Sin embargo, hay otros que simplemente tomarán el primer nombre de la función que encuentren, buscando en
los archivos objeto en el orden en el que fueron pasados en la lista de enlazado. (Este comportamiento se puede
considerar como una ventaja ya que permite reemplazar las funciones de las librerías ajenas con funciones propias.)
En cualquiera de los dos casos, llegamos a la conclusión de que en C es imposible usar dos bibliotecas en las
cuales existan funciones con nombres idénticos. Para solucionar este problema, los proveedores de librerías en C
ponen un prefijo único a todas las funciones de la librería. En nuestro ejemplo, las funciones initialize() y
cleanup() habría que renombrarlas como CStash_initialize() y CStash_cleanup(). Esta es una
técnica lógica: decoramos los nombres de las funciones con el nombre de la estructura sobre la cual trabajan.
Este es el momento de dirigir nuestros pasos a las primeras nociones de construcción de clases en C++. Como
el lector ha de saber, las variables declaradas dentro de una estructura no tienen conflictos de nombres con las
variables globales. ¿Por qué, entonces, no aprovechar esta característica de las variables para evitar los conflictos
de nombres de funciones declarándolas dentro de la estructura sobre la cual operan? O sea, ¿por qué no hacer que
las funciones sean también miembros de las estructuras?

4.3. El objeto básico
Nuestro primer paso será exactamente ese. Meter las funciones C++ dentro de las estructuras como “funciones
miembro”. Éste es el aspecto que tiene la estructura una vez realizados estos cambios de la versión C de la CStash
a la versión en C++, a la que llamaremos Stash:

//: C04:CppLib.h
// C-like library converted to C++

struct Stash {
// Functions!
void initialize(int size);
void cleanup();
int add(const void* element);
void* fetch(int index);
int count();
void inflate(int increase);
};

La primera diferencia que puede notarse es que no se usa typedef. A diferencia de C que requiere el uso de
typedef para crear nuevos tipos de datos, el compilador de C++ hará que el nombre de la estructura sea un nuevo
tipo de dato automáticamente en el programa (tal como los nombres de tipos de datos int, char, float y double).

150


Todos los datos miembros de la estructura están declarados igual que antes; sin embargo, ahora las funciones
están declaradas dentro del cuerpo de la struct. Más aún, fíjese que el primer argumento de todas las funciones
ha sido eliminado. En C++, en lugar de forzar al usuario a que pase la dirección de la estructura sobre la que trabaja
una función como primer argumento, el compilador hará este trabajo, secretamente. Ahora sólo debe preocuparse
por los argumentos que le dan sentido a lo que la función hace y no de los mecanismos internos de la función.
Es importante darse cuenta de que el código generado por estas funciones es el mismo que el de las funciones
de la librería al estilo C. El número de argumentos es el mismo (aunque no se le pase la dirección de la estructura
como primer argumento, en realidad sí se hace) y sigue existiendo un único cuerpo (definición) de cada función.
Esto último quiere decir que, aunque declare múltiples variables

Stash A, B, C;

no existirán múltiples definiciones de, por ejemplo, la función add(), una para cada variable.
De modo que el código generado es casi idéntico al que hubiese escrito para una versión en C de la librería,
incluyendo la “decoración de nombres” ya mencionada para evitar los conflictos de nombres, nombrando a las
funciones Stash_initialize(), Stash_cleanup() y demás. Cuando una función está dentro de una
estructura, el compilador C++ hace lo mismo y por eso, una función llamada initialize() dentro de una
estructura no estará en conflicto con otra función initialize() dentro de otra estructura o con una función
initialize() global. De este modo, en general no tendrá que preocuparse por los conflictos de nombres
de funciones - use el nombre sin decoración. Sin embargo, habrá situaciones en las que deseará especificar, por
ejemplo, esta initialize() pertenece a la estructura Stash y no a ninguna otra. En particular, cuando defina
la función, necesita especificar a qué estructura pertenece para lo cual, en C++ cuenta con el operador :: llamado
operador de resolución de ámbito (ya que ahora un nombre puede estar en diferentes ámbitos: el del ámbito global
o dentro del ámbito de una estructura. Por ejemplo, si quiere referirse a una función initialize() que se
encuentra dentro de la estructura Stash lo podrá hacer con la expresión Stash::initialize(int size).
A continuación podrá ver cómo se usa el operador de resolución de ámbito para definir funciones:

//: C04:CppLib.cpp {O}
// C library converted to C++
// Declare structure and functions:
#include "CppLib.h"
#include <iostream>
#include <cassert>
// Quantity of elements to add
// when increasing storage:

void Stash::initialize(int sz) {
size = sz;
quantity = 0;
storage = 0;
next = 0;
}

int Stash::add(const void* element) {
if(next >= quantity) // Enough space left?
inflate(increment);
int startBytes = next * size;
storage[startBytes + i] = e[i];
next++;
return(next - 1); // Index number

151


}

void* Stash::fetch(int index) {
// Check index boundaries:
assert(0 <= index);
if(index >= next)
return &(storage[index * size]);
}

int Stash::count() {
return next; // Number of elements in CStash
}

void Stash::inflate(int increase) {
assert(increase > 0);
int newQuantity = quantity + increase;
int newBytes = newQuantity * size;
int oldBytes = quantity * size;
b[i] = storage[i]; // Copy old to new
delete []storage; // Old storage
storage = b; // Point to new memory
quantity = newQuantity;
}

void Stash::cleanup() {
if(storage != 0) {
delete []storage;
}
}

Hay muchas otras cosas que difieres entre C y C++. Para empezar, el compilador requiere que declare las
funciones en los archivos de cabecera: en C++ no podrá llamar a una función sin haberla declarado antes y si
no se cumple esta regla el compilador dará un error. Esta es una forma importante de asegurar que las llamadas
a una función son consistentes entre el punto en que se llama y el punto en que se define. Al forzar a declarar
una función antes de usarla, el compilador de C++ prácticamente se asegura de que realizará esa declaración por
medio de la inclusión de un fichero de cabecera. Además, si también incluye el mismo fichero de cabecera en el
mismo lugar donde se defines las funciones, el compilador verificará que las declaraciones del archivo cabecera
y las definiciones coinciden. Puede decirse entonces que, de algún modo, los ficheros de cabecera se vuelven un
repositorio de validación de funciones y permiten asegurar que las funciones se usan de modo consistente en todas
las unidades de traducción del proyecto.
Obviamente, las funciones globales se pueden seguir declarando a mano en aquellos lugares en las que se
definen y usan (Sin embargo, esta práctica es tan tediosa que está en desuso.) De cualquier modo, las estructuras
siempre se deben declarar antes de ser usadas y el mejor lugar para esto es un fichero de cabecera, exceptuando
aquellas que queremos esconder intencionalmente en otro fichero.
Se puede ver que todas las funciones miembro (métodos) tienen casi la misma forma que sus versiones respec-
tivas en C. Las únicas diferencias son su ámbito de resolución y el hecho de que el primer argumento ya no aparece
explícito en el prototipo de la función. Por supuesto que sigue ahí ya que la función debe ser capaz de trabajar
sobre una variable struct en particular. Sin embargo, fíjese también que, dentro del método, la selección de
esta estructura en particular también ha desaparecido! Así, en lugar de decir s->size = sz; ahora dice size
= sz; eliminando el tedioso s-> que en realidad no aportaba nada al significado semántico de lo que estaba
escribiendo. Aparentemente, el compilador de C++ está realizando estas tareas por el programador. De hecho, está
tomando el primer argumento “secreto” (la dirección de la estructura que antes tenía que pasar a mano) y aplicán-
dole el selector de miembro (->) siempre que escribe el nombre de uno de los datos miembro. Eso significa que,
siempre y cuando esté dentro de la definición de una método de una estructura puede hacer referencia a cualquier
otro miembro (incluyendo otro método) simplemente dando su nombre. El compilador buscará primero en los

152


nombres locales de la estructura antes de buscar en versiones más globales de dichos nombres. El lector podrá
descubrir que esta característica no sólo agiliza la escritura del código, sino que también hace la lectura del mismo
mucho más sencilla.
Pero qué pasaría si, por alguna razón, quisiera hacer referencia a la dirección de memoria de la estructura.
En la versión en C de la librería ésta se podía obtener fácilmente del primer argumento de cualquier función. En
C++ la cosa es más consistente: existe la palabra reservada this que produce la dirección de la variable struct
actual. Es el equivalente a la expresión s de la versión en C de la librería. De modo que, podremos volver al estilo
de C escribiendo

this->size = Size;

El código generado por el compilador será exactamente el mismo por lo que no es necesario usar this en
estos casos. Ocasionalmente, podrá ver por ahí código dónde la gente usa this en todos sitios sin agregar nada al
significado del código (esta práctica es indicio de programadores inexpertos). Por lo general, this no se usa muy
a menudo pero, cuando se necesite siempre estará allí (en ejemplos posteriores del libro verá más sobre su uso).
Queda aún un último tema que tocar. En C, se puede asignar un void * a cualquier otro puntero, algo como
esto:

int i = 10;
void* vp = &i; // OK tanto en C como en C++
int* ip = vp; // Sólo aceptable en C

y no habrá ningún tipo de queja por parte de compilador. Sin embargo, en C++, lo anterior no está permitido.
¿Por qué? Porque C no es tan estricto con los tipos de datos y permite asignar un puntero sin un tipo específico a
un puntero de un tipo bien determinado. No así C++, en el cual la verificación de tipos es crítica y el compilador
se detendrá quejándose en cualquier conflicto de tipos. Esto siempre ha sido importante, pero es especialmente
importante en C++ ya que dentro de las estructuras puede hacer métodos. Si en C++ estuviera permitido pasar
punteros a estructuras con impunidad en cuanto a conflicto de tipos, ¡podría terminar llamando a un método de una
estructura en la cual no existiera dicha función miembro! Una verdadera fórmula para el desastre. Así, mientras
C++ sí deja asignar cualquier puntero a un void * (en realidad este es el propósito original del puntero a void: que
sea suficientemente largo como para apuntar a cualquier tipo) no permite asignar un void * a cualquier otro tipo
de puntero. Para ello se requiere un molde que le indique tanto al lector como al compilador que realmente quiere
tratarlo como el puntero destino.
Y esto nos lleva a discutir un asunto interesante. Uno de los objetivos importantes de C++ es poder compilar la
mayor cantidad posible de código C para así, permitir una fácil transición al nuevo lenguaje. Sin embargo, eso no
significa, como se ha visto que cualquier segmento de código que sea válido en C, será permitido automáticamente
en C++. Hay varias cosas que un compilador de C permite hacer que son potencialmente peligrosas y propensas
a generar errores (verá ejemplos de a lo largo de libro). El compilador de C++ genera errores y avisos en este
tipo de situaciones y como verá eso es más una ventaja que un obstáculo a pesar de su naturaleza restrictiva. ¡De
hecho, existen muchas situaciones en las cuales tratará de detectar sin éxito un error en C y cuando recompiles
el programa con un compilador de C++ éste avisa exactamente de la causa del problema!. En C, muy a menudo
ocurre que para que un programa funcione correctamente, además de compilarlo, luego debe hacer que ande. ¡En
C++, por el contrario, verá que muchas veces si un programa compila correctamente es probable que funcione
bien! Esto se debe a que este último lenguaje es mucho más estricto respecto a la comprobación de tipos.
En el siguiente programa de prueba podrá apreciar cosas nuevas con respecto a cómo se utiliza la nueva versión
de la Stash:

//: C04:CppLibTest.cpp
//{L} CppLib
// Test of C++ library
#include "CppLib.h"
#include "../require.h"
#include <fstream>

153


#include <iostream>
#include <string>

int main() {
Stash intStash;
intStash.initialize(sizeof(int));
for(int i = 0; i < 100; i++)
intStash.add(&i);
for(int j = 0; j < intStash.count(); j++)
cout << "intStash.fetch(" << j << ") = "
<< *(int*)intStash.fetch(j)
<< endl;
// Holds 80-character strings:
Stash stringStash;
stringStash.initialize(sizeof(char) * bufsize);
ifstream in("CppLibTest.cpp");
assure(in, "CppLibTest.cpp");
string line;
stringStash.add(line.c_str());
int k = 0;
char* cp;
while((cp =(char*)stringStash.fetch(k++)) != 0)
cout << "stringStash.fetch(" << k << ") = "
<< cp << endl;
intStash.cleanup();
stringStash.cleanup();
}

Una de las cosas que el lector habrá podido observar en el código anterior es que las variables se definen “al
vuelo”, o sea (como se introdujo en el capítulo anterior) en cualquier parte de un bloque y no necesariamente
-como en C- al comienzo de los mismos.
El código es bastante similar al visto en CLibTest.cpp con la diferencia de que, cuando se llama a un
método, se utiliza el operador de selección de miembro ’.’ precedido por el nombre de la variable. Esta es una
síntaxis conveniente ya que imita a la selección o acceso de un dato miembro de una estructura. La única diferencia
es que, al ser un método, su llamada implica una lista de argumentos.
Tal y cómo se dijo antes, la llamada que el compilador hace genera realmente es mucho más parecida a la
llamada a la función de la librería en C. Considere la decoración de nombres y el paso del puntero this: la
llamada en C++ de intStash.initialize(sizeof(int), 100) se transformará en algo parecido a S-
tash_initialize(&intStash, sizeof(int), 100). Si el lector se pregunta qué es lo que sucede
realmente debajo del envoltorio, debería recordar que el compilador original de C++ cfront de AT&T producía
código C como salida que luego debía ser compilada con un compilador de C para generar el ejecutable. Este
método permitía a cfront ser rápidamente portable a cualquier máquina que soportara un compilador estándar de
C y ayudó a la rápida difusión de C++. Dado que los compiladores antiguos de C++ tenían que generar código
C, sabemos que existe una manera de representar síntaxis C++ en C (algunos compiladores de hoy en día aún
permiten generar código C).
Comparando con CLibTest.cpp observará un cambio: la introducción del fichero de cabecera require.
h. He creado este fichero de cabecera para realizar una comprobación de errores más sofisticada que la que
proporciona assert(). Contiene varias funciones incluyendo la llamada en este último ejemplo, assure()
que se usa sobre ficheros. Esta función verifica que un fichero se ha abierto exitosamente y en caso contrario
reporta un aviso a la salida de error estándar (por lo que también necesita el nombre del fichero como segundo
argumento) y sale del programa. Las funciones de require.h se usan a lo largo de este libro especialmente
para asegurar que se ha indicado la cantidad correcta de argumentos en la línea de comandos y para verificar que
los ficheros se abren correctamente. Las funciones de require.h reemplazan el código de detección de errores
repetitivo y que muchas veces es causa de distracciones y más aún, proporcionan mensajes útiles para la detección
de posibles errores. Estas funciones se explican detalladamente más adelante.

154

4.4. ¿Qué es un objeto?

4.4. ¿Qué es un objeto?
Ahora que ya se ha visto y discutido un ejemplo incial es hora de retroceder para definir la terminología. El acto
de meter funciones dentro de las estructuras es el eje central del cambio que C++ propone sobre C e introduce una
nueva forma de ver las estructuras: como conceptos. En C, una estructura (struct) es tan sólo una aglomeración
de datos: una manera de empaquetar datos para que puedan ser tratados como un grupo. De esta forma, cuesta
hacernos la idea de que representan algo más que sólo sólo una conveniencia de programación. Las funciones que
operan sobre esas estructuras están sueltas por ahí. Sin embargo, cuando vemos las funciones dentro del mismo
paquete que los datos la estructura se vuelve una nueva criatura, capáz de representar características (como las
structs de C) y comportamientos. El concepto de un objeto, una entidad independiente y bien limitada que
puede recordar y actuar, se sugiere a si mismo como definición.
En C++ un objeto es simplemente una variable, y la definición más pura es “una región de almacenamiento”
(esto último es una manera más específica de decir “un objeto debe tener un único identificador” el cual, en el caso
de C++, es una única dirección de memoria). Es un lugar en el cual se puede almacenar datos y en el cual está
implícita la existencia de operaciones sobre esos datos.
Desafortunadamente no existe una completa consistencia entre los distintos lenguajes cuando se habla de estos
términos aunque son bastante bien aceptados. También se podrán encontrar discrepancias sobre lo que es un
lenguaje orientado a objetos aunque parece estarse estableciendo un concenso sobre esto hoy en día también. Hay
lenguajes que se denominan basados en objetos los cuales, cuentan con estructuras-con-funciones como las que
hemos visto aquí de C++. Sin embargo, esto tan sólo es una parte de lo que denominamos lenguaje orientado a
objetos y afirmamos que los lenguajes que solamente llegan a empaquetar las funciones dentro de las estructuras
son lenguajes basados en objetos y no orientados a objetos.

4.5. Tipos abstractos de datos
El ser capaces de empaquetar datos junto con funciones nos permite la creación de nuevos tipos de datos. Esto
es muchas veces llamado encapsulación 3 Un tipo de dato ya existente puede contener varias piezas de datos juntas.
Por ejemplo, un float tiene un exponente, una mantissa y un bit de signo. Le podemos pedir que haga varias cosas,
entre ellas, sumarse a otro float, a un int, etc. Así, podemos decir que tiene características y comportamiento.
La definición de un Stash crea un nuevo tipo de dato. Le podemos agregar nuevos elementos (add()), sacar
(fetch()) y agrandarlo (inflate()). Creamos uno escribiendo Stash s; igual que cuando creamos un
float diciendo float x;. Un Stash también tiene características y un comportamiento bien determinado. Aunque
actúe igual que un tipo de dato predefinido como float diremos que un Stash es un tipo abstracto de dato talvez
porque permite abstraer un concepto desde el espacio de los problemas al espacio solución. Además, el compilador
de C++ lo tratará exactamente como a un nuevo tipo de dato y si, por ejemplo, declaramos una función para que
espere un Stash como argumento, el compilador se asegurará de que no se le pase otra cosa a la función. Así, la
comprobación de tipos se realiza al mismo nivel tanto para los tipos abstractos de datos (a veces también llamados
tipos definidos por el usuario) como para los tipos predefinidos.
Sin embargo, se notará inmediatamente una diferencia en cómo se realizan las operaciones sobre los objetos.
Hacemos objeto.funciónMiembro(listaArgumentos) o sea, “llamamos a una función miembro para
el objeto”. No obstante, en la jerga de los lenguajes orientados a objetos, nos referimos a lo anterior también como
“enviar un mensaje al objeto”. Así, para una Stash s, en esta jerga la sentencia s.add(&i) le “envía un men-
saje a s” diciéndole “agrégate (add()) i a ti mismo”. De hecho, la programación orientada a objetos puede ser
resumida en la siguiente frase: enviar mensajes a objetos. Y es realmente todo lo que se hace: se crea un conjunto
de objetos y se les envía mensajes. El truco, obviamente, es entender qué son en nuestro problema los objetos y los
mensajes, pero una vez que se ha cumplido esa etapa, la implementación en C++ será sorprendentemente directa.

4.6. Detalles del objeto
Una pregunta que surge a menudo en seminarios es “¿Cómo de grande es un objeto y qué pinta tiene?” La
respuesta es “más o menos lo que esperas de un struct C”. De hecho, el código que produce el compilador de C
para un struct C (sin adornos C++) normalmente será exactamente el mismo que el producido por un compilador
C++. Eso tranquiliza a aquellos programadores C que dependan de los detalles de tamaño y distribución de su
3 Este término puede causar debates. Algunas personas lo utilizan tal y como está definido aquí, aunque otras lo usan para describir el

control de acceso, término que se discutirá en el siguiente capítulo.

155


código, y que por alguna razón accedan directamente a los bytes de la estructura en lugar de usar identificadores
(confiar en un tamaño y distribución particular para una estructura no es portable).
El tamaño de una struct es la combinación de los tamaños de todos sus miembros. A veces cuando el
compilador crea una struct, añade bytes extra para hacer que los límites encajen limpiamente - eso puede
incrementar la eficiencia de la ejecución. En el Capítulo 14, verá cómo en algunos casos se añaden punteros
“secretos” a la estructura, pero no tiene que preocuparse de eso ahora.
Puede determinar el tamaño de una struct usando el operador sizeof. Aquí tiene un pequeño ejemplo:

//: C04:Sizeof.cpp
// Sizes of structs
#include "CLib.h"
#include "CppLib.h"
#include <iostream>

struct A {
int i[100];
};

struct B {
void f();
};

void B::f() {}

int main() {
cout << "sizeof struct A = " << sizeof(A)
<< " bytes" << endl;
cout << "sizeof struct B = " << sizeof(B)
<< " bytes" << endl;
cout << "sizeof CStash in C = "
<< sizeof(CStash) << " bytes" << endl;
cout << "sizeof Stash in C++ = "
<< sizeof(Stash) << " bytes" << endl;
}

En mi máquina (sus resultado pueden variar) el primer resultado produce 200 porque cada int ocupa 2 bytes.
La struct B es algo anómalo porque es una struct sin atributos. En C, eso es ilegal, pero en C++ necesitamos
la posibilidad de crear una struct cuya única tarea es ofrecer un ámbito a nombres de funciones, de modo que
está permitido. Aún asi, el segundo resultado es un sorprendente valor distinto de cero. En versiones anteriores
del lenguage, el tamaño era cero, pero aparecia una situación incómoda cuando se creaban estos objetos: tenían
la misma dirección que el objeto creado antes que él, y eran indistinguibles. Una de las reglas fundamentales de
los objetos es que cada objeto debe tener una dirección única, así que las estructuras sin atributos siempre tendrán
tamaño mínimo distinto de cero.
Las dos últimas sentencias sizeof muestran que el tamaño de la estructura en C++ es el mismo que en la
versión en C. C++ intenta no añadir ninguna sobrecarga innecesaria.

4.7. Conveciones para los ficheros de cabecera
Cuando se crea una struct que contiene funciones miembro, se está creando un nuevo tipo de dato. En
general, se intenta que ese tipo sean fácilmente accesible. En resumen, se quiere que la interface (la declaración)
está separada de la implmentación (la definición de las funciones miembro) de modo que la implementación pueda
cambiar sin obligar a recompilar el sistema completo. Puede conseguir esto poniendo la declaración del nuevo tipo
en un fichero de cabecera.

156


Cuando yo aprendí a programar en C, el fichero de cabecera era un misterio para mi. Muchos libros de C no
hacen hincapié, y el compilador no obliga la declaración de las funciones, así que parecía algo opcional la mayor
parte de las veces, excepto cuando se declaraban estrucutras. En C++ el uso de los ficheros de cabecera se vuelve
clara como el cristal. SOn práctimente obligatorios para el desarrollo de programas sencillos, y ponga en ellos
información muy específica: declaraciones. El fichero de cabecera informa al compilador lo que hay disponible en
la librería. Puede usar la librería incluso si sólo se dispone del fichero de cabecera y el fichero objeto o el fichero
de librería; no necesita disponer del código fuente del fichero cpp. El fichero de cabecera es donde se guarda la
especificación de la interfaz.
Aunque el compilador no lo obliga, el mejor modo de construir grandes proyectos en C es usar librerías;
colecciones de funciones asociadas en un mismo módulo objeto o librería, y usar un fichero de cabecera para
colocar todas las declaraciones de las funciones. Es de rigor en C++, Podría meter cualquier función en una
librería C, pero el tipo abstrato de dato C++ determina las funciones que están asociadas por medio del acceso
común a los datos de una struct. Cualquier función miembro debe ser declarada en la declaración de la str-
uct; no puede ponerse en otro lugar. El uso de librerías de funciones fue fomentado en C y institucionalizado en
C++.

4.7.1. Importancia de los ficheros de cabecera
Cuando se una función de una librería, C le permite la posibilidad de ignorar el fichero de cabecera y simple-
mente declarar la función a mano. En el pasado, la gente hacía eso a veces para acelerar un poquito la compilación
evitando la tarea de abrir e incluir el fichero (eso no supone ventaja alguna con los compiladores modernos). Por
ejemplo, la siguiente es una declaración extremadamente vaga de la función printf() (de <stdio.h>):

printf(...);

Estos puntos suspensivos (N. de T. ellipsis) en inglés) especifican una lista de argumentos variable 4 , que
dice: printf() tiene algunos argumentos, cada uno con su tipo, pero no se sabe cuales. Simplemente, coge los
argumentos que veas y aceptalos. Usando este tipo de declaración, se suspende la comprobación de errores en los
argumentos.
Esta práctica puede causar problemas sutiles. Si declara funciones “a mano”, en un fichero puede cometer un
error. Dado que el compilador sólo verá las declaración hechas a mano en ese fichero, se adaptará al error. El
programa enlazará correctamente, pero el uso de la función en ese fichero será defectuoso. Se trata de un error
dificil de encontrar, y que se puede evitar fácilmente usando el fichero de cabecera correspondiente.
Si se colocan todas las declaraciones de funciones en un fichero de cabecera, y se incluye ese fichero allí donde
se use la función se asegurará una declaración consistente a través del sistema completo. También se asegurará de
que la declaración y la definición corresponden incluyendo el fichero de cabecera en el fichero de definición.
Si se declara una struct en un fichero de cabecera en C++, se debe incluir ese fichero allí donde se use
una struct y también donde se definan los métodos la struct. El compilador de C++ devolverá un mensaje
de error si intenta llamar a una función, o llamar o definir un método, sin declararla primero. Imponiendo el uso
apropiado de los ficheros de cabecera, el lenguaje asegura la cosistencia de las librerías, y reduce el número de
error forzando que se use la misma interface en todas partes.
El fichero de cabecera es un contrato entre el programador de la librería y el que la usa. El contrato describe
las estructuras de datos, expone los argumentos y valores de retorno para las funciones. Dice, “Esto es lo que hace
mi librería”. El usuario necesita parte de esta información para desarrollar la aplicación, y el compilador necesita
toda ella para generar el código correcto. El usuario de la struct simplemente incluye el fichero de cabecera,
crea objetos (instancias) de esa struct, y enlaza con el módulo objeto o librería (es decir, el código compilado)
El compilador impone el contrato obligando a declarar todas las estruturas y funciones antes que de ser usadas
y, en el caso de métodos, antes de ser definidas. De ese modo, se le obliga a poner las declaraciones en el fichero
de cabecera e incluirlo en el fichero en el que se definen los métodos y en los ficheros en los que se usen. Como se
incluye un único fichero que describe la librería para todo el sistema, el compilador puede asegurar la consistencia
y prevenir errores.

4 Para escribir una definición de función que toma una lista de argumentos realmente variable, debe usar varargs, aunque se debería evitar

en C++. Puede encontar información detallada sobre el uso de varargs en un manual de C.

157


Hay ciertos asuntos a los que debe prestar atención para organizar su código apropiadamente y escribir ficheros
de cabecera eficaces. La regla básica es “únicamente declaraciones”, es decir, sólo información para el compiladore
pero nada que requiera alojamiento en memoria ya sea generando código o creando variables. Esto es así porque
el fichero de cabecera normalmente es incluido en varios unidades de traducción en un proyecto, y si el almace-
namiento para un identificador se pide en más de un sitio, el enlazador indicará un error de definición múltiple
(ésta es la regla de definición única de C++: Se puede declarar tantas veces como se quiera, pero sólo puede haber
una definición real para cada cosa).
Esta regla no es completamente [FIXME:hard and fast]. Si se define una variable que es “file static” (que tiene
visibilidad sólo en un fichero) dentro de un fichero de cabecera, habrá múltiples instancias de ese dato a lo largo del
proyecto, pero no causará un colisión en el enlazador 5 . Básicamente, se debe evitar cualquier cosa en los ficheros
de cabecera que pueda causar una ambigüedad en tiempo de enlazado.

4.7.2. El problema de la declaración múltiple
La segunda cuestión respecto a los ficheros de cabecera es ésta: cuando se pone una declaración de struct
en un fichero de cabecera, es posible que el fichero sea incluido más de una vez en un programa complicado.
Los iostreams son un buen ejemplo. Cada vez que una struct hace E/S debe incluir uno de los ficheros de
cabecera iostream. Si el fichero cpp sobre el que se está trabajando utiliza más de un tipo de struct (tipicamente
incluyendo un fichero de cabecera para cada una), se está corriendo el riesgo de incluir el fichero <isotream>
más de una vez y re-declarar los iostreams.
El compilador considera que la redeclaración de una estructura (eso es aplicable tando a las struct como a las
class) es un error, dado que de otro modo, debería permitir el uso del mismo nombre para tipos diferentes. Para
prevenir este error cuando se incluyen múltiples ficheros de cabecera, es necesario dar algo de inteligencia a los
ficheros de cabecera usando el preprocesador (los ficheros de cabecera estándares como <iostream> también
tienes esta “inteligencia”).
Tanto C como C++ permiten redeclarar una función, siempre que las dos declaración coincidan, pero ni en ese
caso se permite la redeclaración de una estructura. En C++ esta regla es especialmente importante porque si el
compilador permitiera la redeclaración de una estructura y las dos declaraciones difirieran, ¿cuál debería usar?
El problema de la redeclaración se agrava un poco en C++ porque cada tipo de dato (estructura con funciones)
generalmente tiene su propio fichero de cabecera, y hay que incluir un fichero de cabecera en otro si se quiere crear
otro tipo de dato que use al primero. Es probable que en algún fichero cpp de su proyecto, que se incluyan varios
ficheros que incluyan al mismo fichero de cabecera. Durante una compilación simple, el compilador puede ver el
mismo fichero de cabecera varias veces. A menos que se haga algo al respecto, el compilador verá la redeclaración
de la estructura e informará un error en tiempo de compilación. Para resolver el problema, necesitará saber un
poco más acerca del preprocesador.

4.7.3. Las directivas del preprocesador #define, #ifndef y #endif
La directiva de preprocesador #define se puede usar para crear banderas en tiempo de compilación. Tiene
dos opciones: puede simplemente indicar al preprocesador que la bandera está definida, sin especificar un valor:

#define FLAG

o puede darle un valor (que es la manera habitual en C para definir una constante):

#define PI 3.14159

En cualquier caso, ahora el preprocesador puede comprobar si la etiqueta ha sido definida:

#ifdef FLAG

5 Sin embargo, en C++ estándar [FIXME:file static] es una característica obsoleta.

158


Esto producirá un resultado verdadero, y el código que sigue al #ifdef será incluido en el paquete que se
envía al compilador. Esta inclusión acaba cuando el preprocesador encuentra la sentencia:

#endif

o

#endif // FLAG

Cualquier cosa después de #endif, en la misma línea, que no sea un comentario es ilegal, incluso aunque
algunos compiladores lo acepten. Los pares #ifdef/#endif se pueden anidar.
El complementario de #define es #undef (abreviación de “un-define” que hará que una sentencia #ifdef
que use la misma variable produzca un resultado falso. #undef también causará que el preprocesador deje de
usar una macro. El complementario de #ifdef es #ifndef, que producirá verdadero si la etiqueta no ha sido
definida (éste es el que usaremos en los ficheros de cabecera).
Hay otras características útiles en el preprocesador de C. Consulte la documentación de su preprocesador para
ver todas ellas.

4.7.4. Un estándar para los ficheros de cabecera
En cada fichero de cabecera que contiene una estructura, primero debería comprobar si ese fichero ya ha
sido includo en este fichero cpp particular. Hágalo testeando una bandera del preprocesador. Si la bandera no
está definida, el fichero no fue incluido y se debería definir la bandera (de modo que la estructura no pueda ser
redeclarada) y declarar la estructura. Si la bandera estaba definida entonces el tipo ya ha sido declarado de modo
que debería ignorar el código que la declara. Así es como debería ser un fichero de cabecera:

#ifndef HEADER_FLAG
#define HEADER_FLAG
// Type declaration here...
#endif // HEADER_FLAG

Como puede ver, la primera vez que se incluye el fichero de cabecera, los contenidos del fichero (incluyendo
la declaración del tipo) son incluidos por el preprocesador. Las demás veces que sea includio -en una única unidad
de programación- la declaración del tipo será ignorada. El nombre HEADER_FLAG puede ser cualquier nombre
único, pero un estándar fiable a seguir es poner el nombre del fichero de cabecera en mayúsculas y reemplazar los
puntos por guiones bajos (sin embago, el guión bajo al comienzo está reservado para nombres del sistema). Este
es un ejemplo:

//: C04:Simple.h
// Simple header that prevents re-definition
#ifndef SIMPLE_H
#define SIMPLE_H

struct Simple {
int i,j,k;
initialize() { i = j = k = 0; }
};
#endif // SIMPLE_H

Aunque el SIMPLE_H después de #endif está comentado y es ignorado por el preprocesador, es útil para
documentación.

159


Estas sentencias del preprocesador que impiden inclusiones múltiples se denominan a menudo guardias de
inclusión (include guards)

4.7.5. Espacios de nombres en los ficheros de cabecera
Notará que las directivas using están presente en casi todos los ficheros cpp de esto libro, normalmente en la
forma:


Como std es el espacio de nombres que encierra la librería Estándar C++ al completo, está directiva using
en particular permite que se puedan usar los nombres de la librería Estándar C++. Sin embargo, casí nunca verá
una directiva using en un fichero de cabecera (al menos, no fuera de un bloque). La razón es uqe la directiva
using elmina la protección de ese espacio de nombres en particular, y el efecto dura hasta que termina la unidad
de compilación actual. Si pone una directiva using (fuera de un bloque) e un fichero de cabecera, significa que
esta perdida de “protección del espacio de nombres” ocurrirá con cualquier fichero que incluya este fichero de
cabecera, lo que a menudo significa otros ficheros de cabecera, es muy fácil acabar “desactivando” los espacios de
nombres en todos sitios, y por tanto, neutralizando los efectos beneficiosos de los espacios de nombres.
En resumen: no ponga directivas using en ficheros de cabecera.

4.7.6. Uso de los ficheros de cabecera en proyectos
Cuando se construye un proyecto en C++, normalmente lo creará poniendo juntos un montón de tipos difer-
entes (estructuras de datos con funciones asociadas). Normalmente pondrá la declaración para cada tipo o grupo
de tipos asociados en un fichero de cabecera separado, entonces definirá las funciones para ese tipo en una unidad
de traducción. Cuando use ese tipo, deberá incluir el fichero de cabecera para efectuar las declaraciones apropi-
adamente.
A veces ese patrón se seguirá en este libro, pero más a menudo los ejemplos serán muy pequeños, así que
todo - la declaracione de las estructuras, la definición de las funciones, y la función main() - puede aparecer
en un único fichero. Sin embargo, tenga presente que debería usar ficheros separados y ficheros de cabecera para
aplicaciones reales.

4.8. Estructuras anidadas
La conveniencia de coger nombres de funciones y datos fuera del espacio de nombre global es aplicable a las
estructuras. Puede anidar una estructura dentro de otra estructura, y por tanto guardar juntos elementos asociados.
La sintaxis de declaración es la que podría esperarse, tal como puede ver en la siguiente estructura, que implemente
una pila como un lista enlazada simple de modo que “nunca” se queda sin memoria.

//: C04:Stack.h
// Nested struct in linked list
#ifndef STACK_H
#define STACK_H

struct Stack {
struct Link {
void* data;
Link* next;
void initialize(void* dat, Link* nxt);
}* head;
void initialize();
void push(void* dat);

160

4.8. Estructuras anidadas

void* peek();
void* pop();
void cleanup();
};
#endif // STACK_H

La struck anidada se llama Link, y contiene un puntero al siguiente Link en la lista y un puntero al dato
almacenado en el Link. Si el siguiente puntero es cero, significa que es el último elemento de la lista.
Fíjese que el puntero head está definido a la derecha después de la declaración de la struct Link, es lugar
de una definición separada Link* head. Se trata de una sintaxis que viene de C, pero que hace hincapié en la
importancia del punto y coma después de la declaración de la estructura; el punto y coma indica el fin de una lista
de definiciones separadas por comas de este tipo de estructura (Normalmente la lista está vacía.)
La estructura anidada tiene su propia función initialize(), como todas las estructuras hasta el momento,
para asegurar una inicialización adecuada. Stack tiene tanto función initialice() como cleanup(),
además de push(), que toma un puntero a los datos que se desean almacenar (asume que ha sido alojado en el
montículo), y pop(), que devuelve el puntero data de la cima de la Stack y elimina el elemento de la cima.
(El que hace pop() de un elemento se convierte en responsable de la destrucción del objeto apuntado por data.)
La función peak() también devuelve un puntero data a la cima de la pila, pero deja el elemento en la Stack.
Aquí se muestran las definiciones de los métodos:

//: C04:Stack.cpp {O}
// Linked list with nesting
#include "Stack.h"

void
Stack::Link::initialize(void* dat, Link* nxt) {
data = dat;
next = nxt;
}

void Stack::initialize() { head = 0; }

void Stack::push(void* dat) {
Link* newLink = new Link;
newLink->initialize(dat, head);
head = newLink;
}

void* Stack::peek() {
require(head != 0, "Stack empty");
return head->data;
}

void* Stack::pop() {
if(head == 0) return 0;
void* result = head->data;
Link* oldHead = head;
head = head->next;
delete oldHead;
return result;
}

void Stack::cleanup() {
require(head == 0, "Stack not empty");

161


}

La primera definición es particularmente interesante porque muestra cómo se define un miembro de una es-
tructura anidada. Simplemente se usa un nivel adicional de resolución de ámbito para especificar el nombre de la
struct interna. Stack::Link::initialize() toma dos argumentos y los asigna a sus atributos.
Stack::initialize() asgina cero a head, de modo que el objeto sabe que tiene una lista vacía.
Stack::push() toma el argumento, que es un puntero a la variable a la que se quiere seguir la pista, y la
apila en la Stack. Primero, usa new para pedir alojamiento para el Link que se insertará en la cima. Entonces
llama a la función initialize() para asignar los valores apropiados a los miembres del Link. Fijese que
el siguiente puntero se asigna al head actual; entonces head se asigna al nuevo puntero Link. Esto apila
eficazmente el Link en la cima de la lista.
Stack::pop() captura el puntero data en la cima actual de la Stack; entonces mueve el puntero head
hacia abajo y borrar la anterior cima de la Stack, finalmente devuelve el puntero capturado. Cuando pop()
elemina el último elemento, head vuelve a ser cero, indicando que la Stack está vacía.
Stack::cleanup() realmente no hace ninguna limpieza. En su lugar, establece una política firme que dice
“el programador cliente que use este objeto Stack es responsable de des-apilar todos los elementos y borrarlos”.
require() se usa para indicar que ha ocurrido un error de programación si la Stack no está vacía.
Por qué no puede el destructor de Stack responsabilizarse de todos los objetos que el programador ciente no
des-apiló? El problema es que la Stack está usando punteros void, y tal como se verá en el Capítulo 13 usar
delete para un void* no libera correctamente. El asunto de “quién es el responsable de la memoria” no siempre
es sencillo, tal como veremos en próximos capítulos.
Un ejemplo para probar la Stack:

//: C04:StackTest.cpp
//{L} Stack
//{T} StackTest.cpp
// Test of nested linked list
#include "Stack.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

requireArgs(argc, 1); // File name is argument
ifstream in(argv[1]);
assure(in, argv[1]);
Stack textlines;
textlines.initialize();
string line;
// Read file and store lines in the Stack:
textlines.push(new string(line));
// Pop the lines from the Stack and print them:
string* s;
while((s = (string*)textlines.pop()) != 0) {
cout << *s << endl;
delete s;
}
textlines.cleanup();
}

162

4.9. Resumen

Este es similar al ejemplo anterior, pero en este se apilan líneas de un fichero (como punteros a cadena) en la
Stack y después los des-apila, lo que implica que el fichero sea imprimido en orden inverso. Fíjese que el pop()
devuelve un void* que debe ser moldeado a string* antes de poderse usar. Para imprimir una cadena, el puntero es
dereferenciado.
Como textlines se llena, los contenidos de line se “clona” para cada push() creando un new str-
ing(line). El valor devuelto por la expresión new es un puntero al nuevo string que fue creado y al que se ha
copiado la información de la line. Si se hubiera pasado directamente la dirección de line a push(), la Stack
se llenaría con direcciones idénticas, todas apuntando a line. Más adelante en ese libro aprenderá más sobre este
proceso de “clonación”.
El nombre del fichero se toma de línea de comando. Para garantizar que hay suficientes argumentos en la línea
de comando, se usa una segunda función del fichero de cabecera require.h: requireArgs() que compara
argc con el número de argumentos deseado e imprime un mensaje de error y termina el programa si no hay
suficientes argumentos.

4.8.1. Resolución de ámbito global
El operador de resolución de ámbito puede ayudar en situaciones en las que el nombre elegido por el compi-
lador (el nombra “más cercano”) no es el que se quiere. Por ejemplo, suponga que tiene una estructura con un
identificador local a, y quiere seleccionar un identificador global a desde dentro de un método. El compilador,
por defecto, elegirá el local, de modo que es necesario decirle que haga otra cosa. Cuando se quiere especificar un
nombre global usando la resolución de ámbito, debe usar el operador sin poner nada delante de él. A continuación
aparece un ejemplo que muestra la resolución de ámbito global tanto para una variable como para una función:

//: C04:Scoperes.cpp
// Global scope resolution
int a;
void f() {}

struct S {
int a;
void f();
};

void S::f() {
::f(); // Would be recursive otherwise!
::a++; // Select the global a
a--; // The a at struct scope
}
int main() { S s; f(); }

Sin resolución de ámbito en S::f(), el compilador elegiría por defecto las versiones miembro para f() y a.

4.9. Resumen
En este capítulo, ha aprendido el [FIXME:twist] fundamental de C++: que puede poner funciones dentro de
las estructuras. Este nuevo tipo de estructura se llama tipo abstracto de dato, y las variables que se crean usando
esta estructura se llaman objetos, o instancias, de ese tipo. Invocar un método de una objeto se denomina enviar un
mensaje al objeto. La actividad principal en la progrmación orientada a objetos es el envío de mensajes a objetos.
Aunque empaquetar datos y funciones juntos es un benificio significativo para la organización del código y
hace la librería sea más fácil de usar porque previene conflictos de nombres ocultando los nombres, hay mucho
más que se puede hacer para tener programación más segura en C++. En el próximo capítulo, aprenderá cómo
proteger algunos miembres de una struct para que sólo el programador pueda manipularlos. Esto establece un

163


límite claro entre lo que es usuario de la estructura puede cambiar y lo que sólo el programador puede cambiar.

4.10. Ejercicios

1. En la librería C estándar, la función puts() imprime un array de caracteres a la consola(de modo que
puede decir puts("Hola")). Escriba un program C que use puts() pero que no incluya <stdio.h>
o de lo contrario declare la función. Compile ese programa con su compilador de C. (algunos compiladores
de C++ no son programas distintos de sus compiladores de C, es ese caso puede que necesite averiguar que
opción de línea de comando fuerza una compilación C.) Ahora compilelo con el compilador C++ y preste
atención a la diferencia.

2. Cree una declaración de struct con un único método, entonces cree una definición para ese método. Cree
un objeto de su nuevo tipo de dato, e invoque el método.

3. Cambie su solución al Ejercicio 2 para que la struct sea declarada en un fichero de cabecera conveniente
mente “guardado”, con la definición en un fichero cpp y el main() en otro.

4. Cree una struct con un único atributo de tipo entero, y dos funciones globales, cada una de las cuales
acepta un puntero a ese struct. La primera función tiene un segundo argumento de tipo entero y asigna
al entero de la struct el valor del argumento, la segunda muestra el entero de la struct. Prueba las
funciones.

5. Repita el Ejercicio 4 pero mueva las función de modo que sean métodos de la struct, y pruebe de nuevo.

6. Cree una clase que (de forma redundante) efectue la seleción de atributos y una llamada a método usando la
palabra reservada this (que indica a la dirección del objeto actual)

7. Cree una Stach que mantenga doubles. Rellénela con 25 valores double, después muéstrelos en consola.

8. Repita el Ejercicio 7 con Stack.

9. Cree un fichero que contenga una función f() que acepte un argumento entero y lo imprima en consola
usando la función printf() de <stdio> escribiendo: printf("%dn", i) donde i es el entero
que desea imprimir. Cree un fichero separado que contenga main(), y este fichero declare f() pero
aceptando un argumento float. Invoque f() desde main(). Intente compilar y enlazar el programa con el
compilador C++ y vea qué ocurre. Ahora compile y enlace el programa usando el compilador C, y vea que
ocurre cuando se ejecuta. Explique el comportamiento.

10. Averigüe cómo generar lenguaje ensamblador con su compilador C y C++. Escriba una función en C y una
struct con un único miembro en C++. Genere la salida en lenguaje ensamblador para cada una de ellas
y encuentre los nombres de ambas funciones, de modo que pueda ver que tipo de “decoración” aplica el
compilador a dichos nombres.

11. Escriba un programa con código condicionalmente-compilado en main(), para que cuando se defina un
valor del preprocesador, se muestre un mensaje, pero cuando no se defina, se imprima otra mensaje distinto.
Compile este experimentando con un #define en el programa, después averigüe la forma de indicar al
compilador definiciones de preprocesador en la línea de comandos y experimente con ello.

12. Escriba un programa que use assert() con un argumento que siempre sea falso (cero) y vea que ocurre
cuando lo ejecuta. Ahora compilelo con #define NDEBUG y ejecutelo de nuevo para ver la diferencia.

13. Cree un tipo abstracto de dato que represente un cinta de video en una tienda de alquiler. Considere todos
los datos y operaciones que serían necesarias pra que el tipo Video funcione con el sistema de gestión de
la tienda. Incluya un método print() que muestre información sobre el Video

14. Cree un objeto Pila que almacene objetos Video del Ejercicio 13. Cree varios objetos Video, guárdelos
en la Stack y entonces muestrelos usando Video::print().

15. Escriba un programa que muestre todos los tamaños de los tipos de datos fundamentales de su computadora
usando sizeof.

164

4.10. Ejercicios

16. Modifique Stash para usar vector<char> como estructura de datos subyacente.
17. Cree dinámicamente espacio de almacenamiento para los siguiente tipos usando new: int, long, un array de
100 char, un array de 100 float. Muestre sus direcciones y libérelos usando delete.
18. Escriba una función que tome un argumento char*. Usando new, pida alojamiento dinámico para un array de
char con un tamaño igual al argumento pasado a la función. Usando indexación de array, copie los caracteres
del argumento al array dinámico (no olvide el terminador nulo) y devuelva el puntero a la copia. En su m-
ain(), pruebe la función pasando una cadena estática entre comillas, después tome el resultado y paselo
de nuevo a la función. Muestre ambas cadenas y punteros para poder ver que tienen distinta ubicación.
Mediante delete libere todo el almacenamiento dinámico.
19. Haga un ejemplo de estructura declarada con otra estructura dentro (un estructura anidada). Declare atributos
en ambas structs, y declare y defina métodos en ambas structs. Escriba un main() que pruebe los
nuevos tipos.

20. ¿Cómo de grande es una estructura? Escriba un trozo de código que muestre el tamaño de varias estructuras.
Cree estructuras que tengan sólo atributos y otras que tengan atributos y métodos. Después cree una estruc-
tura que no tenga ningún miembro. Muestre los tamaños de todas ellas. Explique el motivo del tamaño de
la estructura que no tiene ningún miembro.
21. C++ crea automáticamente el equivalente de typedef para structs, tal como ha visto en este capítulo.
También lo hace para las enumeraciones y las uniones. Escriba un pequeño programa que lo demuestre.
22. Cree una Stack que maneje Stashes. Cada Stash mantendrá cinco líneas procedentes de un fichero.
Cree las Stash usando new. Lea un fichero en su Stack, depués muéstrelo en su forma original extrayen-
dolo de la Stack.
23. Modifique el Ejercicio 22 de modo que cree una estructura que encapsule la Stack y las Stash. El usuario
sólo debería añadir y pedir líneas a través de sus métodos, pero debajo de la cubierta la estructura usa una
Stack(pila) de Stashes.
24. Cree una struct que mantenga un int y un puntero a otra instancia de la misma struct. Escriba una
función que acepte como parámetro la dirección de una de estas struct y un int indicando la longitud de
la lista que se desea crear. Esta función creará una cadena completa de estas struct (una lista enlazada),
empezando por el argumento (la cabeza de la lista), con cada una apuntando a la siguiente. Cree las nuevas
struct usando new, y ponga la posición (que número de objeto es) en el int. En la última struct de la
lista, ponga un valor cero en el puntero para indicar que es el último. Escriba un segunda función que acepte
la cabeza de la lista y la recorra hasta el final, mostrando los valores del puntero y del int para cada una.
25. Repita el ejercicio 24, pero poniendo las funciones dentro de una struct en lugar de usar struct y
funciones “crudas”.

165

5: Ocultar la implementación
Una librería C típica contiene una estructura y una serie de funciones que actúan
sobre esa estructura. Hasta ahora hemos visto cómo C++ toma funciones concep-
tualmente asociadas y las asocia literalmente poniendo la declaración de la función dentro del
dominio de la estructura, cambiando la forma en que se invoca a las funciones desde las estructuras, eliminando el
paso de la dirección de la estructura como primer parámetro, y añadiendo un nuevo tipo al programa (de ese modo
no es necesario crear un typedef para la estructura).
Todo esto son mejoras - Le ayuda a organizar su código haciéndolo más fácil de escribir y leer. Sin embargo,
hay otros aspectos importantes a la hora de hacer las librerías más sencillas en C++, especialmente los aspectos de
seguridad y control. Este capítulo se centra en el tema de la frontera de las estructuras.

5.1. Establecer los límites
En toda relación es importante tener fronteras que todas las partes respeten. Cuando crea una librería, establece
una relación con el programador cliente que la usa para crear un programa u otra librería.
En una estructura de C, como casi todo en C, no hay regla. Los programadores cliente pueden hacer lo que
quieran con esa estructura, y no hay forma de forzar un comportamiento particular. Por ejemplo, aunque vio en
el capítulo anterior la importancia de las funciones llamadas initialize() y cleanup(), el programador
cliente tiene la opción de no llamarlas. (Veremos una forma mejor de hacerlo en el capítulo siguiente.) Incluso si
realmente prefiere que el programador cliente no manipule directamente algunos miembros de su estructura, en C
no hay forma de evitarlo. Todo esta desnudo ante el mundo
Hay dos razones para controlar el acceso a los miembros. La primera es no dejar que el programador cliente
ponga las manos sobre herramientas que no debería tocar, herramientas que son necesarias para los entresijos del
tipo definido, pero no parte del interfaz que el programador cliente necesita para resolver sus problemas particu-
lares. Esto es realmente un servicio a los programadores clientes pues así pueden ver que es realmente importante
para ellos y que pueden ignorar.
La segunda razón para el control de acceso es permitir al diseñador de la librería cambiar su funcionamiento
interno sin preocuparse de como afectara al programador cliente. En el ejemplo Stack del capítulo anterior,
podría querer capturar el espacio de almacenamiento en grandes trozos, para una mayor velocidad, en vez de
crear un nuevo espacio cada vez que un elemento es añadido. Si la interfaz y la implementación están claramente
separadas y protegidas, puede hacerlo y sólo forzar al programador cliente a que enlace de nuevo sus programas.

5.2. Control de acceso en C++
C++ introduce tres nuevas palabras clave para establecer las fronteras de una estructura: public, private y
protected. Su uso y significado es bastante claro. Los especificadores de acceso se usan solo en la declaración
de las estructuras, y cambian las fronteras para todas las declaraciones que los siguen. Cuando use un especificador
de acceso, debe ir seguido de “:”
public significa que todas las declaraciones de miembros que siguen están accesibles para cualquiera. Los
miembros publicson como miembros de una estructura. Por ejemplo, las siguientes declaraciones de estructuras
son idénticas:

//: C05:Public.cpp

167

Capítulo 5. Ocultar la implementación

// Public is just like C’s struct

struct A {
int i;
char j;
float f;
void func();
};

void A::func() {}

struct B {
public:
int i;
char j;
float f;
void func();
};

void B::func() {}

int main() {
A a; B b;
a.i = b.i = 1;
a.j = b.j = ’c’;
a.f = b.f = 3.14159;
a.func();
b.func();
}

La palabra clave private, por otro lado, signiﬁca que nadie podrá acceder a ese miembro excepto usted, el
creador del tipo, dentro de funciones miembro de ese tipo. private es una pared entre usted y el programador
cliente; si alguien intenta acceder a un miembro private, obtendrá un error en tiempo de compilación. En s-
truct B en el ejemplo anterior, podría querer hacer partes de la representación (esto es, los datos miembros)
ocultos, accesibles solo a usted:

//: C05:Private.cpp
// Setting the boundary

struct B {
private:
char j;
float f;
public:
int i;
void func();
};

void B::func() {
i = 0;
j = ’0’;
f = 0.0;
};

int main() {

168

5.3. Friends

B b;
b.i = 1; // OK, public
//! b.j = ’1’; // Illegal, private
//! b.f = 1.0; // Illegal, private
}

Aunque func() puede acceder a cualquier miembro de B (pues func() en un miembro de B, garantizando
así automáticamente el acceso), una función global para como main() no puede. Por supuesto tampoco miembros
de otras estructuras. Solo las funciones que están claramente declaradas en la declaración de la estructura (el
"contrato") tendrán acceso a miembros private.
No hay un orden fijo para los especificadores de acceso, y pueden aparecer más de una vez. Afectan a todos
los miembros declarados después de ellos hasta el siguiente especificador.

5.2.1. protected
Es el ultimo que nos queda por ver, protected actúa como private, con una excepción de la que hablare-
mos más tarde: estructuras heredadas (que no pueden acceder a lo miembros privados) si tienen acceso a los
miembros protected. Todo esto se vera más claramente en el capítulo 14 cuando la herencia sea introducida.
Para las consideraciones actuales considere protected como private.

5.3. Friends
¿Que pasa si explícitamente se quiere dar acceso a una función que no es miembro de la estructura? Esto se
consigue declarando la función como friend dentro de la declaración de la estructura. Es importante que la
declaración de una función friend se haga dentro de la declaración de la estructura pues usted (y el compilador)
necesita ver la declaración de la estructura y todas las reglas sobre el tamaño y comportamiento de ese tipo de dato.
Y una regla muy importante en toda relación es, "¿Quién puede acceder a mi parte privada?"
La clase controla que código tiene acceso a sus miembros. No hay ninguna manera mágica de "colarse" desde
el exterior si no eres friend; no puedes declarar una nueva clase y decir, "Hola, soy friend de Bob" y esperar
ver los miembros private y protected de Bob.
Puede declarar una función global como friend, también puede declarar una función miembro de otra es-
tructura, o incluso una estructura completa, como friend. Aquí hay un ejemplo:

//: C05:Friend.cpp
// Friend allows special access

// Declaration (incomplete type specification):
struct X;

struct Y {
void f(X*);
};

struct X { // Definition
private:
int i;
public:
void initialize();
friend void g(X*, int); // Global friend
friend void Y::f(X*); // Struct member friend
friend struct Z; // Entire struct is a friend
friend void h();
};

169


void X::initialize() {
i = 0;
}

void g(X* x, int i) {
x->i = i;
}

void Y::f(X* x) {
x->i = 47;
}

struct Z {
private:
int j;
public:
void initialize();
void g(X* x);
};

void Z::initialize() {
j = 99;
}

void Z::g(X* x) {
x->i += j;
}

void h() {
X x;
x.i = 100; // Direct data manipulation
}

int main() {
X x;
Z z;
z.g(&x);
}

struct Y tiene una función miembro f() que modifica un objeto de tipo X. Aquí hay un poco de lío pues
en C++ el compilador necesita que usted declare todo antes de poder hacer referencia a ello, asi struct Y debe
estar declarado antes de que su miembro Y::f(X*) pueda ser declarado como friend en struct X. Pero
para declarar Y::f(X*) , struct X debe estar declarada antes!
Aquí vemos la solución. Dese cuenta de que Y::f(X*) coge como argumento la dirección de un objeto de
tipo X. Esto es fundamental pues el compilador siempre sabe como pasar una dirección, que es de un tamaño fijo
no importa el tipo de objeto, aunque no tenga informacion del tamaño real de ese objeto. Si intenta pasar el objeto
completo, el compilador necesita ver la definicion completa de X, para saber el tamaño de lo que pasar y como
pasarlo, antes de que le permita declarar una función como Y::g(X).
Pasando la dirección de un X, el compilador le permite hacer una identificación de tipo incompleta de X antes
de declarar Y::f(X*). Esto se consigue con la declaración:

struct X;

Esta declaración simplemente le dice al compilador que hay una estructura con ese nombre, así que se acepte
referencias a ella siempre que no se necesite nada más que el nombre.
Ahora, en struct X, la función Y::f(X*) puede ser declarada como friend sin problemas. Si intentase
declararla antes de que el compilador hubiese visto la especificación completa de Y, habría dado un error. Esto es
una restricción para asegurar consistencia y eliminar errores.

170

5.3. Friends

Fíjese en las otras dos funciones friend. La primera declara una función global ordinaria g() como fri-
end. Pero g() no ha sido antes declarada como global!. Se puede usar friend de esta forma para declarar la
función y darle el estado de friend simultáneamente. Esto se extiende a estructuras completas

friend struct Z;

es una especificación incompleta del tipo Z, y da a toda la estructura el estado de friend.

5.3.1. Amigas anidadas
Hacer una estructura anidada no le da acceso a los miembros privados. Para conseguir esto, se debe: primero,
declare (sin definir) la estructura anidada, después declárela como friend, y finalmente defina la estructura. La
definición de la estructura debe estar separada de su declaración como friend, si no el compilador la vería como
no miembro. Aquí hay un ejemplo:

//: C05:NestFriend.cpp
// Nested friends
#include <iostream>
#include <cstring> // memset()
const int sz = 20;

struct Holder {
private:
int a[sz];
public:
void initialize();
struct Pointer;
friend struct Pointer;
struct Pointer {
private:
Holder* h;
int* p;
public:
void initialize(Holder* h);
// Move around in the array:
void next();
void previous();
void top();
void end();
// Access values:
int read();
void set(int i);
};
};

void Holder::initialize() {
memset(a, 0, sz * sizeof(int));
}

void Holder::Pointer::initialize(Holder* rv) {
h = rv;
p = rv->a;
}

void Holder::Pointer::next() {
if(p < &(h->a[sz - 1])) p++;

171


}

void Holder::Pointer::previous() {
if(p > &(h->a[0])) p--;
}

void Holder::Pointer::top() {
p = &(h->a[0]);
}

void Holder::Pointer::end() {
p = &(h->a[sz - 1]);
}

int Holder::Pointer::read() {
return *p;
}

void Holder::Pointer::set(int i) {
*p = i;
}

int main() {
Holder h;
Holder::Pointer hp, hp2;
int i;

h.initialize();
hp.initialize(&h);
hp2.initialize(&h);
for(i = 0; i < sz; i++) {
hp.set(i);
hp.next();
}
hp.top();
hp2.end();
for(i = 0; i < sz; i++) {
cout << "hp = " << hp.read()
<< ", hp2 = " << hp2.read() << endl;
hp.next();
hp2.previous();
}
}

Una vez que Pointer está declarado, se le da acceso a los miembros privados de Holder con la sentencia:

friend Pointer;

La estructuraHolder contiene un array de enteros y Pointer le permite acceder a ellos. Como Point-
er esta fuertemente asociado con Holder, es comprensible que sea una estructura miembro de Holder. Pero
como Pointer es una clase separada de Holder, puede crear más de una instancia en el main() y usarlas
para seleccionar diferentes partes del array. Pointer es una estructura en ved de un puntero de C, así que puede
garantizar que siempre apuntara dentro de Holder.
La función de la librería estándar de C memset() (en <cstring>) se usa en el programa por conveniencia.
Hace que toda la memoria a partir de una determinada dirección (el primer argumento) se cargue con un valor
particular (el segundo argumento) para n bytes pasada la dirección donde se empezó (n es el tercer argumento).
Por supuesto, se podría haber usado un bucle para hacer lo mismo, pero memset()esta disponible, bien probada
(así que es más factible que produzca menos errores), y probablemente es más eﬁciente.

172

5.4. Capa de objetos

5.3.2. ¿Es eso puro?
La definición de la clase le da la pista, mirando la clase se puede saber qué funciones tienen permiso para
modificar su parte privada. Si una función es friend, significa que no es miembro, pero que de todos modos se
le quiere dar permiso para modificar la parte privada, y debe estar especificado en la definición de la clase para que
todo el mundo pueda ver que esa es una de las funciones privilegiadas.
C++ es un lenguaje orientado a objetos híbrido, no es puro, y friend fue añadido para solucionar algunos
problemas que se presentaban en la práctica. Es bueno apuntar que esto hace al lenguaje menos "puro", pues C++
fue diseñado para ser pragmático, no para aspirar a un ideal abstracto.

5.4. Capa de objetos
En el capítulo 4 se dijo que una struct escrita para un compilador C y más tarde compilada en uno de C++ no
cambiaría. Se refería básicamente a la estructura interna del objeto que surge de la struct, esto es, la posición
relativa en memoria donde se guardan los valores de las diferentes variables. Si el compilador C++ cambiase
esta estructura interna, entonces el código escrito en C que hiciese uso del conocimiento de las posiciones de las
variables fallaría.
Cuando se empiezan a usar los especificadores de acceso, se cambia al universo del C++, y las cosas cambian
un poco. Dentro de un "bloque de acceso" (un grupo de declaraciones delimitado por especificadores de acceso),
se garantiza que las variables se encontraran contiguas, como en C. Sin embargo, los bloques de acceso pueden no
aparecer en el objeto en el mismo orden en que se declaran. Aunque el compilador paramente colocara los bloques
como los definió, no hay reglas sobre esto, pues una arquitectura hardware especifica y/o un sistema operativo
puede tener soporte especifico para private y protected que puede requerir que estos bloques se coloquen
en lugares específicos de la memoria. La especificación del lenguaje no quiere impedir este tipo de ventajas.
Los especificadores de acceso son parte de la estructura y no afectan a los objetos creados desde esta. Toda la
información de accesos desaparece antes de que el programa se ejecute; en general ocurre durante la compilación.
En un programa en ejecución, los objetos son "zonas de almacenamiento" y nada más. Si realmente quiere, puede
romper todas las reglas y acceder a la memoria directamente, como en C. C++ no esta diseñado para prohibir hacer
cosas salvajes. Solo le provee con una alternativa mucho más fácil, y deseable.
En general, no es una buena idea hacer uso de nada que dependa de la implementación cuando se escribe un
programa. Cuando necesite hacerlo, encapsúlelo en una estructura, así en caso de tener que portarlo se podrá
concentrar en ella.

5.5. La clase
El control de acceso se suele llamar también ocultación de la implementación. Incluir funciones dentro de las
estructuras (a menudo llamado encapsulación 1 ) produce tipos de dato con características y comportamiento, pero
el control de acceso pone fronteras en esos tipos, por dos razones importantes. La primera es para establecer lo
que el programador cliente puede y no puede hacer. Puede construir los mecanismos internos de la estructura sin
preocuparse de que el programador cliente pueda pensar que son parte de la interfaz que debe usar
Esto nos lleva directamente a la segunda razón, que es separar la interfaz de la implementación. Si la estructura
es usada en una serie de programas, y el programador cliente no puede hacer más que mandar mensajes a la interfaz
publica, usted puede cambiar cualquier cosa privada sin que se deba modificar código cliente.
La encapsulación y el control de acceso, juntos, crean algo más que una estructura de C. Estamos ahora en
el mundo de la programación orientada a objetos, donde una estructura describe una clase de objetos como de-
scribiría una clase de peces o pájaros: Cualquier objeto que pertenezca a esa clase compartirá esas características
y comportamiento. En esto se ha convertido la declaración de una estructura, en una descripción de la forma en la
que los objetos de este tipo serán y actuarán.
En el lenguaje OOP original, Simula-67, la palabra clave class fue usada para describir un nuevo tipo de
dato. Aparentemente esto inspiro a Stroustrup a elegir esa misma palabra en C++, para enfatizar que este era el
punto clave de todo el lenguaje: la creación de nuevos tipos de dato que son más que solo estructuras de C con
funciones. Esto parece suficiente justificación para una nueva palabra clave.
De todas formas, el uso de class en C++ es casi innecesario. Es idéntico a struct en todos los aspectos
1 Como se dijo anteriormente, a veces el control de acceso se llama también encapsulación

173


excepto en uno: class pone por defecto private, mientras que struct lo hace a public. Estas son dos
formas de decir lo mismo:

//: C05:Class.cpp
// Similarity of struct and class

struct A {
private:
int i, j, k;
public:
int f();
void g();
};

int A::f() {
return i + j + k;
}

void A::g() {
i = j = k = 0;
}

// Identical results are produced with:

class B {
int i, j, k;
public:
int f();
void g();
};

int B::f() {
return i + j + k;
}

void B::g() {
i = j = k = 0;
}

int main() {
A a;
B b;
a.f(); a.g();
b.f(); b.g();
}

La clase (class) en un concepto OOP fundamental en C++. Es una de la palabras clave que no se pondrán en
negrita en este libro - es incomodo pues se repite mucho. El cambio a clases es tan importante que sospecho que
Stroustrup hubiese preferido eliminar completamente struct, pero la necesidad de compatibilidad con C no lo
hubiese permitido.
Mucha gente preﬁere crear clases a la manera struct en vez de a la mánera class, pues sustituye el "por-
defecto-private" de class empezando con los elementos public

class X {
public:
void miembro_de_interfaz();
private:

174

5.5. La clase

void miembro_privado();
int representacion_interna;
};

El porqué de esto es que tiene más sentido ver primero lo que más interesa, el programador cliente puede
ignorar todo lo que dice private. De hecho, la única razón de que todos los miembros deban ser declarados en
la clase es que el compilador sepa como de grande son los objetos y pueda colocarlos correctamente, garantizando
así la consistencia.
De todas formas, los ejemplos en este libro pondrán los miembros privados primero, así:

class X {
void private_function();
int internal_representation;
public:
void interface_function();
};

Alguna gente incluso decora sus nombres privados

class Y {
public:
void f();
private:
int mX; // "Self-decorated" name
};

Como mX esta ya oculto para Y, la m (de "miembro") es innecesaria. De todas formas, en proyectos con
muchas variables globales (algo que debe evitar a toda costa, aunque a veces inevitable en proyectos existentes), es
de ayuda poder distinguir dentro de una definición de función miembro que datos son globales y cuales miembro.

5.5.1. Modificaciones en Stash para usar control de acceso
Tiene sentido coger el ejemplo del capítulo 4 y modificarlo para usar clases y control de acceso. Dese cuenta de
como la parte de la interfaz a usar en la programación cliente esta claramente diferenciada, así no hay posibilidad
de que el programador cliente manipule accidentalmente parte de la clase que no debería.

//: C05:Stash.h
// Converted to use access control
#ifndef STASH_H
#define STASH_H

class Stash {
public:
void initialize(int size);
void cleanup();
int add(void* element);
int count();

175


};
#endif // STASH_H

La función inflate() ha sido hecha private porque solo es usada por la función add() y es por tanto
parte de la implementación interna, no de la interfaz. Esto significa que, más tarde, puede cambiar la imple-
mentación interna para usar un sistema de gestión de memoria diferente.
Aparte del nombre del archivo include, la cabecera de antes es lo único que ha sido cambiado para este ejemplo.
El fichero de implementación y de prueba son los mismos.

5.5.2. Modificar Stack para usar control de acceso
Como un segundo ejemplo, aquí esta Stackconvertido en clase. Ahora la estructura anidada esprivate,
lo que es bueno pues asegura que el programador cliente no tendrá que fijarse ni depender de la representación
interna de Stack:

//: C05:Stack2.h
// Nested structs via linked list
#ifndef STACK2_H
#define STACK2_H

class Stack {
struct Link {
void* data;
Link* next;
void initialize(void* dat, Link* nxt);
}* head;
public:
void initialize();
void* peek();
void* pop();
void cleanup();
};
#endif // STACK2_H

Como antes, la implementación no cambia por lo que no la repetimos aquí. El programa de prueba es también
idéntico. La única cosa que se ha cambiado es la robustez del interfaz de la clase. El valor real del control de
acceso es prevenirle de traspasar las fronteras durante el desarrollo. De hecho, el compilador es el único que
conoce los niveles de protección de los miembros de la clase. No hay información sobre el control de acceso
añadida en el nombre del miembro que llega al enlazador. Todas las comprobaciones sobre protección son hechas
por el compilador; han desaparecido al llegar a la ejecución.
Dese cuenta de que la interfaz presentada al programador cliente es ahora realmente el de una pila hacia abajo.
Sucede que esta implementada como una lista enlazada, pero usted puede cambiar esto sin afectar a como los
programas cliente interactúan con ella, o (más importante aun) sin afectar a una sola linea de su código.

5.6. Manejo de clases
El control de acceso en C++ le permite separar la interfaz de la implementación, pero la ocultación de la
implementación es solo parcial. El compilador debe aun ver la declaración de todas las partes del objeto para
poder crearlo y manipularlo correctamente. Podría imaginar un lenguaje de programación que requiriese solo
la interfaz publica del objeto y permitiese que la implementación privada permaneciese oculta, pero C++ realiza
comparación de tipos estáticamente (en tiempo de compilación) tanto como es posible. Esto significa que se dará

176

5.6. Manejo de clases

cuenta lo antes posible de si hay un error. También significa que su programa sera más eficiente. De todas formas,
la inclusión de la implementación privada tiene dos efectos: la implementación es visible aunque no se pueda
fácilmente acceder a ella, y puede causar innecesarias recompilaciones.

5.6.1. Ocultar la implementación
Algunos proyectos no pueden permitirse tener visible su implementación al publico. Puede dejar a la vista
información estratégica en un fichero de cabecera de una librería que la compañía no quiere dejar disponible a
los competidores. Puede usted estar trabajando en un sistema donde la seguridad sea clave - un algoritmo de
encriptación, por ejemplo - y no quiere dejar ninguna pista en un archivo de cabecera que pueda ayudar a la gente a
romper el código. O puede que su librería se encuentre en un ambiente "hostil", donde el programador accederá a
los componentes privados de todas formas, usando punteros y conversiones. En todas estas situaciones, es de gran
valor tener la estructura real compilada dentro de un fichero de implementación mejor que a la vista en un archivo
de cabecera.

5.6.2. Reducir la recompilación
Su entorno de programación provocara una recompilación de un fichero si este se modifica, o si se modifica
otro fichero del que depende - esto es, un archivo de cabecera que se haya incluido -. Esto significa que cada
vez que se haga un cambio en una clase, ya sea a la interfaz publica o a las declaraciones de los miembros
privados, se provocara una recompilación de todo lo que incluya ese archivo de cabecera. Este efecto se conoce
usualmente como el problema de la clase-base frágil. Para un proyecto grande en sus comienzos esto puede ser
un gran problema pues la implementación suele cambiar a menudo; si el proyecto es muy grande, el tiempo de las
compilaciones puede llegar a ser un gran problema.
La técnica para resolver esto se llama a veces manejando clases o el "gato de Chesire" 2 - toda la información
sobre la implementación desaparece excepto por un puntero, la "sonrisa". El puntero apunta a una estructura cuya
definición se encuentra en el fichero de implementación junto con todas las definiciones de las funciones miembro.
Así, siempre que la interfaz no se cambie, el archivo de cabecera permanece inalterado. La implementación puede
cambiar a su gusto, y sólo del fichero de implementación deberá ser recompilado y reenlazado con el proyecto.
Aquí hay un ejemplo que demuestra como usar esta técnica. El archivo de cabecera contiene solo la interfaz
publica y un puntero de una clase especificada de forma incompleta:

//: C05:Handle.h
// Handle classes
#ifndef HANDLE_H
#define HANDLE_H

class Handle {
struct Cheshire; // Class declaration only
Cheshire* smile;
public:
void initialize();
void cleanup();
int read();
void change(int);
};
#endif // HANDLE_H

Esto es todo lo que el programador cliente puede ver. La linea

2 Este nombre se le atribuye a John Carolan, uno de los pioneros del C++, y por supuesto, Lewis Carroll. Esta técnica se puede ver también

como una forma del tipo de diseño "puente", descrito en el segundo volumen.

177


struct Cheshire;

es una especificación incompleta de tipo o una declaración de clase (una definición de clase debe incluir el
cuerpo de la clase). Le dice al compilador que Chesire es el nombre de una estructura, pero no detalles sobre
ella. Esta es información suficiente para crear un puntero a la estructura; no puede crear un objeto hasta que el
cuerpo de la estructura quede definido. En esta técnica, el cuerpo de la estructura esta escondido en el fichero de
implementación:

//: C05:Handle.cpp {O}
// Handle implementation
#include "Handle.h"

// Define Handle’s implementation:
struct Handle::Cheshire {
int i;
};

void Handle::initialize() {
smile = new Cheshire;
smile->i = 0;
}

void Handle::cleanup() {
delete smile;
}

int Handle::read() {
return smile->i;
}

void Handle::change(int x) {
smile->i = x;
}

Chesire es una estructura anidada, así que se debe definir con resolución de dominio:

struct Handle::Cheshire {

En Handle::initialize(), se coge espacio de almacenamiento para una estructura Chesire, y en H-
andle::cleanup() este espacio se libera. Este espacio se usa para almacenar todos los datos que estarían
normalmente en la sección privada de la clase. Cuando compile Handle.cpp, esta definición de la estructura
estará escondida en el fichero objeto donde nadie puede verla. Si cambia los elementos de Chesire, el único archivo
que debe ser recompilado es Handle.cpp pues el archivo de cabecera permanece inalterado.
El uso deHandle es como el usa de cualquier clase: incluir la cabecera, crear objetos, y mandar mensajes.

//: C05:UseHandle.cpp
//{L} Handle
// Use the Handle class
#include "Handle.h"

178

5.7. Resumen

int main() {
Handle u;
u.initialize();
u.read();
u.change(1);
u.cleanup();
}

La única cosa a la que el programador cliente puede acceder es a la interfaz publica, así que mientras la
implementación sea lo único que cambie, el ﬁchero anterior no necesitara recompilarse. Así, aunque esto no es
ocultación de implementación perfecta, es una gran mejora.

5.7. Resumen
El control de acceso en C++ da un gran control al creador de la clase. Los usuarios de la clase pueden ver
claramente lo que pueden usar y que ignorar. Más importante, aun, es la posibilidad de asegurar que ningún
programador cliente depende de ninguna parte de la implementación interna de la clase. Si sabe esto como creador
de la clase, puede cambiar la implementación subyacente con la seguridad de que ningún programador cliente se
vera afectado por los cambios, pues no pueden acceder a esa parte de la clase.
Cuando tiene la posibilidad de cambiar la implementación subyacente, no solo puede mejorar su diseño más
tarde, si no que también tiene la libertad de cometer errores. No importa con que cuidado planee su diseño,
cometerá errores. Sabiendo que es relativamente seguro cometer esos errores, experimentara más, aprenderá más
rápido, y acabara su proyecto antes.
La interfaz publica de una clase es lo que realmente ve el programador cliente, así que es la parte de la clase
más importante de hacer bien durante el análisis y diseño. Pero incluso esto le deja algo de libertad para el cambio.
Si no consigue la interfaz buena a la primera, puede añadir más funciones, mientras no quite ninguna que el
programador cliente ya haya usado en su código.

5.8. Ejercicios

1. Cree una clase con datos miembro y funciones miembro public, private y protected. Cree un
objeto de esta clase y vea que mensajes de compilación obtiene cuando intenta acceder a los diferentes
miembros de la clase.

2. Escriba una estructura llamada Lib que contenga tres objetos string a, b y c. En main() cree un
objeto Lib llamado x y asígnelo a x.a, x.b y x.c. Saque por pantalla sus valores. Ahora reemplace
a, b y c con un array de cadenas s[3]. Dese cuenta de que su función main() deja de funcionar
como resultado del cambio. Ahora cree una clase, llámela Libc con tres cadenas como datos miembro
privados a, b y c, y funciones miembro seta(), geta(), setb(), getb(), setc() y g-
etc() para establecer y recuperar los distintos valores. Escriba una función main() como antes. Ahora
cambie las cadenas privadas a, b y c a un array de cadenas privado s[3]. Vea que ahora main() sigue
funcionando.

3. Cree una clase y una función friend global que manipule los datos privados de la clase.

4. Escriba dos clases, cada una de ellas con una función miembro que reciba como argumento un puntero a un
objeto de la otra clase. Cree instancias de ambos objetos en main() y llame a los funciones miembro antes
mencionadas de cada clase.

5. Cree tres clases. La primera contiene miembros privados, y declara como friend a toda la segunda estruc-
tura y a una función miembro de la tercera. En main() demuestre que todo esto funciona correctamente.

179


6. Cree una clase Hen. Dentro de esta, inserte una clase Nest. Y dentro de esta una clase Egg. Cada clase
debe tener una función miembro display(). En main(), cree una instancia de cada clase y llame a la
función display() de cada una.

7. Modifique el ejercicio 6 para que Nest y Egg contengan datos privados. De accesos mediante friend
para que las clases puedan acceder a los contenidos privados de las clases que contienen.
8. Cree una clase con datos miembro diseminados por numerosas secciones public, private y pro-
tected. Añada la función miembro ShowMap() que saque por pantalla los nombres de cada uno de
esas variables y su dirección en memoria. Si es posible, compile y ejecute este programa con más de un
compilador y/o ordenador y/o sistema operativo para ver si existen diferencias en las posiciones en memoria.
9. Copie la implementación y ficheros de prueba de Stash del capítulo 4 para así poder compilar y probar el
Stash.h de este capítulo
10. Ponga objetos de la clase Hern definidos en el ejercicio 6 en un Stash. Apunte a ellos e imprímalos (si no
lo ha hecho aun necesitara una función Hen::print() )
11. Copie los ficheros de implementación y prueba de Stack del capítulo 4 y compile y pruebe el Stack2.h
de este capítulo.
12. Ponga objetos de la clase Hen del ejercicio 6 dentro de Stack. Apunte a ellos e imprímalos (si no lo ha
hecho aún, necesitara añadir un Hen::print())
13. Modifique Chesire en Handle.cpp, y verifique que su entorno de desarrollo recompila y reenlaza sólo
este fichero, pero no recompila UseHandle.cpp
14. Cree una clase StackOfInt (una pila que guarda enteros) usando la técnica "Gato de Chesire" que esconda
la estructura de datos de bajo nivel que usa para guardar los elementos, en una clase llamada StackImp.
Implemente dos versiones de StackImp: una que use un array de longitud fija de enteros, y otra que use
un vector<int>. Tenga un tamaño máximo para la pila preestablecido así no se tendrá que preocupar
de expandir el array en la primera versión. Fíjese que la clase StackOfInt.h no tiene que cambiar con
StackImp.

180

6: Inicialización y limpieza
El capitulo 4 constituye una mejora significativa en el uso de librerías cogiendo
los diversos componentes de una librería C típica y encapsulandolos en una estruc-
tura (un tipo abstracto de dato, llamado clase a partir de ahora).

Esto no sólo permite disponer de un sólo punto de entrada en un componente de librería, además también
oculta los nombres de las funciones con el nombre de la clase. Esto le da al diseñador de la clase la posibilidad
de establecer límites claros que determinan que cosas puede hacer el programador cliente y qué queda fuera de los
límites. Eso significa que los mecanismos internos de las operaciones sobre los tipos de datos están bajo el control
y la discrección del diseñdor de la clase, y deja claro a qué miembros puede y debe prestar atención el programador
cliente.
Juntos, la encapsulación y el control de acceso representan un paso significativo para aumentar la sencillez de
uso de las librerías. El concepto de "nuevo tipo de dato" que ofrecen es mejor en algunos sentidos que los tipos de
datos que incorpora C. El compilador C++ ahora puede ofrecer garantías de comprobación de tipos para esos tipos
de datos y así asegura un nivel de seguridad cuando se usan esos tipos de datos.
A parte de la seguridad, el compilador puede hacer mucho más por nosotros de los que ofrece C. En este y en
próximos capítulos verá posibilidades adicionales que se han incluido en C++ y que hacen que los errores en sus
programas casi salten del programa y le agarren, a veces antes incluso de compilar el programa, pero normalemente
en forma de advertencias y errores en el proceso de compilación. Por este motivo, pronto se acostubrará a la extraña
situación en que un programa C++ que compila, funciona a la primera.
Dos de esas cuestiones de seguridad son la inicialización y la limpiza. Gran parte de los errores de C se deben
a que el programador olvida inicializar o liberar una variable. Esto sucede especialmente con las librerías C,
cuando el programador cliente no sabe como inicializar una estructura, o incluso si debe hacerlo. (A menudo las
librerías no incluyen una función de inicialización, de modo que el programador cliente se ve forzado a inicializar
la estructura a mano). La limpieza es un problema especial porque los programadores C se olvidan de las varibles
una vez que han terminado, de modo que omiten cualquier limpieza que pudiera ser necesaría en alguna estructura
de la librería.
En C++. el concepto de inicialización y limpieza es esencial para facilitar el uno de las librerías y eliminar
muchos de los errores sutiles que ocurren cuando el programador cliente olvida cumplir con sus actividades. Este
capítulo examina las posibilidades de C++ que ayudan a garantizar una inicialización y limpieza apropiadas.

6.1. Inicialización garantizada por el constructor
Tanto la clase >Stash como la >Stack definidas previamente tienen una función llamada initializ-
e(). que como indica su nombre se debería llamar antes de usar el objeto. Desafortunadamente, esto significa
que el programador cliente debe asegurar una inicialización apropiada. Los programadores cliente son propensos
a olvidar detalles como la inicialización cuando tienen prisa por hacer que la librería resuelva sus problemas. En
C++, la inicialización en demasiado importante como para dejarsela al programador cliente. El diseñador de la
clase puede garantizar la inicialización de cada objeto facilitando una función especial llamada “el constructor”.
Si una clase tiene un constructor, el compilador hará que se llame automáticamente al constructor en el momento
de la creación del objeto, antes de que el programador cliente pueda llegar a tocar el objeto. La invocación del
constructor no es una opción para el programador cliente; es realizada por el compilador en el punto en el que se
define el objeto.
El siguiente reto es cómo llamar a esta función. Hay dos cuestiones. La primera es que no debería ser ningún
nombre que pueda querer usar para un miembro de la clase. La segunda es que dado que el compilador es el

181

Capítulo 6. Inicialización y limpieza

responsable de la invocación del constructor, siempre debe saber qué función llamar. La solución eligida por
Stroustrup parece ser la más sencilla y lógica: el nombre del constructor es el mismo que el de la clase. Eso hace
que tenga sentido que esa función sea invocada automáticamente en la inicialización.
Aquí se muesta un clase sencilla con un contructor:

class X {
int i;
public:
X(); // Constructor
};

Ahora, se define un objeto,

void f() {
X a;
// ...
}

Lo mismo pasa si fuese un entero: se pide alojamiento para el objeto. Pero cuando el programa llega al punto
de ejecución en el que está definida, se invoca el contructor automáticamente. Es decir, el compilador inserta
la llamada a X::X() para el objeto en el punto de la definición. Como cualquier método, el primer argumento
(secreto) para el constructor es el puntero this - la dirección del objeto al que corresponde ese método. En el caso
del constructor, sin embargo, this apunta a un bloque de memoria no inicializado, y el trabajo del constructor es
inicializar esa memoria de forma adecuada.
Como cualquier función, el contructor puede argumentos que permitan especificar cómo ha de crearse el objeto,
dados unos valores de inicialización. Los argumentos del constructor son una especie de garantia de que todas las
partes del objeto se inicializan con valores apropiados. Por ejemplo, si una clase Tree1 tiene un contructor que
toma como argumento un único entero que indica la altura del árbol, entonces debe crear un objeto árbol como
éste:

Tree t(12) // árbol de 12 metros

Si Tree(int) es el único contructor, el compildor no le permitirá crear un objeto de otro modo. (En el
próximo capítulo veremos cómo crear múltiples constructores y diferentes maneras para invocarlos.)
Y realmente un contructor no es más que eso; es una función con un nombre especial que se invoca automática-
mente por el compilador para cada objeto en el momento de su creación. A pesar de su simplicidad, tiene un valor
excepcional porque evita una gran cantidad de problemas y hace que el código sea más fácil de escribir y leer. En
el fragmento de código anterior, por ejemplo, no hay una llamada explícita a ninguna función initilize() que,
conceptualmente es una función separada de la definición. En C++, la definición e inicialización con conceptor
unificados - no se puede tener el uno si el otro.
Constructor y destructor son tipos de funciones muy inusuales: no tienen valor de retorno. Esto es distinto
de tener valor de retorno void, que indicaría que la función no retorna nada pero teniendo la posibilidad de hacer
que otra cosa. Constructores y destructores no retornan nada y no hay otra posibilidad. El acto de traer un objeto
al programa, o sacarlo de él es algo especial, como el nacimiento o la muerte, y el compilador siempre hace que
la función se llame a si misma, para asegurarse de que ocurre realmente. Si hubiera un valor de retorno, y si no
elegiera uno, el compilador no tendría forma de saber qué hacer con el valor retornado, o el programador cliente
tendría que disponer de una invocación explícita del contructor o destructor, que eliminaria la seguridad.

6.2. Limpieza garantizada por el destructor
Como un programador C, a menudo pensará sobre lo importante de la inicialización, pero rara vez piensa en la
limpieza. Después de todo, ¿qué hay que limpiar de un int? Simplemente, olvidarlo. Sin embargo, con las librerías,
“dejarlo pasar” en un objeto cuando ya no lo necesita no es seguro. Qué ocurre si ese objeto modifica algo en el
1 árbol

182

6.2. Limpieza garantizada por el destructor

hardware, o escribe algo en pantalla, o tiene asociado espacio en el montículo(heap). Si simplemente pasa de él,
su objeto nunca logrará salir de este mundo. En C++, la limpieza es tan importante como la inicialización y por
eso está garantizada por el destructor.
La sintaxis del destructor es similiar a la del constructor: se usa el nombre de la clase como nombre para la
función. Sin embargo, el destructor se distingue del constructor porque va precedido de una tilde (~). Además,
el destructor nunca tiene argumentos porque la destrucción nunca necestia ninguna opción. La declaración de un
destructor:

class Y {
public:
~Y();
};

El destructor se invoca automáticamente por el compilador cuando el objeto sale del ámbito. Puede ver donde
se invoca al contructor por el punto de la definición del objeto, pero la única evidencia de que el destructor fue
invocado es la llave de cierre del ámbito al que pertenece el objeto. El constructor se invoca incluso aunque utilice
goto para saltar fuera del del ámbito (goto sigue existiendo en C++ por compatibilidad con C.) Debería notar
que un goto no-local, implementado con las funciones setjmp y longjmp() de la librería estándar de C,
evitan que el destructor sea invocado. (Ésta es la especificación, incluso si su compilador no lo implementa de esa
manera. Confiar un una característica que no está en la especificación significa que su código no será portable.
A continuación un ejemplo que demuestra las características de constructores y destructores que se han mostrado
has el momento.

//: C06:Constructor1.cpp
// Constructors & destructors
#include <iostream>

class Tree {
int height;
public:
Tree(int initialHeight); // Constructor
~Tree(); // Destructor
void grow(int years);
void printsize();
};

Tree::Tree(int initialHeight) {
height = initialHeight;
}

Tree::~Tree() {
cout << "inside Tree destructor" << endl;
printsize();
}

void Tree::grow(int years) {
height += years;
}

void Tree::printsize() {
cout << "Tree height is " << height << endl;
}

int main() {
cout << "before opening brace" << endl;
{

183


Tree t(12);
cout << "after Tree creation" << endl;
t.printsize();
t.grow(4);
cout << "before closing brace" << endl;
}
cout << "after closing brace" << endl;
}

Y esta sería la salida del programa anterior:

antes de la llave de apertura
después de la creación de Tree
la altura del árbol es 12
antes de la llave de cierre
dentro del destructor de Tree
la altura del árbol es 16
después de la llave de cierre

Puede ver que el destructor se llama automáticamente al acabar el ámbito (llave de cierre) en el que está
definido el objeto.

6.3. Eliminación del bloque de definiciones
En C, siempre se definen todas las variables al principio de cada bloque, justo después de la llave de apertura.
Ése es un requisito común en los lenguajes de programación, y la razón que se da a menudo es que se considera
“buenas prácticas de programación”. En este punto, yo tengo mis sospechas. Eso siempre me pareció un incon-
veniente, como programador, volver al principio del bloque para vez que necesitaba definir una nueva variable.
También encuento más legible el código cuando la definición de la variable está certa del punto donde se usa.
Quizá esos argumentos son estilísticos. En C++, sin embargo, existe un problema significativo si se fuerza
a definir todos los objetos al comienzo del ámbito. Si existe un contructor, debe invocarse cuando el objeto se
crea. Sin embargo, si el constructor toma uno o más argumentos, ¿cómo saber que se dispone de la información de
inicialización al comienzo del ámbito? Generalmente no se dispone de esa información. Dado que C no tiene el
concepto de privado, la separación entre definición e inicialización no es un problema. Además, C++ garantiza que
cuando se crea un objeto, es inicializado simultaneamente. Esto asegura que no se tendrán objeto no inicializados
ejecutandose en el sistema. C no tiene cuidado, de hecho, C estimula esta práctica ya que obliga a que se definan
las variables al comienzo de un bloque, antes de disponer de la información de inicialización necesaria 2 .
En general, C++ no permite crear un objeto antes de tener la información de inicialización para el constructor.
Por eso, el lenguaje FIXME:feasible si tiene que definir variables al comienzo de un bloque. De hecho, el estilo del
lenguaje parece estimular la definición de un objeto tan cerca como sea posible del punto en el que se usa. En C++,
cualquier regla que se aplica a un “objeto” automáticamente también se refiere a un objeto de un tipo básico. Esto
significa que cualquier clase de objeto o variable de un tipo básico también se puede definir en cualquier punto
del bloque. Eso también significa que puede esperar hasta disponer de la información para una variable antes de
definirla, de modo que siempre puede definir e inicializar al mismo tiempo:

//: C06:DefineInitialize.cpp
// Defining variables anywhere
#include <iostream>
#include <string>
2 C99, la versión actual del Estándar de C, permite definir variables en cualquier punto del bloque, como C++

184

6.3. Eliminación del bloque de definiciones

class G {
int i;
public:
G(int ii);
};

G::G(int ii) { i = ii; }

int main() {
cout << "initialization value? ";
int retval = 0;
cin >> retval;
require(retval != 0);
int y = retval + 3;
G g(y);
}

Puede ver que se ejecuta parte del código, entonces se define >retval, que se usa para capturar datos de la
consola, y entonces se definen y y g. C, al contrario, no permite definir una variable en ningún sitio que no sea el
comienzo de un bloque.
En general, debería definir las variables tan cerca como sea posible del punto en que se usa, e inicializarlas
siempre cuando se definen. (Ésta es una sugerencia de estilo para tipos básicos, en los que la inicialización
es opcional.) Es una cuestión de seguridad. Reduciendo la duración de disponibilidad al nloque, se reduce la
posibilidad de que sea usada inapropiadamente en otra parte del bloque. En resumen, la legibilidad mejora porque
el lector no teiene que volver al inicio del bloque para ver el tipo de una variable.

6.3.1. para bucles
En C++, a menudo verá bucles for con el contador definido dentro de la propia expresión.

for(int j = 0; j < 100; j++) {
cout << "j = " << j << endl;
}
for(int i = 0; i < 100; i++)
cout << "i = " << i << endl;

Las sentencias anteriores son casos especiales importantes, que provocan confusión en los programadores C++
novatos.
Las variables i y j están definidas directamente dentro la expresión for (algo que no se puede hacer en C).
Esas variables están disponibles para usarlas en el bucle. Es una sintaxis muy conveniente porque el contexto
disipa cualquier duda sobre el proposito de i y j, asi que no necesita utilizar nombres extraños como contado-
r_bucle_i para quede más claro.
Sin embargo, podría resultar confuso si espera que la vida de las variables i y j continue después del bucle -
algo que no ocurre3
El capítulo 3 indica que las sentencias while y switch también permiten la definición de objetos en sus
expresiones de control, aunque ese uso es menos importante que con el bucle for.
Hay que tener cuidado con las variables locales que ocultan las variables del ámbito superior. En general, usar
el mismo nombre para una variable anidada y una variable que es global en ese ámbito es confuso y propenso a
errores4
Creo que los bloques pequeños son un indicador de un buen diseño. Si una sola función requiere varias páginas,
quizá está intentando demasiadas cosas en esa función. Funciones de granularidad más fina no sólo son más útiles,
tambíén facilitan la localización de errores.
3 Un reciente borrador del estándar C++ dice que la vida de la variable se extiende hasta el final del ámbito que encierra el bucle for.

Algunos compiladores lo implementan, pero eso no es correcto de modo que su código sólo será portable si limita el ámbito al bucle for.
4 El lenguaje Java considera esto una idea tan mal que lo considera un error.

185


6.3.2. Alojamiento de memoria
Ahora una variable se puede definir en cualquier parte del bloque, podría parecer que el alojamiento para una
variable no se puede llevar a cabo hasta el momento en que se define. En realidad, lo más probable es que el
compilador siga la práctica de pedir todo el alojamiento para el bloque en la llave de apertura del bloque. No
importa porque, como programador, no puede acceder al espacio asociado (es decir, el objeto) hasta que ha sido
definido5 . Aunque el espacio se pida al comienzo del bloque, la llamada al constructor no ocurre hasta el punto en el
que se define el objeto ya que el identificador no está disponible hasta entonces. El compilador incluso comprueba
que no ponga la definición del objeto (y por tanto la llamada al constructor) en un punto que dependa de una
sentencia condicional, como en una sentencia switch o algún lugar que pueda saltar un goto. Descomentar las
sentencias del siguiente código generará un error o aviso.

//: C06:Nojump.cpp
// Can’t jump past constructors

class X {
public:
X();
};

X::X() {}

void f(int i) {
if(i < 10) {
//! goto jump1; // Error: goto bypasses init
}
X x1; // Constructor called here
jump1:
switch(i) {
case 1 :
break;
//! case 2 : // Error: case bypasses init
break;
}
}

int main() {
f(9);
f(11);
}

En el código anterior, tanto el goto como el switch pueden saltar la sentencia en la que se invoca un
constructor. Ese objeto corresponde al ámbito incluso si no se invoca el constructor, de modo que el compilador
dará un mensaje de error. Esto garantiza de nuevo que un objeto no se puede crear si no se inicializa.
Todo el espacio de almacenamiento necesario se asigna en la pila, por supuesto. Ese espacio lo faciliza el com-
pilador moviendo el puntero de pila “hacia abajo” (dependiendo de la máquina implica incrementar o decrementar
el valor del puntero de pila). Los objetos también se pueden alojar en el montículo usando new, algo que se verá
en el capítulo 13. (FIXME:Ref C13)

5 De acuerdo, probablemente podría trucarlo usando punteros, pero sería muy, muy malo

186

6.4. Stash con constructores y destructores

6.4. Stash con constructores y destructores
Los ejemplos de los capítulos previos tienen funciones que tienen correspondencia directa con contructores y
destructores: initialize() y cleanup(). Éste es el ﬁchero de cabecera de Stash, utilizando constructor y
destructor:

//: C06:Stash2.h
// With constructors & destructors
#ifndef STASH2_H
#define STASH2_H

class Stash {
public:
Stash(int size);
~Stash();
int count();
};
#endif // STASH2_H

Las únicas deﬁniciones de métodos que han cambiado son initialize() y cleanup(), que han sido
reemplazadas con un constructor y un destructor.

//: C06:Stash2.cpp {O}
#include "Stash2.h"
#include <iostream>
#include <cassert>

Stash::Stash(int sz) {
size = sz;
quantity = 0;
storage = 0;
next = 0;
}

int Stash::add(void* element) {
inflate(increment);

187


next++;
}

require(0 <= index, "Stash::fetch (-)index");
if(index >= next)
}

}

require(increase > 0,
"Stash::inflate zero or negative increase");
delete [](storage); // Old storage
quantity = newQuantity;
}

Stash::~Stash() {
if(storage != 0) {
delete []storage;
}
}

Puede ver que las funciones de require.h se usan para vigilar errores del programador, en lugar de ass-
ert(). La salida de un assert() fallido no es tan útil como las funciones de require.h (que se verán más
adelante en el libro).
Dado que inflate() es privado, el único modo en que require() podría fallar sería si uno de los otros
miembros pasara accidentalmente un valor incorrecto a inflate(). Si está seguro de que eso no puede pasar,
debería considerar eliminar el require(), pero debería tener en mente que hasta que la clase sea estable, siempre
existe la posibilidad de que el código nuevo añadido a la clase podría provocar errores. El coste de require()
es bajo (y podría ser eliminado automáticamente por el preprocesador) mientras que la robusted del código es alta.
Fijese cómo en el siguiente programa de prueba la deﬁnición de los objetos Stash aparecen justo antes de
necesitarse, y cómo la inicialización aparece como parte de la deﬁnición, en la lista de argumentos del constructor.

//: C06:Stash2Test.cpp
//{L} Stash2
#include "Stash2.h"
#include <fstream>
#include <iostream>

188

6.5. Stack con constructores y destructores

#include <string>

int main() {
Stash intStash(sizeof(int));
for(int i = 0; i < 100; i++)
intStash.add(&i);
<< endl;
Stash stringStash(sizeof(char) * bufsize);
ifstream in("Stash2Test.cpp");
assure(in, " Stash2Test.cpp");
string line;
stringStash.add((char*)line.c_str());
int k = 0;
char* cp;
while((cp = (char*)stringStash.fetch(k++))!=0)
<< cp << endl;
}

También observe que se ha elimiando llamada a cleanup(), pero los destructores se llaman automáticamente
cuando intStash y stringStash salen del ámbito.
Una cosa de la que debe ser consciente en los ejemplos con Stash: Tengo mucho cuidado usando sólo tipos
básicos; es decir, aquellos sin destructores. Si intenta copiar objetos dentro de Stash, aparecerán todo tipo de
problemas y no funcionará bien. En realidad la Librería Estándar de C++ puede hacer copias correctas de objetos
en sus contenedores, pero es un proceso bastante sucio y complicado. En el siguiente ejemplo de Stack, verá que
se utilizan punteros para esquivar esta cuestión, y en un capítulo posterior Stash también se convertirá para que
use punteros.

6.5. Stack con constructores y destructores
Reimplementar la lista enlazada (dentro de Stack) con constructores y destructores muestra claramente cómo
costructores y destructores utilizan new y delete. Éste es el ﬁchero de cabecera modﬁcado:

//: C06:Stack3.h
// With constructors/destructors
#ifndef STACK3_H
#define STACK3_H

class Stack {
struct Link {
void* data;
Link* next;
Link(void* dat, Link* nxt);
~Link();
}* head;
public:
Stack();
~Stack();
void* peek();

189


void* pop();
};
#endif // STACK3_H

No sólo hace que Stack tenga un constructor y destructir, también aparece la clase anidada Link.

//: C06:Stack3.cpp {O}
// Constructors/destructors
#include "Stack3.h"

Stack::Link::Link(void* dat, Link* nxt) {
data = dat;
next = nxt;
}

Stack::Link::~Link() { }

Stack::Stack() { head = 0; }

void Stack::push(void* dat) {
head = new Link(dat,head);
}

void* Stack::peek() {
require(head != 0, "Stack empty");
return head->data;
}

void* Stack::pop() {
head = head->next;
delete oldHead;
return result;
}

Stack::~Stack() {
}

El constructor Link:Link() simplemente inicializa los punteros data y next, así que en Stack::pu-
sh(), la línea:

head = new Link(dat,head);

no sólo aloja un nuevo enlace (usando creación dinámica de objetos con la sentencia new, vista en el capítulo
4), también inicializa los punteros para ese enlace.
Puede que le asombre que el destructor de Link no haga nada - en concreto, ¿por qué no elimina el puntero d-
ata? Hay dos problemas. En el capítulo 4, en el que se apareció Stack, se decía que no puede eliminar un puntero
void si está apuntado a un objeto (una aﬁrmación que se demostrará en el capítulo 13). Pero además, si el destructor
de Link eliminara el puntero data, pop() retornaría un puntero a un objeto borrado, que deﬁnitivamente supone

190

6.6. Inicialización de tipos agregados

un error. A veces esto se llama una cuestión de propiedad: Link y por consiguiente Stack sólo contienen los
punteros, pero no son responsables de su limpieza. Esto signiﬁca que debe tener mucho cuidado para saber quién
es el responsable. Por ejemplo, si no invoca pop() y elemina todos los punteros de Stack(), no se limipiarán
automáticamente por el destructor de Stack. Esto puede ser una cuestión engorrosa y llevar a fugas de memoria,
de modo que saber quién es el responsable de la limpieza de un objeto puede suponer la diferencia entre un
programa correcto y uno erroneo - es decir, porqué Stack::~Stack() imprime un mensaje de error si el objeto
Stack no está vacio en el momento su destrucción.
Dado que el alojamiento y limpieza de objetos Link están ocultos dentro de Stack - es parte de la imple-
mentación subyacente - no verá este suceso en el programa de prueba, aunque será el responsable de de eliminar
los punteros que devuelva pop():

//: C06:Stack3Test.cpp
//{L} Stack3
//{T} Stack3Test.cpp
// Constructors/destructors
#include "Stack3.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

Stack textlines;
string line;
// Read file and store lines in the stack:
// Pop the lines from the stack and print them:
string* s;
cout << *s << endl;
delete s;
}
}

En este caso, todas las líneas de textlines son desapiladas y eliminadas, pero si no fuese así, obtendría un
mensaje de require() que indica que hubo una fuga de memoria.

6.6. Inicialización de tipos agregados
Un agregado es justo lo que parece: un grupo de cosas agrupados juntos. Esta deﬁnición incluye agregados de
tipos mixtos, como estructuras o clases. Un array es un agregado de un único tipo.
Inicializar agregados puede ser tedioso y propenso a errores. La inicialización de agregados en C++ lo hace
mucho más seguro. Cuando crea un objeto agregado, todo lo que tiene que hacer es una asignación, y la inicial-
ización la hará el compilador. Esta asignación tiene varias modalidades, dependiendo del tipo de agregado del que
se trate, pero en cualquier caso los elementeos en la asignación deben estár rodeadas de llaves. Para un array de
tipos básicos es bastante simple:

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

191


Si intenta escribir más valores que elementos tiene el array, el compilador dará un mensaje de error. Pero, ¿qué
ocurre si escribes menos valores? Por ejemplo:

int b[6] = {0};

Aquí, el compilara usará el primer valor para el primer elemento del array, y después usará ceros para todos
los elementos para los que no se tiene un valor. Fijese en este comportamiento en la inicialización no ocurre si
define un array sin una lista de valores de inicialización. Así que la expresión anterior es una forma resumida de
inicializar a cero un array sin usar un bucle for, y sin ninguna posibilidad de un “error por uno” (Dependiendo
del compilador, también puede ser más eficiente que un bucle for.
Un segundo método para los arrays es el conteo automático, en el cual se permite que el compilador determine
el tamaño del array basándose en el número de valores de inicialización.

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

Ahora, si decide añadir otro elemento al array, simplemente debe añadir otro valor. Si puede hacer que su
código necesite modificaciones en un único sítio, reducirá la posibilidad de introducir errores durante la modifi-
cación. Pero, ¿cómo determinar el tamaño del array? La expresión sizeof c / sizeof *c (el tamaño del
array completo dividido entre el tamaño del primer elemento) es un truco que hace que no sea necesario cambiarlo
si cambia el tamaño del array 6 :

for(int i = 0; i < sizeof c / sizeof *c; i++)
c[i]++;

Dado que las estructuras también son agregados, se pueden inicializar de un modo similar. Como en una
estructura estilo-C todos sus miembros son públicos, se pueden asignar directamente:

struct X {
int i;
float f;
char c;
};

X x1 = { 1, 2.2, ’c’ };

Si tiene una array de esos objetos, puede inicializarlos usando un conjunto anidado de llaves para cada ele-
mento:

X x2[3] = { {1, 1.1, ’a’}, {2, 2.2, ’b’} };

Aquí, el tercer objeto se inicializó a cero.
Si alguno de los atributos es privado (algo que ocurre típicamente en el caso de clases bien diseñadas en C++),
o incluso si todos son públicos pero hay un constructor, las cosas son distintas. En el ejemplo anterior, los valores
se han asignado directamente a los elementos del agregado, pero los constructores son una manera de forzar que la
inicialización ocurra por medio de un interface formal. Aquí, los constructores deben ser invocados para realizar
la inicialización. De modo, que si tiene un constructor parecido a éste,

struct Y {
float f;
int i;
Y(int a);
};
6 En el segundo volumen de este libro (disponible libremente en www.BruceEckel.com), verá una forma más corta de calcular el tamaño de

un array usando plantillas.

192

6.7. Constructores por defecto

Debe indicar la llamada al constructor. La mejor aproximación es una explícita como la siguiente:

Y y1[] = { Y(1), Y(2), Y(3) };

Obtendrá tres objetos y tres llamadas al constructor. Siempre que tenga un constructor, si es una estructura
con todos sus miembros públicos o una clase con atributos privados, toda la inicialización debe ocurrir a través del
constructor, incluso si está usando la inicialización de agregados.
Se muestra un segundo ejemplo con un constructor con múltiples argumentos.

//: C06:Multiarg.cpp
// Multiple constructor arguments
// with aggregate initialization
#include <iostream>

class Z {
int i, j;
public:
Z(int ii, int jj);
void print();
};

Z::Z(int ii, int jj) {
i = ii;
j = jj;
}

void Z::print() {
cout << "i = " << i << ", j = " << j << endl;
}

int main() {
Z zz[] = { Z(1,2), Z(3,4), Z(5,6), Z(7,8) };
for(int i = 0; i < sizeof zz / sizeof *zz; i++)
zz[i].print();
}

Fíjese en cómo se invoca un constructor explícito para cada objeto de un array.

6.7. Constructores por defecto
Un constructor por defecto es uno que puede ser invocado sin argumentos. Un constructor por defecto se usa
para crear un “FIXME:objeto vainilla” pero también es importante cuando el compilador debe crear un objeto pero
no se dan detallas. Por ejemplo, si se toma la struct Y definida previamente y se usa en una definición como
ésta,

Y y2[2] = { Y(1) };

el compilador se quejará porque no puede encontrar un constructor por defecto. El segundo objeto del array se
creará sin argumentos, y es ahí donde el compilador busca un constructor por defecto. De hecho, si simplemente
define un array de objetos Y,

193


Y y3[7];

el compilador se quejará porque debe haber un constructor para inicializar cada objeto del array.
El mismo problema ocurre si crea un objeto individual como éste:

Y y4;

Recuerde, si tiene un constructor, el compilador asegura que siempre ocurrirá la construcción, sin tener en
cuenta la situación.
El constructor por defecto es tan importante que si (y sólo si) una estructura (struct o clase) no tiene
constructor, el compiladore creará uno automáticamente. Por ello, lo siguiente funciona:

//: C06:AutoDefaultConstructor.cpp
// Automatically-generated default constructor

class V {
int i; // private
}; // No constructor

int main() {
V v, v2[10];
}

Si se han definido constructores, pero no hay constructor por defecto, las instancias anteriores de V provocarán
errores durante la compilación.
Podría pensarse que el constructor sintetizado por el compilador debería hacer alguna inicialización inteligente,
como poner a cero la memoria del objeto. Pero no lo hace - añadiría una sobrecarga que quedaría fuera del control
del programador. Si quiere que la memoria sea inicializada a cero, debería hacerlo escribiendo un constructor por
defecto explícito.
Aunque el compilador creará un constructor por defecto, el comportamiento de ese constructor raramente hará
lo que se espera. Debería considerar esta característica como una red de seguridad, pero que debe usarse con
moderación. En general, debería definir sus constructores explicitamente y no permitir que el compilador lo haga
en su lugar.

6.8. Resumen
Los mecanismos aparecentemente elaborados proporcionados por C++ deberían darle una idea de la importan-
cia crítica que tiene en el lenguaje la inicialización y limpieza. Como Stroustrup fue quien diseño C++, una de
las primeras observaciones que hizo sobre la productividad de C fue que una parte importante de los problemas
de programación se deben a la inicialización inapropiada de las variables. Estos tipo de errores son difíciles de
encontrar, y otro tanto se puede decir de una limpieza inapropiada. Dado que constructores y destructores le per-
miten garantizar una inicializacióno y limpieza apropiada (el compilador no permitirá que un objeto sea creado o
destruido sin la invocación del contructor y destructor correspondiente), conseguirá control y seguridad.
La inicialización de agregados está incluida de un modo similar - previene de errores de inicialización típicos
con agregados de tipos básicos y hace que el código sea más corto.
La seguridad durante la codificación es una cuestión importante en C++. La inicialización y la limpieza son
una parte importante, pero también verá otras cuestiones de seguridad más adelante en este libro.

194

6.9. Ejercicios

6.9. Ejercicios

1. Escriba una clase simple llamada Simple con un constructor que imprima algo indicando que se ha invo-
cado. En main() crear un objeto de esa clase.
2. Añada un destructor al Ejercicio 1 que imprima un mensaje indicado que se ha llamado.
3. Modifique el Ejercicio 2 de modo que la clase contenga un miembro int. Modifique el constructor para
que tome un argumento int que se almacene en el atributo. Tanto el contructor como el destructor deberán
imprimir el valor del entero como parte se su mensaje, de modo que se pueda ver cómo se crean y destruyen
los objetos.
4. Demuestre se invocan incluso cuando se utiliza goto para salir de un bucle.

5. Escriba dos bucles for que impliman los valores de 0 a 10. En el primero, defina el contador del bucle antes
del bucle, y en el segundo, defina el contador en la expresión de control del for. En la segunda parte del
ejercicio, modifique el identificador del segundo bucle para que tenga el mismo nombre del el contador del
priimero y vea que hace el compilador.
6. Modifique los ficheros Handle.h, Handle.cpp, y UseHandle.cpp del capítulo 5 para que usen con-
structores y destructores.
7. Use inicialización de agregados para crear un array de double en el que se indique el tamaño del array pero
no se den suficientes elementos. Imprima el array usando sizeof para determinar el tamaño del array.
Ahora cree un array de double usando inicialización de agregados y conteo automático. Imprima el array.
8. Utiliza inicialización de agregados para crear un array de objetos string. Cree una Stack para guardar esas
cadenas y recorra el array, apilando cada cadena en la pila. Finalmente, extraiga las cadenas de la pila e
imprima cada una de ellas.
9. Demuestre el conteo automático e inicialización de agregados con un array de objetos de la clase creada en
el Ejercicio 3. Añada un método a la clase que imprima un mensaje. Calcule el tamaño del array y recorralo,
llamando al nuevo método.

10. Cree una clase sin ningún constructor, y demuestre que puede crear objetos con el constructor por defecto.
Ahora cree un constructor explícito (que tenga un argumento) para la clase, e intente compilar de nuevo.
Explique lo que ocurre.

195

7: Sobrecarga de funciones y argumentos por
defecto
Una de las características más importantes en cualquier lenguaje de progra-
mación es la utilización adecuada de nombres.
Cuando crea un objeto (una variable) le está asignando un nombre a una región de memoria. Una función es
un nombre para una acción. El hecho de poner nombres adecuados a la hora de describir un sistema hace que un
programa sea más fácil de entender y modificar. Es muy parecido a la prosa escrita, el objetivo es comunicarse con
los lectores.
Cuando se trata de representar sutilezas del lenguaje humano en un lenguaje de programación aparecen los
problemas. A menudo, la misma palabra expresa diversos significados dependiendo del contexto. Una palabra
tiene múltiples significados, es decir, está sobrecargada (polisemia). Esto es muy útil, especialmente cuando las
diferencias son obvias. Puede decir "lave la camiseta, lave el coche." Sería estúpido forzar la expresión anterior
para convertirla en "lavar_camiseta la camiseta, lavar_coche el coche" pues el oyente no tiene que hacer ninguna
distinción sobre la acción realizada. Los lenguajes humanos son muy redundantes, así que incluso si pierde algunas
palabras, todavía puede determinar el significado. Los identificadores únicos no son necesarios, pues se puede
deducir el significado a través del contexto.
Sin embargo, la mayoría de los lenguajes de programación requieren que se utilice un identificador único para
cada función. Si tiene tres tipos diferentes de datos que desee imprimir en la salida: int, char y float, generalmente
tiene que crear tres funciones diferentes, como por ejemplo print_int(), print_char() y print_flo-
at(). Esto constituye un trabajo extra tanto para el programador, al escribir el programa, como para el lector que
trate de entenderlo.
En C++ hay otro factor que fuerza la sobrecarga de los nombres de función: el constructor. Como el nombre
del constructor está predeterminado por el nombre de la clase, podría parecer que sólo puede haber un constructor.
Pero, ¿qué ocurre si desea crear un objeto de diferentes maneras? Por ejemplo, suponga que escribe una clase que
puede inicializarse de una manera estándar o leyendo información de un fichero. Necesita dos constructores, uno
que no tiene argumentos (el constructor por defecto) y otro que tiene un argumento de tipo string, que es el nombre
del fichero que inicializa el objeto. Ambos son constructores, así pues deben tener el mismo nombre: el nombre
de la clase. Así, la sobrecarga de funciones es esencial para permitir el mismo nombre de función (el constructor
en este caso) se utilice con diferentes argumentos.
Aunque la sobrecarga de funciones es algo imprescindible para los constructores, es también una utilidad
general para cualquier función, incluso aquéllas que no son métodos. Además, la sobrecarga de funciones significa
que si tiene dos librerías que contienen funciones con el mismo nombre, no entrarán en conflicto siempre y cuando
las listas de argumentos sean diferentes. A lo largo del capítulo se verán todos los detalles.
El tema de este capítulo es la elección adecuada de los nombres de la funciones. La sobrecarga de funciones
permite utilizar el mismo nombre para funciones diferentes, pero hay otra forma más adecuada de llamar a una
función. ¿Qué ocurriría si le gustara llamar a la misma función de formas diferentes? Cuando las funciones
tienen una larga lista de argumentos, puede resultar tediosa la escritura (y confusa la lectura) de las llamadas a la
función cuando la mayoría de los argumentos son lo mismos para todas las llamadas. Una característica de C++
comúnmente utilizada se llama argumento por defecto. Un argumento por defecto es aquél que el compilador
inserta en caso de que no se especifique cuando se llama a la función. Así, las llamadas f("hello"), f("-
hi", 1) y f("howdy", 2, ’c’) pueden ser llamadas a la misma función. También podrían ser llamadas
a tres funciones sobrecargadas, pero cuando las listas de argumentos son tan similares, querrá que tengan un
comportamiento similar, que le lleva a tener una sola función.
La sobrecarga de funciones y los argumentos por defecto no son muy complicados. En el momento en que

197

Capítulo 7. Sobrecarga de funciones y argumentos por defecto

termine este capítulo, sabrá cuándo utilizarlos y entenderá los mecanismos internos que el compilador utiliza en
tiempo de compilación y enlace.

7.1. Más decoración de nombres
En el Capítulo 4 se presentó el concepto de decoración de nombres. En el código

void f();
class X { void f(); };

La función f() dentro del ámbito de la clase X no entra en conflicto con la versión global de f(). El
compilador resuelve los ámbitos generando diferentes nombres internos tanto para la versión global de f() como
para X::f(). En el Capítulo 4 se sugirió que los nombres son simplemente el nombre de la clase junto con el
nombre de la función. Un ejemplo podría ser que el compilador utilizara como nombres _f y _X_f. Sin embargo
ahora se ve que la decoración del nombre de la función involucra algo más que el nombre de la clase.
He aquí el porqué. Suponga que quiere sobrecargar dos funciones

void print(char);
void print(float);

No importa si son globales o están dentro de una clase. El compilador no puede generar identificadores internos
únicos si sólo utiliza el ámbito de las funciones. Terminaría con _print en ambos casos. La idea de una función
sobrecargada es que se utilice el mismo nombre de función, pero diferente lista de argumentos. Así pues, para
que la sobrecarga funcione el compilador ha de decorar el nombre de la función con los nombres de los tipos
de los argumentos. Las funciones planteadas más arriba, definidas como globales, producen nombres internos
que podrían parecerse a algo así como _print_char y _print_float. Nótese que como no hay ningún estándar
de decoración, podrá ver resultados diferentes de un compilador a otro. (Puede ver lo que saldría diciéndole al
compilador que genere código fuente en ensamblador.) Esto, por supuesto, causa problemas si desea comprar
unas librerías compiladas por un compilador y enlazador particulares, aunque si la decoración de nombres fuera
estándar, habría otros obstáculos debido a las diferencias de generación de código máquina entre compiladores.
Esto es todo lo que hay para la sobrecarga de funciones: puede utilizar el mismo nombre de función siempre
y cuando la lista de argumentos sea diferente. El compilador utiliza el nombre, el ámbito y la lista de argumentos
para generar un nombre interno que el enlazador pueda utilizar.

7.1.1. Sobrecarga en el valor de retorno
Es muy común la pregunta "¿Por qué solamente el ámbito y la lista de argumentos? ¿Por qué no también el
valor de retorno?". A primera vista parece que tendría sentido utilizar también el valor de retorno para la decoración
del nombre interno. De esta manera, también podría sobrecargar con los valores de retorno:

void f();
int f();

Esto funciona bien cuando el compilador puede determinar sin ambigüedades a qué tipo de valor de retorno
se refiere, como en int x = f();. No obstante, en C se puede llamar a una función y hacer caso omiso del valor
de retorno (esto es, puede querer llamar a la función debido a sus efectos laterales). ¿Cómo puede el compilador
distinguir a qué función se refiere en este caso? Peor es la dificultad que tiene el lector del código fuente para
dilucidar a qué función se refiere. La sobrecarga mediante el valor de retorno solamente es demasiado sutil, por lo
que C++ no lo permite.

7.1.2. Enlace con tipos seguros
Existe un beneficio añadido a la decoración de nombres. En C hay un problema particularmente fastidioso
cuando un programador cliente declara mal una función o, aún peor, se llama a una función sin haber sido previa-

198

7.2. Ejemplo de sobrecarga

mente declarada, y el compilador infiere la declaración de la función mediante la forma en que se llama. Algunas
veces la declaración de la función es correcta, pero cuando no lo es, suele resultar en un fallo difícil de encontrar.
A causa de que en C++ se deben declarar todas las funciones antes de llamarlas, las probabilidades de que
ocurra lo anteriormente expuesto se reducen drásticamente. El compilador de C++ rechaza declarar una función
automáticamente, así que es probable que tenga que incluir la cabecera apropiada. Sin embargo, si por alguna
razón se las apaña para declarar mal una función, o declararla a mano o incluir una cabecera incorrecta (quizá una
que sea antigua), la decoración de nombres proporciona una seguridad que a menudo se denomina como enlace
con tipos seguros.
Considere el siguiente escenario. En un fichero está la definición de una función:

//: C07:Def.cpp {O}
// Function definition
void f(int) {}

En el segundo fichero, la función está mal declarada y en main se le llama:

//: C07:Use.cpp
//{L} Def
// Function misdeclaration
void f(char);

int main() {
//! f(1); // Causes a linker error
}

Incluso aunque pueda ver que la función es realmente f(int), el compilador no lo sabe porque se le dijo,
a través de una declaración explícita, que la función es f(char). Así pues, la compilación tiene éxito. En C,
el enlazador podría tener también éxito, pero no en C++. Como el compilador decora los nombres, la definición
se convierte en algo así como f_int, mientras que se trata de utilizar f_char. Cuando el enlazador intenta resolver
la referencia a f_char, sólo puede encontrar f_int, y da un mensaje de error. Éste es el enlace de tipos seguro.
Aunque el problema no ocurre muy a menudo, cuando ocurre puede ser increíblemente difícil de encontrar, espe-
cialmente en proyectos grandes. Éste método puede utilizarse para encontrar un error en C simplemente intentando
compilarlo en C++.

Ahora puede modificar ejemplos anteriores para utilizar la sobrecarga de funciones. Como ya se dijo, el lugar
inmediatamente más útil para la sobrecarga es en los constructores. Puede ver esto en la siguiente versión de la
clase Stash:

//: C07:Stash3.h
// Function overloading
#ifndef STASH3_H

199


#define STASH3_H

class Stash {
public:
Stash(int size); // Zero quantity
Stash(int size, int initQuantity);
~Stash();
int count();
};
#endif // STASH3_H

El primer constructor de Stash es el mismo que antes, pero el segundo tiene un argumento Quantity que
indica el número inicial de espacios de memoria que podrán ser asignados. En la deﬁnición, puede observar que
el valor interno de quantity se pone a cero, al igual que el puntero storage. En el segundo constructor, la
llamada a inflate(initQuantity) incrementa quantity al tamaño asignado:

#include "Stash3.h"
#include <iostream>
#include <cassert>

Stash::Stash(int sz) {
size = sz;
quantity = 0;
next = 0;
storage = 0;
}

Stash::Stash(int sz, int initQuantity) {
size = sz;
quantity = 0;
next = 0;
storage = 0;
inflate(initQuantity);
}

Stash::~Stash() {
if(storage != 0) {
delete []storage;
}
}

inflate(increment);

200


next++;
}

if(index >= next)
}

}

assert(increase >= 0);
if(increase == 0) return;
delete [](storage); // Release old storage
quantity = newQuantity; // Adjust the size
}

Cuando utiliza el primer constructor no se asigna memoria alguna para storage. La asignación ocurre la
primera vez que trate de añadir (con add()) un objeto y en cualquier momento en el que el bloque de memoria
actual se exceda en add().
Ambos constructores se prueban en este programa de prueba:

//{L} Stash3
#include "Stash3.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
for(int i = 0; i < 100; i++)
intStash.add(&i);

201


<< endl;
Stash stringStash(sizeof(char) * bufsize, 100);
assure(in, "Stash3Test.cpp");
string line;
int k = 0;
char* cp;
<< cp << endl;
}

La llamada al constructor para la variable stringStash utiliza un segundo argumento; se presume que
conoce algo especial sobre el problema especíﬁco que usted está resolviendo que le permite elegir un tamaño
inicial para el Stash.

7.3. Uniones
Como ya ha visto, la única diferencia en C++ entre struct y class es que struct pone todo por defecto a public
y la clase pone todo por defecto a private. Una structura también puede tener constructores y destructores, como
cabía esperar. Pero resulta que el tipo union también puede tener constructores, destructores, métodos e incluso
controles de acceso. Puede ver de nuevo la utilización y las ventajas de la sobrecarga de funciones en el siguiente
ejemplo:

//: C07:UnionClass.cpp
// Unions with constructors and member functions
#include<iostream>

union U {
private: // Access control too!
int i;
float f;
public:
U(int a);
U(float b);
~U();
int read_int();
float read_float();
};

U::U(int a) { i = a; }

U::U(float b) { f = b;}

U::~U() { cout << "U::~U()n"; }

int U::read_int() { return i; }

float U::read_float() { return f; }

int main() {
U X(12), Y(1.9F);

202

7.3. Uniones

cout << X.read_int() << endl;
cout << Y.read_float() << endl;
}

Podría pensar sobre el código de más arriba que la única diferencia entre una unión y una clase es la forma
en que los datos se almacenan en memoria (es decir, el int y el ﬂoat están superpuestos). Sin embargo una unión
no se puede utilizar como clase base durante la herencia, lo cual limita bastante desde el punto de vista del diseño
orientado a objetos (aprenderá sobre la herencia en el Capítulo 14).
Aunque los métodos civilizan ligeramente el tratamiento de uniones, sigue sin haber manera alguna de prevenir
que el programador cliente seleccione el tipo de elemento equivocado una vez que la unión se ha inicializado. En el
ejemplo de más arriba, podría decir X.read_float() incluso aunque es inapropiado. Sin embargo, una unión
"segura" se puede encapsular en una clase. En el siguiente ejemplo, vea cómo la enumeración clariﬁca el código,
y cómo la sobrecarga viene como anillo al dedo con los constructores:

//: C07:SuperVar.cpp
// A super-variable
#include <iostream>

class SuperVar {
enum {
character,
integer,
floating_point
} vartype; // Define one
union { // Anonymous union
char c;
int i;
float f;
};
public:
SuperVar(char ch);
SuperVar(int ii);
SuperVar(float ff);
void print();
};

SuperVar::SuperVar(char ch) {
vartype = character;
c = ch;
}

SuperVar::SuperVar(int ii) {
vartype = integer;
i = ii;
}

SuperVar::SuperVar(float ff) {
vartype = floating_point;
f = ff;
}

void SuperVar::print() {
switch (vartype) {
case character:
cout << "character: " << c << endl;
break;

203


case integer:
cout << "integer: " << i << endl;
break;
case floating_point:
cout << "float: " << f << endl;
break;
}
}

int main() {
SuperVar A(’c’), B(12), C(1.44F);
A.print();
B.print();
C.print();
}

En el ejemplo de más arriba la enumeración no tiene nombre de tipo (es una enumeración sin etiqueta). Esto es
aceptable si va a deﬁnir inmediatamente un ejemplar de la enumeración, tal como se hace aquí. No hay necesidad
de referir el nombre del tipo de la enumeración en el futuro, por lo que aquí el nombre de tipo es optativo.
La unión no tiene nombre de tipo ni nombre de variable. Esto se denomina unión anónima, y crea espacio para
la unión pero no requiere acceder a los elementos de la unión con el nombre de la variable y el operador punto.
Por ejemplo, si su unión anónima es:

//: C07:AnonymousUnion.cpp
int main() {
union {
int i;
float f;
};
// Access members without using qualifiers:
i = 12;
f = 1.22;
}

Note que accede a los miembros de una unión anónima igual que si fueran variables normales. La única
diferencia es que ambas variables ocupan el mismo espacio de memoria. Si la unión anónima está en el ámbito del
ﬁchero (fuera de todas las funciones y clases), entonces se ha de declarar estática para que tenga enlace interno.
Aunque SuperVar es ahora segura, su utilidad es un poco dudosa porque la razón de utilizar una unión
principalmente es la de ahorrar memoria y la adición de vartype hace que ocupe bastante espacio en la unión (rela-
tivamente), por lo que la ventaja del ahorro se elimina. Hay un par de alternativas para que este esquema funcione.
Si vartype controlara más de una unión (en el caso de que fueran del mismo tipo) entonces sólo necesitaría uno para
el grupo y no ocuparía más memoria. Una aproximación más útil es tener #ifdef s alrededor del código de vartype,
el cual puede entonces garantizar que las cosas se utilizan correctamente durante el desarrollo y las pruebas. Si el
código ha de entregarse, antes puede eliminar las sobrecargas de tiempo y memoria.

7.4. Argumentos por defecto
En Stash3.h, examine los dos constructores para Stash(). No parecen muy diferentes, ¿verdad?. De hecho
el primer constructor parece ser un caso especial del segundo pero con size inicializado a cero. Es un poco una
pérdida de tiempo y esfuerzo crear y mantener dos versiones diferentes de una función similar.
C++ proporciona un remedio mediante los argumentos por defecto. Un argumento por defecto es una valor
que se da en la declaración para que el compilador lo inserte automáticamente en el caso de que no se proporcione

204

7.4. Argumentos por defecto

ninguno en la llamada a la función. En el ejemplo de Stash, puede reemplazar las dos funciones:

Stash(int size); // Zero quantity
Stash(int size, int initQuantity);

por ésta otra:

Stash(int size, int initQuantity = 0);

La definición de Stash(int) simplemente se quita; todo lo necesario está ahora en la definición de Stas-
h(int, int).
Ahora, las definiciones de los dos objetos

Stash A(100), B(100, 0);

producirán exactamente los mismos resultados. En ambos casos se llama al mismo constructor, aunque el
compilador substituye el segundo argumento de A automáticamente cuando ve que que el primer argumento es un
entero y no hay un segundo argumento. El compilador ha detectado un argumento por defecto, así que sabe que
todavía puede llamar a la función si substituye este segundo argumento, lo cual es lo que usted le ha dicho que
haga al no poner ese argumento.
Los argumentos por defecto, al igual que la sobrecarga de funciones, son muy convenientes. Ambas caracterís-
ticas le permiten utilizar un único nombre para una función en situaciones diferentes. La diferencia está en que
el compilador substituye los argumentos por defecto cuando usted no los pone. El ejemplo anterior en un buen
ejemplo para utilizar argumentos por defecto en vez de la sobrecarga de funciones; de otra manera se encuentra
con dos o más funciones que tienen firmas y comportamientos similares. Si las funciones tiene comportamientos
muy diferentes, normalmente no tiene sentido utilizar argumentos por defecto (de hecho, podría querer preguntarse
si dos funciones con comportamientos muy diferentes deberían llamarse igual).
Hay dos reglas que se deben tener en cuenta cuando se utilizan argumentos por defecto. La primera es que
sólo los últimos pueden ser por defecto, es decir, no puede poner un argumento por defecto seguido de otro que
no lo es. La segunda es que una vez se empieza a utilizar los argumentos por defecto al realizar una llamada a una
función, el resto de argumentos también serán por defecto (esto sigue a la primera regla).
Los argumentos por defecto sólo se colocan en la declaración de la función (normalmente en el fichero de
cabecera). El compilador debe conocer el valor por defecto antes de utilizarlo. Hay gente que pone los valores por
defecto comentados en la definición por motivos de documentación.

void fn(int x /* = 0 */) { // ...

7.4.1. Argumentos de relleno
Los argumentos de una función pueden declararse sin identificadores. Cuando esto se hace con argumentos
por defecto, pueden parecer graciosos. Puede encontrarse con

void f(int x, int = 0, float = 1.1);

En C++, la definición de la función tampoco necesita identificadores:

void f(int x, int, float flt) { /* ... */ }

En el cuerpo de la función, se puede hacer referencia a x y a flt, pero no al argumento de en medio puesto
que no tiene nombre. A pesar de esto, las llamadas a función deben proporcionar un valor para este argumento de
relleno : f(1) ó f(1,2,3,0). Esta sintaxis le permite poner el argumento como un argumento de relleno sin

205


utilizarlo. La idea es que podría querer cambiar la definición de la función para utilizar el argumento de relleno
más tarde, sin cambiar todo el código en que ya se invoca la función. Por supuesto, puede obtener el mismo
resultado utilizando un argumento con nombre, pero en ese caso está definiendo el argumento para el cuerpo de la
función sin que éste lo utilice, y la mayoría de los compiladores darán un mensaje de aviso, suponiendo que usted
ha cometido un error. Si deja el argumento sin nombre intencionadamente, evitará el aviso.
Más importante, si empieza utilizando un argumento que más tarde decide dejar de utilizar, puede quitarlo sin
generar avisos ni fastidiar al código cliente que esté utilizando la versión anterior de la función.

7.5. Elección entre sobrecarga y argumentos por defecto
Tanto la sobrecarga de funciones como los argumentos por defecto resultan útiles para ponerle nombre a las
funciones. Sin embargo, a veces puede resultar confuso saber qué técnica utilizar. Por ejemplo, estudie la siguiente
herramienta que está diseñada para tratar automáticamente bloques de memoria:

//: C07:Mem.h
#ifndef MEM_H
#define MEM_H
typedef unsigned char byte;

class Mem {
byte* mem;
int size;
void ensureMinSize(int minSize);
public:
Mem();
Mem(int sz);
~Mem();
int msize();
byte* pointer();
byte* pointer(int minSize);
};
#endif // MEM_H

El objeto Mem contiene un bloque de octetos y se asegura de que tiene suficiente memoria. El constructor por
defecto no reserva memoria pero el segundo constructor se asegura de que hay sz octetos de memoria en el objeto
Mem. El destructor libera la memoria, msize() le dice cuántos octetos hay actualmente en Mem y pointer()
retorna un puntero al principio de la memoria reservada (Mem es una herramienta a bastante bajo nivel). Hay una
versión sobrecargada de pointer() que los programadores clientes pueden utilizar para obtener un puntero que
apunta a un bloque de memoria con al menos el tamaño minSize, y el método lo asegura.
El constructor y el método pointer() utilizan el método privado ensureMinSize() para incrementar el
tamaño del bloque de memoria (note que no es seguro mantener el valor de retorno de pointer() si se cambia
el tamaño del bloque de memoria).
He aquí la implementación de la clase:

//: C07:Mem.cpp {O}
#include "Mem.h"
#include <cstring>

206

7.5. Elección entre sobrecarga y argumentos por defecto

Mem::Mem() { mem = 0; size = 0; }

Mem::Mem(int sz) {
mem = 0;
size = 0;
ensureMinSize(sz);
}

Mem::~Mem() { delete []mem; }

int Mem::msize() { return size; }

void Mem::ensureMinSize(int minSize) {
if(size < minSize) {
byte* newmem = new byte[minSize];
memset(newmem + size, 0, minSize - size);
memcpy(newmem, mem, size);
delete []mem;
mem = newmem;
size = minSize;
}
}

byte* Mem::pointer() { return mem; }

byte* Mem::pointer(int minSize) {
ensureMinSize(minSize);
return mem;
}

Puede observar que ensureMinSize() es la única función responsable de reservar memoria y que la utilizan
tanto el segundo constructor como la segunda versión sobrecargada de pointer(). Dentro de ensureSize()
no se hace nada si el tamaño es lo suficientemente grande. Si se ha de reservar más memoria para que el bloque
sea más grande (que es el mismo caso cuando el bloque tiene tamaño cero después del constructor por defecto),
la nueva porción de más se pone a cero utilizando la función de la librería estándar de C memset(), que fue
presentada en el Capítulo 5. La siguiente llamada es a la función de la librería estándar de C memcpy(), que
en este caso copia los octetos existentes de mem a newmem (normalmente de una manera eficaz). Finalmente, se
libera la memoria antigua y se asignan a los atributos apropiados la nueva memoria y su tamaño.
La clase Mem se ha diseñado para su utilización como herramienta dentro de otras clases para simplificar su
gestión de la memoria (también se podría utilizar para ocultar un sistema de gestión de memoria más avanzada
proporcionado, por ejemplo, por el el sistema operativo). Esta clase se comprueba aquí con una simple clase de
tipo "string":

//: C07:MemTest.cpp
// Testing the Mem class
//{L} Mem
#include "Mem.h"
#include <cstring>
#include <iostream>

class MyString {
Mem* buf;
public:
MyString();
MyString(char* str);
~MyString();

207


void concat(char* str);
void print(ostream& os);
};

MyString::MyString() { buf = 0; }

MyString::MyString(char* str) {
buf = new Mem(strlen(str) + 1);
strcpy((char*)buf->pointer(), str);
}

void MyString::concat(char* str) {
if(!buf) buf = new Mem;
strcat((char*)buf->pointer(
buf->msize() + strlen(str) + 1), str);
}

void MyString::print(ostream& os) {
if(!buf) return;
os << buf->pointer() << endl;
}

MyString::~MyString() { delete buf; }

int main() {
MyString s("My test string");
s.print(cout);
s.concat(" some additional stuff");
s.print(cout);
MyString s2;
s2.concat("Using default constructor");
s2.print(cout);
}

Todo lo que puede hacer con esta clase es crear un MyString, concatenar texto e imprimir a un ostream.
La clase sólo contiene un puntero a un Mem, pero note la diferencia entre el constructor por defecto, que pone el
puntero a cero, y el segundo constructor, que crea un Mem y copia los datos dentro del mismo. La ventaja del
constructor por defecto es que puede crear, por ejemplo, un array grande de objetos MyString vacíos con pocos
recursos, pues el tamaño de cada objeto es sólo un puntero y la única sobrecarga en el rendimiento del constructor
por defecto es el de asignarlo a cero. El coste de un MyString sólo empieza a aumentar cuando concatena
datos; en ese momento el objeto Mem se crea si no ha sido creado todavía. Sin embargo, si utiliza el constructor
por defecto y nunca concatena ningún dato, la llamada al destructor todavía es segura porque cuando se llama a
delete con un puntero a cero, el compilador no hace nada para no causar problemas.
Si mira los dos constructores, en principio, podría parecer que son candidatos para utilizar argumentos por
defecto. Sin embargo, si elimina el constructor por defecto y escribe el constructor que queda con un argumento
por defecto:

MyString(char* str = "");

todo funcionará correctamente, pero perderá la eficacia anterior pues siempre se creará el objeto Mem. Para
volver a tener la misma eficacia de antes, ha de modificar el constructor:

MyString::MyString(char* str) {
if(!*str) { // Apunta a un string vacío
buf = 0;
return;
}
buf = new Mem(strlen(str) + 1);
strcpy((char*)buf->pointer(), str);
}

208

7.6. Resumen

Esto significa, en efecto, que el valor por defecto es un caso que ha de tratarse separadamente de un valor
que no lo es. Aunque parece algo inocente con un pequeño constructor como éste, en general esta práctica puede
causar problemas. Si tiene que hacer por separado el valor por defecto en vez de tratarlo como un valor ordinario,
debería ser una pista para que al final se implementen dos funciones diferentes dentro de una función: una versión
para el caso normal y otra para el caso por defecto. Podría partirlo en dos cuerpos de función diferentes y dejar
que el compilador elija. Esto resulta en un ligero (pero normalmente invisible) incremento de la eficacia porque
el argumento extra no se pasa y por tanto el código extra debido a la condición condición no se ejecuta. Más
importante es que está manteniendo el código en dos funciones separadas en vez de combinarlas en una utilizando
argumentos por defecto, lo que resultará en un mantenimiento más sencillo, sobre todo si las funciones son largas.
Por otro lado, considere la clase Mem. Si mira las definiciones de los dos constructores y las dos funciones
pointer(), puede ver que la utilización de argumentos por defecto en ambos casos no causará que los métodos
cambien. Así, la clase podría ser fácilmente:

//: C07:Mem2.h
#ifndef MEM2_H
#define MEM2_H
typedef unsigned char byte;

class Mem {
byte* mem;
int size;
void ensureMinSize(int minSize);
public:
Mem(int sz = 0);
~Mem();
int msize();
byte* pointer(int minSize = 0);
};
#endif // MEM2_H

Note que la llamada a ensureMinSize(0) siempre será bastante eficaz.
Aunque ambos casos se basan en decisiones por motivos de eficacia, debe tener cuidado para no caer en la
trampa de pensar sólo en la eficacia (siempre fascinante). Lo más importante en el diseño de una clase es la
interfaz de la clase (sus miembros públicos, que son las que el programador cliente tiene a su disposición). Si
se implementa una clase fácil de utilizar y reutilizar, entonces ha tenido éxito; siempre puede realizar ajustes
para mejorar la eficacia en caso necesario, pero el efecto de una clase mal diseñada porque el programador está
obsesionado con la eficacia puede resultar grave. Su primera preocupación debería ser que la interfaz tuviera
sentido para aquéllos que la utilicen y para los que lean el código. Note que en MemTest.cpp el uso de M-
yString no cambia independientemente de si se utiliza el constructor por defecto o si la eficacia es buena o
mala.

7.6. Resumen
Como norma, no debería utilizar argumentos por defecto si hay que incluir una condición en el código. En vez
de eso debería partir la función en dos o más funciones sobrecargadas si puede. Un argumento por defecto debería
ser un valor que normalmente pondría ahí. Es el valor que es más probable que ocurra, para que lo programadores
clientes puedan hacer caso omiso de él o sólo lo pongan cuando no quieran utilizar el valor por defecto.
El argumento por defecto se incluye para hacer más fáciles las llamadas a función, especialmente cuando esas
funciones tiene muchos argumentos con valores típicos. No sólo es mucho más sencillo escribir las llamadas, sino
que además son más sencillas de leer, especialmente si el creador de la clase ordena los argumentos de tal manera
que aquéllos que menos cambian se ponen al final del todo.

209


Una utilización especialmente importante de los argumentos por defecto es cuando empieza con una función
con un conjunto de argumentos, y después de utilizarla por un tiempo se da cuenta de que necesita añadir más
argumentos. Si pone los nuevos argumentos como por defecto, se asegura de que no se rompe el código cliente
que utiliza la interfaz anterior.

7.7. Ejercicios

1. Cree una clase Text que contenga un objeto string para que guarde el texto de un fichero. Póngale dos
constructores: un constructor por defecto y un constructor que tome un argumento de tipo string que sea el
nombre del fichero que se vaya a abrir. Cuando se utilice el segundo constructor, abra el fichero y ponga
su contenido en el atributo string. Añada un método llamado contents() que retorne el string para que, por
ejemplo, se pueda imprimir. En main() abra un fichero utilizando Text e imprima el contenido a la pantalla.
2. Cree una clase Message con un constructor que tome un sólo string con un valor por defecto. Cree un atributo
privado string y asigne en el constructor el argumento string al atributo string. Cree dos métodos sobrecar-
gados llamados print(): uno que no tome argumentos y que imprima simplemente el mensaje guardado en
el objeto, y el otro que tome un argumento string, que imprima el mensaje interno además del argumento.
¿Tiene sentido utilizar esta aproximación en vez del utilizado por el constructor?
3. Descubra cómo generar código ensamblador con su compilador y haga experimentos para deducir el es-
quema de decoración de nombres.
4. Cree una clase que contenga cuatro métodos con 0, 1, 2 y 3 argumentos de tipo int respectivamente. Cree un
main() que haga un objeto de su clase y llame a cada método. Ahora modifique la clase para que tenga sólo
un método con todos los argumentos por defecto. ¿Esto cambia su main()?
5. Cree una función con dos argumentos y llámelo desde main(). Ahora haga que uno de los argumentos sea
un argumento de relleno (sin identificador) y mire si el main() necesita cambios.
6. Modifique Stash3.h y Stash3.cpp para que el constructor utilice argumentos por defecto. Pruebe el
constructor haciendo dos versiones diferentes de un objeto Stash.
7. Cree una nueva versión de la clase Stack (del Capítulo 6) que contenga el constructor por defecto al igual
que antes, y un segundo constructor que tome como argumentos un array de punteros a objetos y el tamaño
del array. Este constructor debería recorrer el array y poner cada puntero en la pila (Stack). Pruebe su clase
con un array de string’s.

8. Modifique SuperVar para que haya #ifdef ’s que engloben el código de vartype tal como se describe en la
sección sobre enumeraciones. Haga vartype como una enumeración pública (sin ejemplares) y modifique
print() para que requiera un argumento del tipo vartype que le indique qué tiene que hacer.
9. Implemente Mem2.h y asegúrese de que la clase modificada todavía funcione con MemTest.cpp.

10. Utilice la clase Mem para implementar Stash. Note que debido a que la implementación es privada y por
tanto oculta al programador cliente, no necesita modificar el código de prueba.
11. Añada un método bool moved() en la clase Mem que tome el resultado de una llamada a pointer() y le
diga si el puntero ha cambiado (debido a una reasignación). Escriba una función main() que pruebe su
método moved(). ¿Tiene más sentido utilizar algo como moved() o simplemente llamar pointer() cada vez
que necesite acceder a la memoria de Mem?

210

8: Constantes
El concepto de constante (expresión con la palabra reservada const) se creó para
permitir a los programadores marcar la diferencia entre lo que puede cambiar y lo
que no. Esto facilita el control y la seguridad en un proyecto de programación.
Desde su origen, const ha sido utilizada para diferentes propositos. In the meantime it trickled back into the C
language where its meaning was change puede parecer un poco confuso al principio, y en este capítulo aprenderá
cuándo, por qué y cómo usar la palabra reservada const. Hacia el final se expone una disertación de volatile, que
es familia de const (pues ambos se refieren a los cambios) y su sintaxis es idéntica.
El primer motivo para la creación de const parace que fue eliminar el uso de la directiva del preprocesador
#define para sustitución de valores. Desde entonces se usa para punteros, argumentos de funciones, tipos de retorno,
objetos y funciones miembro. Todos ellos tienen pequeñas diferencias pero su significado es conceptualmente
compatible. Serán tratados en diferentes secciones de este capítulo.

8.1. Sustitución de valores
Cuando se programa en C, se usa libremente el preprocesador para crear macros y sustituir valores. El pre-
procesador simplemente hace un reemplazamiento textual y no realiza ninguna comprobación de tipo. Por ello, la
sustitución de valores introduce pequeños problemas que pueden ser evitados usando valores const.
El uso más frecuente del preprocesador es la sustitución de valores por nombres, algo que en C es algo como:

#define BUFSIZE 100

BUFSIZE es un nombre que sólo existe durante el preprocesamiento. Por tanto, no ocupa memoria y se
puede colocar en un fichero de cabecera para ofrecer un valor único a todas las unidades que lo utilicen. Es muy
importante para el mantenimiento del código el uso de sustitución de valores en lugar de los también llamados
“números mágicos”. Si usa numeros mágicos en su código. no solamente impedirá al lector conocer su procedencia
o significado sino que complicará inecesariamente la edición del código si necesitara cambiar dicho valor.
La mayor parte del tiempo, BUFSIZE se comportará como un valor ordinario, pero no siempre. No tiene
información de tipo. Eso puede esconder errores dificiles de localizar. C++ utilizar const para eliminar estos
problemas llevando la sustitución de valores al terreno del compilador. Ahora, puede escribir:


Puede colocar bufsize en cualquier lugar donde se necesite conocer el valor en tiempo de compilación. El
compilador utiliza bufsize para hacer [FIXME: constant folding], que significa que el compilador reduce una
expresión constante complicada a un valor simple realizando los calculos necesarios en tiempo de compilación.
Esto es especialmente importante en las definiciones de vectores:

char buf[bufsize];

Puede usar const con todos los tipos básicos(char, int, float y double) y sus variantes (así como clases y todo lo
que verá después en este capítulo). Debido a los problemas que introduce el preprocesador deberá utilizar siempre

211

Capítulo 8. Constantes

const en lugar de #define para la sustitución de valores.

8.1.1. const en archivos de cabecera
Para usar const en lugar de #define, debe ser capaz de colocar las definiciones const en los archivos de
cabecera como se hacía con los #define. De este modo, puede colocar la definición de un const en un único lugar
y distribuirla incluyendo el archivo de cabecera en las unidades del programa que la necesiten. Un const en C++
utiliza enlazado interno, es decir, es visible sólo desde el archivo donde se define y no puede verse en tiempo de
enlazado por otros módulos. Deberá asignar siempre un valor a las constantes cuando las defina, excepto cuando
explícitamente use la declaración extern:

extern const int bufsize;

Normalmente el compilador de C++ evita la asignación de memoria para las constantes, pero en su lugar ocupa
una entrada en la tabla de símbolos. Cuando se utiliza extern con una constante, se fuerza el alojamiento en
memoria (esto también ocurre en otros casos, como cuando se solicita la dirección de una constante). El uso de la
memoria debe hacerse porque extern dice “usar enlace externo”, es decir, que varios módulos deben ser capaces
de hacer referencia al elemento, algo que requiere su almacenamiento en memoria.
Por lo general, cuando extern no forma parte de la definición, no se pide memoria. Cuando la constante se
utiliza simplemte se incorpora en tiempo de compilación.
El objetivo de no almacenar en memoria las constantes tampoco se cumple con estructuras complicadas. Siem-
pre que el compilador debe pedir memoria, se evita el [FIXME constant folding] (ya que el compilador no tiene
forma de conocer con seguridad que valor debe almacenar; si lo conociese, no necesitaría pedir memoria).
Como el compilador no siempre puede impedir el almacenamiento para una constante, las definiciones de
constantes utilizan enlace interno, es decir, se enlazan sólo con el módulo en que se definen. En caso contrario,
los errores de enlace podrían ocurrir con las expresiones constantes complicadas ya que causarían peticion de
almacenamiento en diferentes módulos. Entonces, el enlazador vería la misma definición en multiples archivos
objeto, lo que causaría un error en el enlace. Con los tipos del lenguaje, que se usan en la mayor parte de las
expresiones constantes, el compilador siempre realiza [FIXME: constant folding].
Ya que las constantes utilizan enlace interno, el enlazador no intenta enlazar esas definiciones a través de los
módulos, y así no hay colisiones. Con los tipos básicos, que son los se ven involucrados en la mayoría de los casos,
el compilador siempre ejecuta [FIXME constant folding].

8.1.2. constantes seguras
El uso de las constantes no está limitado a la sustitución de los #define por expresiones constantes. Si
inicializa una variable con un valor que se produce en tiempo de ejecución y sabe que no cambiará durante la
vida de la variable, es una buena práctica de programación hacerla constante para que de ese modo el compilador
produzca un mensaje de error si accidentalmente intenta modificar dicha variable. Aquí hay un ejemplo:

//: C08:Safecons.cpp
// Using const for safety
#include <iostream>

const int i = 100; // Typical constant
const int j = i + 10; // Value from const expr
long address = (long)&j; // Forces storage
char buf[j + 10]; // Still a const expression

int main() {
cout << "type a character & CR:";
const char c = cin.get(); // Can’t change

212

8.1. Sustitución de valores

const char c2 = c + ’a’;
cout << c2;
// ...
}

Puede ver que i es una constante en tiempo de compilación, pero j se calcula a partir de i. Sin emargo, como
i es una constante, el valor calculado para j es una expresión constante y es en si mismo otra constante en tiempo
de compilación. En la siguiente línea se necesita la dirección de j y por lo tanto el compilador se ve obligado a
pedir almacenamiento para j. Ni siquiera eso impide el uso de j para determinar el tamaño de buf porque el
compilador sabe que j es una constante y que su valor es válido aunque se asigne almacenamiento, ya que eso se
hace para mantener el valor en algún punto en el programa.
En main(), aparece un tipo diferente de constante en el identificador c, porque el valor no puede ser conocido
en tiempo de compilación. Eso significa que se requiere almacenamiento, y por eso el compilador no intenta
mantener nada en la tabla de simbolos (el mismo comportamiento que en C). La inicialización debe ocurrir, aún
así, en el punto de la definición, y una vez que ocurre la inicialización, el valor ya no puede ser cambiado. Puede
ver que c2 se calcula a partir de c y además las reglas de ámbito funcionan para las constantes igual que para
cualquier otro tipo, otra ventaja respecto al uso de #define.
En la práctica, si piensa que una variable no debería cambiar, debería hacer que fuese una constante. Esto
no sólo da seguridad contra cambios inadvertidos, también permite al compilador generar código más eficiente
ahorrando espacio de almacenamiento y lecturas de memoria en la ejecución del programa.

8.1.3. Vectores
Es posible usar constantes para los vectores, pero prácticamente está asegurado que el compilador no será lo
suficientemente sofisticado para mantener un vector en la tabla de símbolos, así que le asignará espacio de almace-
namiento. En estas situaciones, const significa “un conjunto de datos en memoria que no pueden modificarse”.
En cualquier caso, sus valores no puede usarse en tiempo de compilación porque el compilador no conoce en ese
momento los contenidos de las variables que tienen espacio asignado. En el código siguiente puede ver algunas
declaraciones incorrectas.

//: C08:Constag.cpp
// Constants and aggregates
const int i[] = { 1, 2, 3, 4 };
//! float f[i[3]]; // Illegal
struct S { int i, j; };
const S s[] = { { 1, 2 }, { 3, 4 } };
//! double d[s[1].j]; // Illegal
int main() {}

En la definición de un vector, el compilador debe ser capaz de generar código que mueva el puntero de pila para
dar cabida al vector. En las definiciones incorrectas anteriores, el compilador se queja porque no puede encontrar
una expresión constante en la definición del tamaño del vector.

8.1.4. Diferencias con C
Las constantes se introdujeron en las primeras versiones de C++ mientras la especificación del estandar C
estaba siendo terminada. Aunque el comité a cargo de C decidió entonces incluir const en C, por alguna razón,
vino a significar para ellos “una variable ordinaria que no puede cambiarse”. En C, una constante siempre ocupa
espacio de almacenamiento y su ámbito es global. El compilador C no puede tratar const como una constante en
tiempo de compilación. En C, si escribe:

213


char buf[bufsize];

aparecerá un error, aunque parezca algo razonable. Bufsize está guardado en algún sitio y el compilador no
conoce su valor en tiempo de compilación. Opcionalmente puede escribir:

const int bufsize;

en C, pero no en C++, y el compilador C lo acepta como una declaración que indica que se almacenará en alguna
parte. Como C utiliza enlace externo para las constantes, esa semántica tiene sentido. C++ utiliza normalmente
enlace interno, así que, si quiere hacer lo mismo en C++, debe indicar expresamente que se use enlace externo
usando extern.

extern const int bufsize; // es declaración, no definición

Esta declaración también es válida en C.
En C++, const no implica necesariamente almacenamiento. En C, las constantes siempre necesitan almace-
namiento. El hecho de que se necesite almacenamiento o no depende de como se use la constante. En general, si
una constante se usa simplemente para reemplazar un número por un nombre (como hace #define), entonces
no requiere almacenamiento. Si es así (algo que depende de la complejidad del tipo de dato y de lo sofisticación
del compilador) los valores pueden expandirse en el código para conseguir mayor eficiencia después de la com-
probación de los tipos, no como con #define. Si de todas formas, se necesita la dirección de una constante (aún
desconocida, para pasarla a una función como argumento por referencia) o se declara como extern, entonces se
requiere asignar almacenamiento para la constante.
En C++, una constante que esté definida fuera de todas las funciones tiene ámbito de archivo (es decir, es inac-
cesible fuera del archivo). Esto significa que usa enlace interno. Esto es diferente para el resto de indentificadores
en C++ (y para las constantes en C) que utilizan siempre enlace externo. Por eso, si declara una constante con el
mismo nombre en dos archivos diferentes y no toma sus direcciones ni los define como extern, el compilador
C++ ideal no asignará almacenamiento para la constante, simplemente la expandirá en el código. Como las con-
stantes tienen implícito el ámbito a su archivo, puede ponerlas en un archivo de cabecera de C++ sin que origine
conflictos en el enlace.
Dado que las constante en C++ utilizan por defecto enlace interno, no puede definir una constante en un archivo
y utilizarla desde otro. Para conseguir enlace externo para la constante y así poder usarla desde otro archivo, debe
definirla explicitamente como extern, algo así:

extern const int x = 1; // definición, no declaración

Señalar que dado un identificador, si se dice que es extern, se fuerza el almacenamiento para la constante
(aunque el compilador tenga la opción de hacer la expansión en ese punto). La inicialización establece que la
sentencia es una definición, no una declaración. La declaración:

extern const int x;

en C++ significa que la definición existe en algún sitio (mientras que en C no tiene porque ocurrir asi). Ahora
puede ver porqué C++ requiere que las definiciones de constantes incluyan la inicialización: la inicialización
diferencia una declaración de una definición (en C siempre es una definición, aunque no esté inicializada). Con
una declaración const extern, el compilador no hace expansión de la constante porque no conoce su valor.
La aproximación de C a las constantes es poco útil, y si quiere usar un valor simbólico en una expresión
constante (que deba evaluarse en tiempo de compilación) casi está forzado a usar #define.

214

8.2. Punteros

8.2. Punteros
Los punteros pueden ser const. El compilador pondrá más esfueszo aún para evitar el almacenamiento y
hacer expansión de constantes cuando se trata de punteros constantes, pero estas características parecen menos
útiles en este caso. Lo más importante es que el compilador le avisará si intenta cambiar un puntero constante, lo
que respresenta un buen elemento de seguridad. Cuando se usa const con punteros tiene dos opciones, se pueden
aplicar a lo que apunta el puntero o a la propia dirección almacenada en el puntero, la sintaxis es un poco confusa
al principio pero se vuelve cómodo con la práctica.

8.2.1. Puntero a constante
El truco con la definición de un puntero, al igual que con una definición complicada, es leerla empezando
por el identificador e ir analizando la definición hacia afuera. El [FIXME:especificador] const dice que algo
es [FIXME:"closet to"]. Así que si se quiere impedir cambios en el elemento que apunta, escribe una definición
parecida a esta:

const int* u;

Empezando por el identificador, se lee “u es un puntero, que apunta a un entero constante”. En este caso no se
requiere inicialización porque está diciendo que u puede apuntar a cualquier cosa (es decir, no es constante), pero
la cosa a la que apunta no puede cambiar.
Podría pensar que hacer el puntero inalterable en si mismo, es decir, impedir cualquier cambio en la dirección
que contiene u, es tan simple como mover la palabra const al otro lado de la palabra int:

int const* v;

y pensar que esto debería leerse “v es un puntero constante a un entero”. La forma de leerlo es “v es un puntero
ordinario a un entero que es constante”. Es decir, la palabra const se refiere de nuevo al entero y el efecto es el
mismo que en la definición previa. El hecho de que estas definiciones sean equivalentes es confuso, para evitar
esta confusión por parte del lector del código, debería ceñirse a la primera forma.

8.2.2. Puntero constante
Para conseguir que el puntero sea inalterable, debe colocar el [FIXME:especificador] const a la derecha del
*:

int d = 1;
int * const w = &d;

Ahora, se lee “w es un puntero constate, y apunta a un entero”. Como el puntero en si es ahora una constante,
el compilador requiere que se le dé un valor inicial que no podrá alterarse durante la vida del puntero. En cualquier
caso, puede cambiar el valor de lo que apunta el puntero con algo como:

*w = 2;

También puede hacer un puntero constante a un elemento constante usando una de las formas siguientes:

int d = 1;
const int* const x = &d; // (1)
int const* const x2 = &d; // (2)

Ahor,a ni el puntero ni el elemento al que apunta pueden modificarse.

215


Algunos argumentan que la segunda forma más consistente porque el const se coloca siempre a la derecha
de lo que afecta. Debe decidir que forma resulta más clara para su estilo de codificación particular.
Algunas líneas de un archivo susceptible de ser compilado.

//: C08:ConstPointers.cpp
const int* u;
int const* v;
int d = 1;
int* const w = &d;
const int* const x = &d; // (1)
int const* const x2 = &d; // (2)
int main() {}

Formato
Este libro sigue la norma de poner sólo una definición de puntero por línea, e inicializar cada puntero en el
punto de definición siempre que sea posible. Por eso, el estilo de formato es colocar el * del lado del tipo de dato:

int* u = &i;

como si int* fuese un tipo de dato directo. Esto hace que el código sea más fácil de leer, pero desafortunada-
mente, esta no es la forma en que funciona. El “*” se refiere al identificador no al tipo. Se puede colocar en
cualquier sitio entre el nombre del tipo y el identificador. De modo que puede hacer esto:

int * v = &i, v = 0;

donde se crea un int* u y después un [FIXME]int v[/FIXME]. Como a los lectores esto les puede parecer
confuso, es mejor utilizar el estilo mostrado en este libro.

8.2.3. Asignación y comprobación de tipos
[FIXME: SEGUIR] C++ es muy exigente en lo referente a la comprobación de tipos y esto se extiende a la
asignación de punteros. Puede asignar la dirección de una variable no constante a un puntero constante porque
simplemente está prometiendo no cambiar algo que puede cambiarse. De todos modos, no puede asignar la di-
rección de una variable constante a un puntero no constante porque entonces está diciendo que podría modificar
la variable a través del puntero. Por supuesto, siempre puede usar “un molde” para forzar la asignación, pero eso
es siempre una mala práctica de programación porque rompe la consistencia de la variable además del grado de
seguridad que ofrece el especificador const. Por ejemplo:

//: C08:PointerAssignment.cpp
int d = 1;
const int e = 2;
int* u = &d; // OK -- d not const
//! int* v = &e; // Illegal -- e const
int* w = (int*)&e; // Legal but bad practice
int main() {}

216

8.3. Argumentos de funciones y valores de retorno

Aunque C++ ayuda a evitar errores, no le protege de si mismo si se empeña en romper los mecanisnmos de
seguridad.

Literales de cadena
C++ no es estricto con los literales en lo referente a constantes. Puede escribir:

char * cp = "howdy";

y el compilador lo aceptará sin objección. Técnicamente esto supone un error porque el literal de cadena (“h-
owdy” en este caso) se crea por el compilador como un vector de caracteres constante, y el resultado del vector
de caracteres entrecomillado es la dirección de memoria del primer elemento. Si se modifica uno de los caracteres
del vector en tiempo de ejecución es un error, aunque no todos los compiladores lo imponen correctamente.
Así que los literales de cadena son arrays de caracteres constantes. Por supuesto, el compilador le permite
tratarlos como no constantes porque existe mucho código C que depende de ello. De todas formas, si intenta
cambiar los valores de un literal, el resultado no está definido, y probablemente funcione en muchos computadores.
Si quiere poder modificar una cadena, debe ponerla en un vector:

char cp[] = "howdy";

Como los compiladores a menudo no imponen la diferecia no tiene porque recordar que debe usar la última
forma.

El uso del especificador const con argumentos de funciones y valores de retorno es otro lugar donde el
concepto de constante puede ser confuso.
Si está pasando variables por valor, utilizar const no tiene significado para el cliente (ello significa que el
argumento que se pasa no puede modificarse en la función). Si está devolviendo una variable de un tipo derivado
y utiliza el especficador const, significa que el valor de retorno no puede modificarse. Si pasa o devuelve
direcciones, const impide que el destinatario de la dirección pueda modificarse.

8.3.1. Paso por valor constante
Puede indicar que los argumentos de funciones son constantes cuando se pasa por valor como:

void f1(const int i) {
i++; // ilegal
}

pero, qué significa esto? Está impidiendo que el valor de la variable original pueda ser cambiado en la función
f1(). De todos formas, como el argumento se pasa por valor, es sabido que inmediatamente se hace una copia
de la variable original, así que dicha restricción se cumple implicitamente sin necesidad de usar el especificador
const.
Dentro de la función, const si toma un significado: El argumento no se puede cambiar. Así que, en realidad,
es una herramienta para el programador de la función, no para el que la usa.
Para impedir la confusión del usuario de la función, puede hacer que el argumento sea constante dentro de la
función en lugar de en la lista de argumentos. Podría hacerlo con un puntero, pero la sintaxis más adecuada para
lograrlo es la referencia, algo que se tratará en profuncidad en el capitulo 11[FIXME:XREF].
Brevemente, una referencia es como un puntero constante que se dereferencia automaticamente, así que es
como tener un alias de la variable. Para crear una referencia, debe usar el simbolo & en la definición. De ese modo
se tiene una definición libre de confusiones.

217


void f2(int ic) {
const int &i = ic;
i++; // ilegal (error de compilación)
}

De nuevo, aparece un mensaje de error, pero esta vez el especificador const no forma parte de la cabecera de
la función, solo tiene sentido en la implementación de la función y por la tanto es invisible para el cliente.

8.3.2. Retorno por valor constante
Algo similar ocurre con los valores de retorno. Si dice que el valor de retorno de una función es constante:

const int g();

está diciendo que el valor de la variable original (en el ámbito de la función) no se modificará. Y de nuevo,
como lo está devolviendo por valor, es la copia lo que se retorna, de modo que el valor original nunca se podrá
modificar.
En principio, esto puede hacer suponer que el especificador const tiene poco significado. Puede ver la
aparente falta de sentido de devolver constantes por valor en este ejemplo:

//: C08:Constval.cpp
// Returning consts by value
// has no meaning for built-in types

int f3() { return 1; }
const int f4() { return 1; }

int main() {
const int j = f3(); // Works fine
int k = f4(); // But this works fine too!
}

Para los tipos básicos, no importa si el retorno es constante, así que debería evitar la confusión para el progra-
mador cliente y no utilizar const cuando se devuelven variables de tipos básicos por valor.
Devolver por valor como constante se vuelve importante cuando se trata con tipos definidos por el programador.
Si una función devuelve un objeto por valor como constante, el valor de retorno de la función no puede ser un
recipiente (FIXME: NOTA DEL TRADUCTOR) (es decir, no se puede modificar ni asignarle nada).
Por ejemplo:

//: C08:ConstReturnValues.cpp
// Constant return by value
// Result cannot be used as an lvalue

class X {
int i;
public:
X(int ii = 0);
void modify();

218


};

X::X(int ii) { i = ii; }

void X::modify() { i++; }

X f5() {
return X();
}

const X f6() {
return X();
}

void f7(X& x) { // Pass by non-const reference
x.modify();
}

int main() {
f5() = X(1); // OK -- non-const return value
f5().modify(); // OK
//! f7(f5()); // Causes warning or error
// Causes compile-time errors:
//! f6() = X(1);
//! f6().modify();
//! f7(f6());
}

f5() devuelve un objeto de clase X no constante, mientras que f6() devuelve un objeto de clase X pero
constante. Solo el valor de retorno por valor no constante se puede usar como recipiente.
Por eso, es importante usar const cuando se devuelve un objeto por valor si quiere impedir que se use como
valor izquierdo.
La razón por la que const no tiene sentido cuando se usa para devolver por valor variables de tipos del
lenguaje es que el compilador impide el uso como recipiente de dichos tipos, ya que devuelve un valor, no una
variable. Solo cuando se devuelven objetos por valor de tipos definidos por el programador esta funcionalidad
adquiere sentido.
La función f7() toma como argumento una referencia no constante (la referencia es una forma adicional para
manejar direcciones en C++ y se trata en el [FIXME:capitulo 11]). Es parecido a tomar un puntero no constante,
aunque la sintaxis es diferente. La razón por la que no compila es por la creación de un temporario.

Temporarios
A veces, durante la evaluación de una expresión, el compilador debe crear objetos temporales (temporarios).
Son objetos como cualquier otro: requieren espacio de almacenamiento y se deben construir y destruir. La difer-
encia es que nunca se ven, el compilador es el responsable de decidir si se necesitan y los detalles de su existencia.
Una particularidad importante de los temporarios es que siempre son constantes. Como normalmente no manejará
objetos temporarios, hacer algo que cambie un temporario es casi seguro un error porque no será capaz de usar esa
información. Para evitar esto, el compilador crea todos los temporarios como objetos constantes, de modo que le
avisará si intenta modificarlos.
En el ejemplo anterior, f5() devuelve un objeto no constante. Pero en la expresión

f7(f5());

el compilador debe crear un temporario para albergar el valor de retorno de f5() para que pueda ser pasado a
f7(). Esto funcionaria bien si f7() tomara su argumento por valor; entonces el temporario se copiaría en f7()
y eso no puede pasarle al temporario X.
Sin embargo, f7() toma su argumento por referencia, lo que significa que toma la dirección del temporario
X. Como f7() no toma su argumento por referencia constante, tiene permiso para modificar el objeto temporario.

219


Pero el compilador sabe que el temporario desaparecerá en cuanto se complete la evaluación de la expresión, y
por eso cualquier modificación hechaen el temporario se perderá. Haciendo que los objetos temporarios sean
constantes automaticamente, la situación causa un error de compilación de modo que evitará cometer un error muy
dificil de localizar.
En cuaquier caso, tenga presente que las expresiones siguientes son correctas.

f5() = X(1);
f5().modify();

Aunque son aceptables para el compilador, en realidad son problemáticas. f5() devuelve un objeto de clase X,
y para que el compilador pueda satisfacer las expresiones anteriores debe crear un temporario para albergar el valor
de retorno. De modo que en ambas expresiones el objeto temporario se modifica y tan pronto como la expresión
es evaluada el temporario se elimina. Como resultado, las modificaciones se pierden, así que probablemente este
código es erroneo, aunque el compilador no diga nada al respecto. Las expresiones como estas son suficientemente
simples como para detectar el problema, pero cuando las cosas son más complejas los errores son más dificiles de
localizar.
La forma de preservar la constancia de los objetos se muestra más adelante en este capíitulo.

8.3.3. Paso y retorno de direcciones
Si pasa o retorna una dirección (ya sea un puntero o una referencia), el programador cliente puede recoger y
modificar el valor original. Si hace que el puntero o referencia sea constante, impedirá que esto suceda, lo que
puede ahorrarle problemas. De hecho, cada vez que se pasa una dirección como parámetro a una función, debería
hacerla constante siempre que sea posible. Si no lo hace, está excluyendo la posibilidad de usar la función con
constantes.
La opción de devolver un puntero o referencia constante depende de lo que quiera permitir hacer al programador
cliente. Aquí se muestra un ejemplo que demuestra el uso de punteros constantes como argumentos de funciones
y valores de retorno.

//: C08:ConstPointer.cpp
// Constant pointer arg/return

void t(int*) {}

void u(const int* cip) {
//! *cip = 2; // Illegal -- modifies value
int i = *cip; // OK -- copies value
//! int* ip2 = cip; // Illegal: non-const
}

const char* v() {
// Returns address of static character array:
return "result of function v()";
}

const int* const w() {
static int i;
return &i;
}

int main() {
int x = 0;
int* ip = &x;
const int* cip = &x;
t(ip); // OK

220


//! t(cip); // Not OK
u(ip); // OK
u(cip); // Also OK
//! char* cp = v(); // Not OK
const char* ccp = v(); // OK
//! int* ip2 = w(); // Not OK
const int* const ccip = w(); // OK
const int* cip2 = w(); // OK
//! *w() = 1; // Not OK
}

La función t() toma un puntero no-constante ordinario como argumento, y u() toma un puntero constante.
En el cuerpo de u() puede ver un intento de modificar el valor de un puntero constante, algo incorrecto, pero
puede copiar su valor en una variable con constante. El compilador también impide crear un puntero no constante
y almacenar en él la dirección contenida en un puntero constante.
Las funciones v() y w() prueban las semánticas de retorno de valores. v() devuelve un const char* que
se crea a partir de un literal de cadena. Esta sentencia en realidad genera la dirección del literal, una vez que el
compilador lo crea y almacena en área de almacenamiento estática. Como se ha dicho antes, técnicamente este
vector de caracteres es una constante, como bien indica el tipo de retorno de v().
El valor de retorno de w() requiere que tanto el puntero como lo que apunta sean constantes. Como en v(),
el valor devuelto por w() es valido una vez terminada la función solo porque es estático. Nunca debe devolver un
puntero a una variable local pues se almacenan en la pila y al terminar la función los datos de la pila desaparecen.
Lo que si puede hacer es devolver punteros que apuntan a datos almacenados en el montón (heap), pues siguen
siendo validos después de terminar la función.
En main() se prueban las funciones con varios argumentos. Puede ver que t() aceptará como argumento un
puntero ordinario, pero si intenta pasarle un puntero a una constante, no hay garantia de que no vaya a modificarse
el valor de la variable apuntada; por ello el compilador lo indica con un mensaje de error. u() toma un puntero
a constante, así que puede aceptar los dos tipos de argumentos. Por eso una función que acepta un puntero a
constante es más general que una que acepta un puntero ordinario.
Como es lógico, el valor de retorno de v() sólo se puede asignar a un puntero a constante. También era de
esperar que el compilador reuse asignar el valor devuelto por w() a un puntero ordinario, y que sí acepte un const
int* const, pero podría sorprender un poco que también acepta un const int*, que no es exactamente el tipo de
retorno declarado en la función. De nuevo, como el valor (que es la dirección contenida en el puntero) se copia, el
requisito de que la variable original permanezca inalterable se cumple automáticamente. Por eso, el segundo con-
st en la declaración const int* const sólo tiene sentido cuando lo use como recipiente, en cuyo caso el compilador
lo impediría.

Criterio de paso de argumentos
En C es muy común el paso por valor, y cuando se quiere pasar una dirección la única posibilidad es usar
un puntero. De cualquier modo, ninguno de estos modos es el preferido en C++. En su lugar, la primera opción
cuando se pasa un parámetro es hacerlo por referencia o mejor aún, por referencia constante. Para el cliente de la
función, la sintaxis es identica que en el paso por valor, de ese modo no hay confusión posible con los punteros,
no hay que pensar en terminos de punteros. Para el creador de una función, pasar una dirección es siempre más
eficiente que pasar un objeto completo, y si pasa por referencia constante significa que la función no podrá cambiar
lo almacenado en esa dirección, así que el efecto desde el punto de vista del programador ciente es el mismo que
el paso por valor (sin embargo es más eficiente).
A causa de la sintaxis de las referencias (para el cliente es igual que el paso por valor) es posible pasar un
objeto temporario a una función que toma una referencia constante, mientras que nunca puede pasarse un objeto
temporario a una función que toma un puntero (con un puntero, la dirección debe darse explicitamente). Así que
con el paso por referencia se produce una nueva situación que nunca ocurre en C: un temporario, que es siempre
constante, puede pasar su dirección a una función (una función puede tomar por argumento la dirección de un
temporario). Esto es así porque, para permitir que los termporarios se pasen por referencia, el argumento debe ser
una referencia constante. El siguiente ejemplo lo demuestra:

//: C08:ConstTemporary.cpp

221


// Temporaries are const

class X {};

X f() { return X(); } // Return by value

void g1(X&) {} // Pass by non-const reference
void g2(const X&) {} // Pass by const reference

int main() {
// Error: const temporary created by f():
//! g1(f());
// OK: g2 takes a const reference:
g2(f());
}

Algunos autores dicen que todo en C se pasa por valor, ya que cuando se pasa un puntero se hace también
una copia (de modo que el puntero se pasa por valor). En cualquier caso, hacer esta precisión puede, en realidad,
confundir la cuestión.
f() retorna un objeto de la clase X por valor. Esto significa que cuando tome el valor de retorno y lo pase
inmediatamente a otra función como en las llamadas a g1() y g2(), se crea un temporario y los temporarios
son siempre constantes. Por eso, la llamada a g1() es un error pues g1() no acepta una referencia constante,
mientras que la llamada a g2() si es correcta.

8.4. Clases
Esta sección muesta la forma en la que se puede usar el especficador const con las clases. Puede ser intere-
sante crear una constante local a una clase para usarla en expresiones constantes que serán evaluadas en tiempo
de compilación. Sin embargo, el significado del especificador const es diferente para las clases 1 , de modo que
debe comprender la opciones adecuadas para crear miembros constantes en una clase.
También se puede hacer que un objeto completo sea constante (y como se ha visto, el compilador siempre
hace constantes los objetos temporarios). Pero preservar la consistencia de un objeto constante es más complicado.
El compilador puede asegurar la consistencia de las variables de los tipos del lenguaje pero no puede vigilar la
complejidad de una clase. Para garantizar dicha consistencia se emplean las funciones miembro constantes; que
son las únicas que un objeto constante puede invocar.

8.4.1. const en las clases
Uno de los lugares donde interesa usar const es para expresiones constantes dentro de las clases. El ejemplo
típico es cuando se define un vector en una clase y se quiere usar const en lugar de #define para establecer el
tamaño del vector y para usarlo al calcular datos concernientes al vector. El tamaño del vector es algo que desea
mantener oculto en la clase, así que si usa un nombre como size, por ejemplo, se podría usar el mismo nombre
en otra clase sin que ocurra un conflicto. El preprocesador trata todos los #define de forma global a partir del
punto donde se definen, algo que const permite corregir de forma adecuada consiguiendo el efecto deseado.
Se podría pensar que la elección lógica es colocar una constante dentro de la clase. Esto no produce el resultado
esperado. Dentro de una clase const recupera un poco su significado en C. Asigna espacio de almacenamiento
para cada variable y representa un valor que es inicializado y ya no se puede cambiar. El uso de una constante
dentro de una clase significa “Esto es constante durante la vida del objeto”. Por otra parte, en cada objeto la
constante puede contener un valor diferente.
Por eso, cuando crea una constante ordinaria (no estática) dentro de una clase, no puede darle un valor inicial.
Esta inicialización debe ocurrir en el constructor. Como la constante se debe inicializar en el punto en que se crea,
en el cuerpo del constructor la constante debe estar ya inicializada. De otro modo, le quedaría la opción de esperar
1 Nota del traductor: Esto se conoce como polisemia del lenguaje

222

8.4. Clases

hasta algún punto posterior en el constructor, lo que significaria que la constante no tendría valor por un momento.
Y nada impediría cambiar el valor de la constante en varios sitios del constructor.

La lista de inicialización del constructor.
Un punto especial de inicialización se llama “lista de inicialización del constructor” y fue pensada en un
principio para su uso en herencia (tratada en el [FIXMEcapítulo 14]). La lista de inicialización del constructor
(que como su nombre indica, sólo aparece en la definición del constructor) es una lista de llamadas a constructores
que aparece después de la lista de argumentos del constructor y antes de abrir la llave del cuerpo del constructor.
Se hace así para recordarle que las inicialización de la lista sucede antes de ejecutarse el constructor. Ese es el lugar
donde poner las inicializaciones de todas las constantes de la clase. El modo apropiado para colocar las constantes
en una clase se muestra a continuación:

//: C08:ConstInitialization.cpp
// Initializing const in classes
#include <iostream>

class Fred {
const int size;
public:
Fred(int sz);
void print();
};

Fred::Fred(int sz) : size(sz) {}
void Fred::print() { cout << size << endl; }

int main() {
Fred a(1), b(2), c(3);
a.print(), b.print(), c.print();
}

El aspecto de la lista de inicialización del constructor mostrada arriba puede crear confución al principio porque
no es usual tratar los tipos del lenguaje como si tuvieran constructores.

Constructores para los tipos del lenguaje
Durante el desarrollo del lenguaje se puso más esfuerzo en hacer que los tipos definidos por el programador se
pareciesen a los tipos del lenguaje, pero a veces, cuando se vió útil se hizo que los tipos predefinidos (built-in se
pareciesen a los definidos por el programador. En la lista de inicialización del constructor, puede tratar a los tipos
del lenguaje como si tuvieran un constructor, como aquí:

//: C08:BuiltInTypeConstructors.cpp
#include <iostream>

class B {
int i;
public:
B(int ii);
void print();
};

223


B::B(int ii) : i(ii) {}
void B::print() { cout << i << endl; }

int main() {
B a(1), b(2);
float pi(3.14159);
a.print(); b.print();
cout << pi << endl;
}

Esto es especialmente crítico cuando se inicializan atributos constantes porque se deben inicializar antes de
entrar en el cuerpo de la función. Tiene sentido extender este “constructor” para los tipos del lenguaje (que
simplemente significan asignación) al caso general que es por lo que la definición float funciona en el código
anterior. A menudo es útil encapsular un tipo del lenguaje en una clase para garantizar la inicialización con el
constructor. Por ejemplo, aquí hay una clase entero:

//: C08:EncapsulatingTypes.cpp
#include <iostream>

class Integer {
int i;
public:
Integer(int ii = 0);
void print();
};

Integer::Integer(int ii) : i(ii) {}
void Integer::print() { cout << i << ’ ’; }

int main() {
Integer i[100];
for(int j = 0; j < 100; j++)
i[j].print();
}

El vector de enteros declarado en main() se inicializa automaticamente a cero. Esta inicialización no es
necesariamente más costosa que un bucle for o memset(). Muchos compiladores lo optimizan fácilmente
como un proceso muy rápido.

8.4.2. Las constantes en tiempo de compilación dentro de las clases.
El uso anterior de const es interesante y probablemente útil en muchos casos, pero no resuelve el programa
original de “como hacer una constante en tiempo de compilación dentro de una clase”. La respuesta requiere
del uso de un especificador adicional que se explicará completamente en el [FIXME:capítulo 10]: static. El
especificador static, en esta situación significa “hay sólo una instancia a pesar de que se creen varios objetos
de la clase” que es precisamente lo que se necesita: un atributo de clase que es constante, y que no cambia de un
objeto a otro de la misma clase. Por eso, una static const de un tipo del lenguaje se puede tratar como una
constante en tiempo de compilación.
Hay un aspecto de static const cuando se usa dentro de clases que es un tanto inusual: se debe indicar
el valor inicial en el punto de la definición de la static const. Esto sólo ocurre con static const y
no funciona en otras situaciones porque todos lo otros atributos deben inicializarse en el constructor o en otras
funciones miembro.

224

8.4. Clases

A continuación aparece un ejemplo que muestra la creación y uso de una static const llamada size en
una clase que representa una pila de punteros a cadenas.2

//: C08:StringStack.cpp
// Using static const to create a
// compile-time constant inside a class
#include <string>
#include <iostream>

class StringStack {
static const int size = 100;
const string* stack[size];
int index;
public:
StringStack();
void push(const string* s);
const string* pop();
};

StringStack::StringStack() : index(0) {
memset(stack, 0, size * sizeof(string*));
}

void StringStack::push(const string* s) {
if(index < size)
stack[index++] = s;
}

const string* StringStack::pop() {
if(index > 0) {
const string* rv = stack[--index];
stack[index] = 0;
return rv;
}
return 0;
}

string iceCream[] = {
"pralines & cream",
"fudge ripple",
"jamocha almond fudge",
"wild mountain blackberry",
"raspberry sorbet",
"lemon swirl",
"rocky road",
"deep chocolate fudge"
};

const int iCsz =
sizeof iceCream / sizeof *iceCream;

int main() {
StringStack ss;
for(int i = 0; i < iCsz; i++)
ss.push(&iceCream[i]);
const string* cp;
while((cp = ss.pop()) != 0)
cout << *cp << endl;
2 Al termino de este libro, no todos los compiladores permiten esta característica.

225


}

Como size se usa para determinar el tamaño del vector stack, es adecuado usar una constante en tiempo de
compilación, pero que queda oculta dentro de la clase.
Conste que push() toma un const string* como argumento, pop() retorna un const string* y Stri-
ngStack contiene const string*. Si no fuera así, no podría usar una StringStack para contener los punteros de
icecream. En cualquier caso, también impide hacer algo que cambie los objetos contenidos en StringStack.
Por supuesto, todos los contenedores no están diseñados con esta restricción.

El enumerado en codigo antiguo
En versiones antiguas de C++ el tipo static const no se permitía dentro de las clases. Esto hacía que c-
onst no pudiese usarse para expresiones constantes dentro de clases. Pero muchos programadores lo conseguian
con una solución típica (normalmente conocida como “enum hack”) que consiste en usar el tipo enum sin etiqueta
y sin instancias. Una enumeración debe tener establecidos sus valores en tiempo de compilación, es local a una
clase y sus valores están disponibles para expresiones constantes. Por eso, es común ver código como:

//: C08:EnumHack.cpp
#include <iostream>

class Bunch {
enum { size = 1000 };
int i[size];
};

int main() {
cout << "sizeof(Bunch) = " << sizeof(Bunch)
<< ", sizeof(i[1000]) = "
<< sizeof(int[1000]) << endl;
}

Este uso de enum garantiza que no se ocupa almacenamiento en el objeto, y que todos los símbolos deﬁnidos
en la enumeración se evaluan en tiempo de compilación. Además se puede establecer explícitamente el valor de
los símbolos:

enum { one = 1, two = 2, three };

utilizando el tipo enum, el compilador continuará contando a partir del último valor, así que el símbolo three
tendrá un valor 3.
En el ejemplo StringStack anterior, la línea:

static const int size = 100;

podriá sustituirse por:

enum { size = 100 };

Aunque es fácil ver esta tícnica en código correcto, el uso de static const fue añadido al lenguaje pre-
cisamente para resolver este problema. En todo caso, no existe ninguna razón abrumadora por la que deba usar

226

8.4. Clases

static const en lugar de enum, y en este libro se utiliza enum porque hay más compiladores que le dan
soporte en el momento en el momento en que se escribió este libro.

8.4.3. Objetos y métodos constantes
Las funciones miembro (métodos) se pueden hacer constantes. ¿Qué significa esto?. Para entenderlo, primero
debe comprender el concepto de objeto constante.
Un objeto constante se define del mismo modo para un tipo definido por el usuario que para un tipo del lenguaje.
Por ejemplo:

const int i = 1;
const blob b(2);

Aquí, b es un objeto constante de tipo blob, su constructor se llama con un 2 como argumento. Para que el
compilador imponga que el objeto sea constante, debe asegurar que el objeto no tiene atributos que vayan a cambiar
durante el tiempo de vida del objeto. Puede asegurar fácilmente que los atributos no públicos no sean modificables,
pero. ¿Cómo puede saber que métodos cambiarán los atributos y cuales son seguros para un objeto constante?
Si declara un método como constante, le está diciendo que la función puede ser invocada por un objeto con-
stante. Un método que no se declara constante se trata como uno que puede modificar los atributos del objeto, y el
compilador no permitirá que un objeto constante lo utilice.
Pero la cosa no acaba ahí. Sólo porque una función afirme ser const no garantiza que actuará del modo
correcto, de modo que el compilador fuerza que en la definición del método se reitere el especificador const
(la palabra const se convierte en parte del nombre de la función, así que tanto el compilador como el enlazador
comprobarán que no se viole la [FIXME:constancia]). De este modo, si durante la definición de la función se
modifica algún miembro o se llama algún método no constante, el compilador emitirá un mensaje de error. Por
eso, está garantizado que los miembros que declare const se comportarán del modo esperado.
Para comprender la sintaxis para declarar métodos constantes, primero debe recordar que colocar const
delante de la declaración del método indica que el valor de retorno es constante, así que no produce el efecto
deseado. Lo que hay que hacer es colocar el especificador const después de la lista de argumentos. Por ejemplo:

//: C08:ConstMember.cpp
class X {
int i;
public:
X(int ii);
int f() const;
};

X::X(int ii) : i(ii) {}
int X::f() const { return i; }

int main() {
X x1(10);
const X x2(20);
x1.f();
x2.f();
}

La palabra const debe incluirse tando en la declaración como en la definición del método o de otro modo
el compilador asumirá que es un método diferente. Como f() es un método constante, si intenta modificar i de
alguna forma o llamar a otro método que no sea constante, el compilador informará de un error.
Puede ver que un miembro constante puede llamarse tanto desde objetos constantes como desde no constantes

227


de forma segura. Por ello, debe saber que esa es la forma más general para un método (a causa de esto, el hecho de
que los métodos no sean const por defecto resulta desafortunado). Un método que no modiﬁca ningún atributo
se debería escribir como constante y así se podría usar desde objetos constantes.
Aquí se muestra un ejemplo que compara métodos const y métodos ordinarios:

//: C08:Quoter.cpp
// Random quote selection
#include <iostream>
#include <cstdlib> // Random number generator
#include <ctime> // To seed random generator

class Quoter {
int lastquote;
public:
Quoter();
int lastQuote() const;
const char* quote();
};

Quoter::Quoter(){
lastquote = -1;
srand(time(0)); // Seed random number generator
}

int Quoter::lastQuote() const {
return lastquote;
}

const char* Quoter::quote() {
static const char* quotes[] = {
"Are we having fun yet?",
"Doctors always know best",
"Is it ... Atomic?",
"Fear is obscene",
"There is no scientific evidence "
"to support the idea "
"that life is serious",
"Things that make us happy, make us wise",
};
const int qsize = sizeof quotes/sizeof *quotes;
int qnum = rand() % qsize;
while(lastquote >= 0 && qnum == lastquote)
qnum = rand() % qsize;
return quotes[lastquote = qnum];
}

int main() {
Quoter q;
const Quoter cq;
cq.lastQuote(); // OK
//! cq.quote(); // Not OK; non const function
for(int i = 0; i < 20; i++)
cout << q.quote() << endl;
}

Ni los constructores ni los destructores pueden ser métodos constantes porque prácticamente siempre realizarn
alguna modiﬁcación en el objeto durante la inicialización o la terminación. El miembro quote() tampoco puede

228

8.4. Clases

ser constante porque modifica el atributo lastquote (ver la sentencia de retorno). Por otra parte lastQuote-
() no hace modificaciones y por eso puede ser const y puede ser llamado de forma segura por el objeto constante
cq.

FIXME mutable: bitwise vs. logical const
¿Qué ocurre si quiere crear un método constante, pero necesita cambiar algún atributo del objeto? Esto se
aplica a veces a la diferencia entre constante bitwise y constante lógica (llamado también constante memberwise
). Constante bitwise significa que todos los bits del objeto son permanentes, así que la imagen de bits del objeto
nunca cambia. Constante lógica significa que, aunque el objeto completo es conceptualmente constante puede
haber cambios en un member-by-member basis. Si se informa al compilador que un objeto es constante, cuidará
celosamente el objeto para asegurar constancia bitwise. Para conseguir constancia lógica, hay dos formas de
cambiar los atributos con un método constante.
La primera solución es la tradicional y se llama constacia casting away. Esto se hace de un modo bastante raro.
Se toma this (la palabra que inidica la dirección del objeto actual) y se moldea el puntero a un puntero a objeto
de la clase actual. Parece que this ya es un puntero válido. Sin embargo, dentro de un método const, this es
en realidad un puntero constante, así que moldeándolo a un puntero ordinario se elimina la constancia del objeto
para esta operación. Aquí hay un ejemplo:

//: C08:Castaway.cpp
// "Casting away" constness

class Y {
int i;
public:
Y();
void f() const;
};

Y::Y() { i = 0; }

void Y::f() const {
//! i++; // Error -- const member function
((Y*)this)->i++; // OK: cast away const-ness
// Better: use C++ explicit cast syntax:
(const_cast<Y*>(this))->i++;
}

int main() {
const Y yy;
yy.f(); // Actually changes it!
}

Esta aproximación funciona y puede verse en código correcto, pero no es la técnica ideal. El problema es que
esta falta de constancia está oculta en la definición de un método y no hay ningún indicio en la interface de la clase
que haga sospechar que ese dato se modifica a menos que puede accederse al código fuente (buscando el molde).
Para poner todo al descubierto se debe usar la palabra mutable en la declaración de la clase para indicar que un
atributo determinado se puede cambiar aún perteneciendo a un objeto constante.

//: C08:Mutable.cpp
// The "mutable" keyword

229


class Z {
int i;
mutable int j;
public:
Z();
void f() const;
};

Z::Z() : i(0), j(0) {}

void Z::f() const {
//! i++; // Error -- const member function
j++; // OK: mutable
}

int main() {
const Z zz;
zz.f(); // Actually changes it!
}

De este modo el usuario de la clase puede ver en la declaración que miembros tienen posibilidad de ser modi-
ficados por un método.
Si un objeto se define como constante es un candidato para ser almacenado en memoriar de sólo lectura (ROM),
que a menudo es una consideración importante en programación de sistemas empotrados. Para conseguirlo no es
suficiente con que el objeto sea constante, los requisitos son mucha más estrictos. Por supuesto, el objeto debe ser
constante bitwise. Eso es fácil de comprobar si la constancia lógica se implementa mediante el uso de mutable,
pero probablemente el compilador no podrá detectarlo si se utiliza la técnica del moldeado dentro de un método
constante. En resumen:

• La clase o estructura no puede tener constructores o destructor definidos por el usuario.

• No pueden ser clases base (tratado en el capitulo 14) u objetos miembro con constructores o destructor
definidos por el usuario.

El efecto de una operación de escritura en una parte del objeto constante de un tipo ROMable no está definido.
Aunque un objeto pueda ser colocado en ROM de forma conveniente, no todos lo requieren.

8.5. Volatile
La sintaxis de volatile es idéntica a la de const, pero volatile significa “Este dato puede cambiar sin
que el compilador sea informado de ello”. De algún modo, el entorno modifica el dato (posiblemente mediante
multitarea, multihilo o interrupciones), y volatile indica la compilador que no haga suposiciones sobre el dato,
especialmente durante la optimización.
Si el compilador dice “Yo guardé este dato en un registro anteriormente, y no he tocado ese registro”, normal-
mente no necesitará leer el dato de nuevo desde memoria. Pero si es volatile, el compilador no debe hacer esa
suposición porque el dato puede haber cambiado a causa de otro proceso, y debe releer el dato en vez de optimizar
el código (dicha optimización consiste en eliminar la lectura redundante que se hace normalmente).
Pueden crearse objetos volatile usando la misma sintaxis que se usa para crear objetos constantes. También
puede crearse objetos volatile constantes que no pueden cambiarse por el programador cliente pero se pueden
modificar por una entidad exterior al programa. Aquí se muestra un ejemplo que representa una clase asociada con
algún elemento físico de comunicación.

//: C08:Volatile.cpp

230

8.6. Resumen

// The volatile keyword

class Comm {
const volatile unsigned char byte;
volatile unsigned char flag;
enum { bufsize = 100 };
unsigned char buf[bufsize];
int index;
public:
Comm();
void isr() volatile;
char read(int index) const;
};

Comm::Comm() : index(0), byte(0), flag(0) {}

// Only a demo; won’t actually work
// as an interrupt service routine:
void Comm::isr() volatile {
flag = 0;
buf[index++] = byte;
// Wrap to beginning of buffer:
if(index >= bufsize) index = 0;
}

char Comm::read(int index) const {
if(index < 0 || index >= bufsize)
return 0;
return buf[index];
}

int main() {
volatile Comm Port;
Port.isr(); // OK
//! Port.read(0); // Error, read() not volatile
}

Como ocurre con const, se puede usar volatile para los atributos de la clase, los métodos y para los
objetos en si mismos. Sólo puede llamar a métodos volatile desde objetos volatile.
La razón por la que isr() no se puede usar como una rutina de servicio de interrupción (ISR) es que en un
método, la dirección del objeto actual (this) debe pasarse secretamente, y una ISR no requiere argumentos. Para
resolver este problema se puede hace que el método isr() sea un método de clase (static), un asunto que se
trata en el [FIXME:capitulo 10].
La sintaxis de volatile es idéntica a la de const, así que por eso se suelen tratar juntos. Cuando se usan
combinados se conocen como cuantiﬁcador c-v (const-volatile).

8.6. Resumen
La palabra const permite la posibilidad de deﬁnir objetos, argumentos de funciones, valores de retorno y
métodos y elimina el uso de constantes simbólicas para la sustitución de valores del preprocesador sin perder sus
ventajas. Todo ello ofrece una forma adicional de comprobación de tipos y seguridad en la programación. El uso
de la llamada “constancia exacta” (const correctness) es decir, el uso de const en todo lugar donde sea posible,
puede ser un salvavidas para muchos proyectos.
Aunque ignore a const y continue usando el estilo tradicional de C, const existe para ayudarle. El
[FIXME:capitulo 11] utiliza las referencias extensamente, y se verá más sobre la importancia del uso de con-
st con los argumentos de funciones.

231


8.7. Ejercicios

1. Crear 3 valores enteros constantes, después sumarlos todos para producir un valor que determine el tamaño
en la definición de un vector. Intentar compilar el mismo código en C y ver que sucede (generalmente se
puede forzar al compilador de C++ para que funcione como un compilador de C utilizando alguna opción
de linea de comandos)

2. Probar que los compiladores de C y C++ realmente tratan las constantes de modo diferente. Crear una
constante global y usarla en una expresión global constante, compilar dicho código en C y C++.

3. Crear definiciones constantes para todos los tipos del lenguaje y sus variantes. Usarlos en expresiones con
otras constantes para hacer definiciones de constantes nuevas. Comprobar que compilan correctamente.

4. Crear una definición de constante en un archivo de cabecera, incluir dicho archivo en dos archivos .cpp,
compilarlos y enlazarlos con el compilador de C++. No deberian ocurrir errores. Ahora intentar el mismo
experimento con el compilador de C.

5. Crear una constante cuyo valor se determine en tiempo de ejecución leyendo la hora en que comienza la
ejecución del programa (se puede usar <ctime>). Después, en el programa, intentar leer un segundo valor
de hora, alamacenarlo en la constante y ver que sucede.

6. Crear un vector de caracteres constante, después intentar cambiar uno de los caracteres.

7. Crear una declaración de constante extern en un fichero y poner un main() en el que se imprima el valor
de dicha constante. Crear una definición de constante extern en un segundo fichero, compilar y enlazar
los dos ficheros.

8. Definir dos punteros a const long utilizando las dos formas de definición. Apuntar con uno de ellos a un
vector de long. Demostrar que se puede incrementar o decrementar el puntero, pero no se puede cambiar el
valor de lo que apunta.

9. Definir un puntero constante a double, y apuntar con él a un vector de double. Demostrar que se puede
cambiar lo que apunta el puntero pero no se puede incrementar ni decrementar el puntero.

10. Definir un puntero constante a objeto constante. Probar que solamente se puede leer el valor de lo que apunta
el puntero, pero no se puede cambiar el puntero ni lo que apunta.

11. Eliminar el comentario de la linea erronea en PointerAssignemt.cpp para ver que mensaje de error
muestra el compilador.

12. Crear un literal de cadena y un puntero que apunte al comienzo del literal. Ahora, usar el puntero para
modificar los elementos del vector, ¿Informa el compilador de algún error? ¿Debería? Si no lo hace, ¿Porqué
piensa que puede ser?

13. Crear una función que tome un argumento por valor como constante, después intentar cambiar el argumento
en el cuerpo de la función.

14. Crear una función que tome un float por valor. Dentro de la función vincular el argumento a un const float&
y usar dicha referencia para asegurar que el argumento no se modifique.

15. Modificar ConstReturnValues.cpp eliminando los comentarios en las líneas erroneas una cada vez
para ver que mensajes de error muestra el compilador.

16. Modificar ConsPointer.cpp eliminando los comentarios en las líneas erroneas para ver que mensajes
de error muestra el compilador.

17. Hacer una nueva versión de ConstPointer.cpp llamada ConstReference.cpp que demuestre el
funcionamiento con referencias en lugar de con punteros. (quizá necesite consultar el [FIXME:capítulo 11]).

18. Modificar ConstTemporary.cpp eliminando el comentario en la línea erronea para ver el mensaje de
error que muestra el compilador.

232

8.7. Ejercicios

19. Crear una clase que contenga un float constante y otro no constante. Inicializarlos usando la lista de inicial-
ización del constructor.

20. Crear una clase llamada MyString que contenga una cadena y tenga un constructor que inicialice la cadena
y un método print(). Modificar StringStack.cpp para que maneje objetos MyString y main()
para que los imprima.
21. Crear una clase que contenga un atributo constante que se inicialice en la lista de inicialización del construc-
tor y una enumeración no etiquetada que se use para determinar el tamaño de un vector.

22. Eliminar el especificador const en la definición del método de ConstMember.cpp, pero dejar el de la
declaración para ver que mensaje de error muestra el compilador.
23. Crear una clase con un método constante y otro ordinario. Crear un objeto constante y otro no constante de
esa clase e intentar invocar ambos métodos desde ambos objetos.

24. Crear una clase con un método constante y otro ordinario. Interntar llamar al método ordinario esde el
método constante para ver que mensaje de error muestra el compilador.
25. Eliminar el comentario de la línea erronea en mutable.cpp para ver el mensaje de error que muestra el
compilador.
26. Modificar Quoter.cpp haciendo que quote() sea un método constante y lastquote sea mutable.

27. Crear una clase con un atributo volatile. Crear métodos volatile y no volatile que modifiquen el
atributo volatile y ver que dice el compilador. Crear objetos volatile y no volatile de esa clase
e intentar llamar a ambos métodos para comprobar si funciona correctamente y ver que mensajes de error
muestra el compilador en caso contrario.

28. Crear una clase llamada bird que pueda ejecutar fly() y una clase rock que no pueda. Crear un objeto
rock, tomar su dirección y asignar a un void*. Ahora tomar el void*, asignarlo a un bird* (debe usar un
molde) y llamar a fly() a través de dicho puntero. ¿Esto es posible porque la caracteristica de C que
permite asignar a un void* (sin un molde) es un agujero del lenguaje, que no debería propagarse a C++?

233

9: Funciones inline
Una de las características más importantes que C++ hereda de C es la eficiencia.
Si la eficiencia de C++ fuese dramáticamente menor que la de C, podría haber un
contingente significativo de programadores que no podrían justificar su uso.
En C, una de las maneras de preservar la eficiencia es mediante el uso de macros, lo que permite hacer lo que
parece una llamada a una función sin la cabecera de llamada a la función normal. La macro está implementada
con el preprocesador en vez del propio compilador, y el preprocesador reemplaza todas las llamadas a macros
directamente con el código de la macro, de manera que no hay que complicarse pasando argumentos, escribiendo
código de ensamblador para CALL, retornando argumentos ni implementando código ensamblador para el RETU-
RN. Todo el trabajo está implementado por el preprocesador, de manera que se tiene la coherencia y legibilidad de
una llamada a una función pero sin ningún coste por ello.
Hay dos problemas respecto del uso del preprocesador con macros en C++. La primera también existe en C:
una macro parece una llamada a función, pero no siempre actúa como tal. Esto puede acarrear dificultades para
encontrar errores. El segundo problema es específico de C++: el preprocesador no tiene permisos para acceder a la
información de los miembros de una clase. Esto significa que las macros de preprocesador no pueden usarse como
métodos de una clase.
Para mantener la eficiencia del uso del preprocesador con macros pero añadiendo la seguridad y la semántica
de ámbito de verdaderas funciones en las clases. C++ tiene las funciones inline. En este capítulo, veremos los
problemas del uso de las maros de preprocesador en C++, como se resuelven estos problemas con funciones inline,
y las directrices e incursiones en la forma en que trabajan las funciones inline.

9.1. Los peligros del preprocesador
La clave de los problemas con las macros de preprocesador radica en que puedes caer en el error de pensar que
el comportamiento del preprocesador el igual que el del compilador. Por supuesto, la intención era que una macro
se viera y actuara como una llamada a una función, de modo que es muy fácil caer en este error. Las dificultades
comienzan cuando las diferencias subyacentes aparecen.
Consideremos un sencillo ejemplo:

#define F (x) (x + 1)

Ahora, si hacemos una llamada a F de esta manera:

F(1)

El preprocesador la expande de manera inexperada esto:

(x) (x + 1) (1)

El problema ocurre a causa del espacio entre F y su paréntesis de apertura en la definición de la macro. Cuando
el espacio es eliminado en el código de la macro, de hecho puedes llamar a la función con el espacio incluido.

235

Capítulo 9. Funciones inline

F (1)

Y se expanderá de manera correcta a lo siguiente:

(1 + 1)

El ejemplo anterior es un poco trivial y el problema es demasiado evidente. Las dificultades reales ocurren
cuando se usan expresiones como argumentos en llamadas a macros.
Hay dos problemas. El primero es que las expresiones se expandirían dentro de la macro de modo que la
evaluación resultante es diferente a lo que se espera. Por ejemplo:

#define FLOOR(x,b) x> b?0:1

Ahora, si usamos expresiones como argumentos:

if (FLOOR(a & 0x0f, 0x07)) // ...

La macro se expandiría a:

if (a & 0x0f >= 0x07 ? 0 : 1)

La precedencia del & es menor que la del >=, de modo que la evaluación de la macro te sorprenderá. Una vez
hayas descubierto el problema, puedes solucionarlo insertando paréntesis a todo lo que hay dentro de la definición
de la macro. (Este es un buen metodo a seguir cuando definimos macros de preprocesador), entonces:

#define FLOOR(x,b) ((x) >= (b) ? 0 : 1)

De cualquier manera, descubrir el problema puede ser difícil, y no lo darás con él hasta después de haber dado
por sentado el comportamiento de la macro en si misma. En la versión sin paréntesis de la macro anterior, la
mayoría de las expresiones van a actuar de manera correcta a causa de la precedencia de >=, la cual es menor que
la mayoría de los operadores como +, /, --, e incluso los operadores de desplazamiento. Por lo que puedes pensar
facilmente que funciona con todas las expresiones, incluyendo aquellas que empleen operadores logicos a nivel de
bit.
El problema anterior puede solucionarse programando cuidadosamente: poner entre paréntesis todo lo que esté
definido dentro de una macro. De todos modos el segundo problema es más sutil. Al contrario de una función
normal, cada vez que usas argumentos en una macro, dicho argumento es evaluado. Mientras la macro sea llamada
solo con variables corrientes, esta evaluacón es benigna, pero si la evaluación de un argumento tiene efectos
secundarios, entonces los resultados pueden ser inesperados y definitivamente no imitaran el comportamiento de
una función.
Por ejemplo, esta macro determina si un argumento entra dentro de cierto rango:

#define BAND(x) (((x)>5 && (x)>10) ? (x) : 0)

Mientras uses un argumento "ordinario", la macro trabajará de manera bastante similar a una función real. Pero
en cuanto te relajes y comiences a creer que realmente es una función, comenzarán los problemas. Entonces:

//: C09:MacroSideEffects.cpp

236

9.1. Los peligros del preprocesador

#include <fstream>

#define BAND(x) (((x)>5 && (x)<10) ? (x) : 0)

int main() {
ofstream out("macro.out");
assure(out, "macro.out");
for(int i = 4; i < 11; i++) {
int a = i;
out << "a = " << a << endl << ’t’;
out << "BAND(++a)=" << BAND(++a) << endl;
out << "t a = " << a << endl;
}
}

Observa el uso de carácteres en mayúscula en el nombre de la macro. Este es un buen recurso ya que le advierte
al lector que esto es una macro y no una función, entonces si hay algún problema, esto actúa como recordatorio.
A continuación se muestra la salida producida por el programa, que no es para nada lo que se esperaría de una
auténtica función:

a = 4
BAND(++a)=0
a - 5
a - 5
BAND(++a)=8
a - 8
a = 6
BAND(++a)-9
a = 9
a = /
BAND(++a)=10
a = 10
a = 8
BAND(++a)-0
a = 10
a - 9
BAND(++a)=0
a = 11
a = 10
BAND(++a)=0
a = 12

Cuando a es cuatro, sólo ocurre la primera parte de la condición, de modo que la expresión es evaluada sólo
una vez, y el efecto resultante de la llamada a la macro es que a será 5, que es lo que se esperaría de una llamada
a función normal en la misma situación. De todos modos, cuando el numero está dentro del rango, se evalúan
ambas condiciones, lo que da como resultado un tercer incremento. Una vez que el número se sale del rango,
ambas condiciones siguen siendo evaluadas de manera que se obtienen dos incrementos. Los efectos colaterales
son distintos, dependiendo del argumento.
Este no es desde luego el comportamiento que se quiere de una macro que se parece a una llamada a función.
En este caso, la solución obviamente es hacer una autentica función, lo que de hecho implica la cabecera extra y
puede reducir la eﬁciencia si se llama demasiado a esa función. Desafortunadamente, el problema no siempre será
tan obvio, y sin saberlo. puedes estar utilizando una librería que contiene funciones y macros juntas, de modo que
un problema como este puede esconder errores difíciles de encontrar. Por ejemplo, la macro putc() en cstdio
puede llegar a evaluar dos veces su segundo argumento. Esto está especiﬁcado en el Estándar C. Además, la
implementación descuidada de toupper() como una macro puede llegar a evaluar el argumento más de una vez,
lo que dará resultados inesperados con

237


toupper(*p++)

. [45]

9.1.1. Macros y acceso
Por supuesto, una programación limpia y el uso de macros de preprocesador es requerido con C, y podríamos
hacer lo mismo en C++ si no fuese por un problema: una macro no posee el concepto del alcance requerido con
funciones miembro. El preprocesador simplemente hace substitución de texto, de modo que no puedes hacer algo
como:

class X{
int i;
public:
#define VAL(X::i) // Error

ni nada que se le acerce. En adición, no habrá ninguna indicación del objeto al que te estes refiriendo. Sim-
plemente no hay ninguna forma de expresar el alcance a una clase en una macro. No habiendo ninguna alternativa
diferente a macros de preprocesador, los programadores se sentirán tentados de hacer alguno miembros de datos
públicos por el bien de la eficiencia, así exponiendo la implementación subyacente y previniendo cambios en esa
implementación, tanto como eliminando la protección que provee el tipo private.

9.2. Funciones inline
Al resolver el problema que había en C++ con las macros cuando acceden a miembros de clases privada,
todos los problemas asociados con las macros de preprocesador fueron eliminados. Esto se ha hecho aplicando el
concepto de macros bajo el control del compilador al cual pertenecen. C++ implementa la macro como una función
inline, lo que es una función real en todo sentido. Todo comportamiento esperado de una función ordinaria, es
obtenido de una función inline. La única diferencia es que una función inline se expande en el mismo sitio, como
una macro de preprocesador, de modo que la cabecera de una llamada a función es eliminada. Así no deberías usar
macros (casi) nunca, solo funciones inline.
Cualquier función definida en el cuerpo de una clase es automaticamente inline, pero tambien puedes hacer
una funcion inline que no esté dentro del cuerpo de una clase, precediéndola con la palabra clave inline. De todos
modos, para que esto tenga algun efecto, debes incluir el cuerpo de la función con la declaración, de otro modo el
compilador tratará esta función como una declaración de una función ordinaria. Así:

inline int plusOne(int x);

no tiene ningun otro efecto que declarar la función (que puede o no tomar una definición inline en algún
momento). El mejor aproximamiento se da cuando se provee el cuerpo de la función inmediatamente después de
declararla:

inline int plusOne(int x) { return ++x; }

Observe que el compilador revisará (como siempre lo hace), el uso apropiado de la lista de argumentos de la
función y del retorno de valor (haciendo cualquier conversión necesaria), algo que el preprocesador es incapaz de
hacer. Además, si intentas escribir lo anterior como una macro de preprocesador, obtendrás un efecto no deseado.
Casi siempre querrá poner las funciones inline en un fichero de cabecera. Cuando el compilado ve una definción
como esa pone el tipo de la función (la firma combinada con el valor de retorno) y el cuerpo de la función en su
tabla de símbolos. Cuando use la función, el compilador se asegura de que la llamada es correcta y el valor de
retorno se está usando correctamente, y entonces sustituye el cuerpo de la función por la llamada a la función, y de
ese modo elemina la sobrecarga. El código inline ocupa espacio, pero si la función es pequeña, realmente ocupará
menos espacio que el código generado para una llamada a una función ordinaria (colocando los argumentos en la

238


pila y haciendo el CALL)
Una función inline en un fichero de cabecera tiene un estado especial, dado que debe incluir el fichero de
cabecera que contiene la función y su definición en cada fichero en donde se use la función, pero eso no provoca
un error de definición múltiple (sin embargo, la definición debe ser idéntica en todos los sitios en los que se incluya
la función inline).

9.2.1. inline dentro de clases
Para definir una función inline, debe anteponer la palabra clave inline al nombre de la función en el momento
de definirla. Sin embargo, eso no es necesario dentro cuando se define dentro de una clase. Cualquier función que
defina dentro de una clase es inline automáticamente. Por ejemplo:

//: C09:Inline.cpp
// Inlines inside classes
#include <iostream>
#include <string>

class Point {
int i, j, k;
public:
Point(): i(0), j(0), k(0) {}
Point(int ii, int jj, int kk)
: i(ii), j(jj), k(kk) {}
void print(const string& msg = "") const {
if(msg.size() != 0) cout << msg << endl;
cout << "i = " << i << ", "
<< "j = " << j << ", "
<< "k = " << k << endl;
}
};

int main() {
Point p, q(1,2,3);
p.print("value of p");
q.print("value of q");
}

Aquí, los dos constructores y la función print() son inline por defecto. Notar el hecho de usar funciones
inline es transparente en main(), y así debe ser. El comportamiento lógico de una función debe ser idéntico
aunque sea inline (de otro modo su compilador no funciona). La única diferencia visible es el rendimiento.
Por supuesto, la tentación es usar declaraciones inline en cualquier parte dentro de la case porque ahorran el
paso extra de hacer una definición de método externa. Sin embargo, debe tener presente, que la idea de una inline es
dar al compilador mejores oportunidades de optimización. Pero si declara inline una función grande provocará que
el código se duplique allí donde se llame la función, produciendo código [FIXME:bloat] que anulará el beneficio
de velocidad obtenido (la única manera de descubrir los efectos del uso de inline en su programa con su compilador
es experimentar).

9.2.2. Funciones de acceso
Uno de los usos más importantes de inline dentro de clases son las funciones de acceso. Se trata de pequeñas
funciones que le permiten leer o cambiar parte del estado de un objeto, es decir, un o varias variables interanas. La
razón por la que la inline es tan importante para las funciones de acceso se puede ver en el siguente ejemplo:

239


//: C09:Access.cpp
// Inline access functions

class Access {
int i;
public:
int read() const { return i; }
void set(int ii) { i = ii; }
};

int main() {
Access A;
A.set(100);
int x = A.read();
}

Aquí, el usuario de la clase nunca tiene contacto directo con las variables de estado internas a la clase, y
pueden mantenerse como privadas, bajo el control del diseñador de la clase. Todo el acceso a los atributos se
puede controlar a través de los métodos de la interfaz. Además, el acceso es notablemente eficiente. Considere
read(), por ejemplo. Sin inline, el código generado para la llamada a read() podría incluir colocarla en la pila
y ejecutar la llamada CALL de ensamblador. En la mayoría de las arquitecturas, el tamaño de ese código sería
mayor que el código creado para la variante inline, y el tiempo de ejecución sería más largo con toda certeza.
Sin las funciones inline, un diseñador de clases preocupado por la eficiencia estaría tentado de hacer que i
fuese un atributo público, eliminado la sobrecarga y permitiendo al usuario acceder directamente a i. Desde el
punto de vista de un diseñador, eso resulta desastroso i sería parte de la interfaz pública, lo cual significa que el
diseñador de la clase no podrá cambiar esto en el futuro. Tendrá que cargar con un entero llamado i. Esto es un
problema porque después puede que considere mejor usar un float en lugar de un int para representar el estado, pero
como i es parte de la interfaz pública, no podrá cambiarlo. O puede que necesite realizar algún cálculo adicional
como parte de la lectura o escritura de i, que no podrá hacer si es público. Si, en el otro extremo, siempre usa
métodos para leer y cambiar la información de estado de un objeto, podrá modificar la representación subyacente
del objeto [FIXME: to your heart’s content]
Además, el uso de métodos para controlar atributos le permite añadir código al método para detectar cuando
cambia el valor, algo que puede ser muy útil durante la depuración. Si un atributo es público, cualquiera puede
cambiarlo en cualquier momento sin que el programador lo sepa.

Accesores y mutadores
Hay gente que divide el concepto de funciones de acceso en dos accesores (para leer la informaión de estado de
un objeto) y mutadores (para cambiar el estado de un objeto). Además, se puede utilizar la sobrecarga de funciones
para tener métodos accesores y mutadores con el mismo nombre; el modo en que se invoque el método determina
si se lee o modifica la información de estado. Así,

//: C09:Rectangle.cpp
// Accessors & mutators

class Rectangle {
int wide, high;
public:
Rectangle(int w = 0, int h = 0)
: wide(w), high(h) {}
int width() const { return wide; } // Read

240


void width(int w) { wide = w; } // Set
int height() const { return high; } // Read
void height(int h) { high = h; } // Set
};

int main() {
Rectangle r(19, 47);
// Change width & height:
r.height(2 * r.width());
r.width(2 * r.height());
}

El constructor usa la lista de inicialización (brevemente introducida en el capítulo 8 y ampliamente cubierta en
el capitulo 14) para inicializar los valores de wide y high (usando el formato de pseudoconstructor para los tipos
de datos básicos).
No puede definir métodos que tengan el mismo nombre que los atributos, de modo que puede que se sienta
tentado de distinguirlos con un guión bajo al final. Sin embargo, los identificadores con guiones bajos finales están
reservados y el programador no debería usarlos.
En su lugar, debería usar “set” y “get” para indicar que los métodos son accesores y mutadores.

//: C09:Rectangle2.cpp
// Accessors & mutators with "get" and "set"

class Rectangle {
int width, height;
public:
Rectangle(int w = 0, int h = 0)
: width(w), height(h) {}
int getWidth() const { return width; }
void setWidth(int w) { width = w; }
int getHeight() const { return height; }
void setHeight(int h) { height = h; }
};

int main() {
// Change width & height:
r.setHeight(2 * r.getWidth());
r.setWidth(2 * r.getHeight());
}

Por supuesto, los accesores y mutadores no tienen que ser simples tuberías hacias las variables internas. A
veces, puedes efectuar cálculos más sofísticados. El siguiente ejemplo usa las funciones de tiempo de la librería C
estándar para crear una clase Time:

//: C09:Cpptime.h
// A simple time class
#ifndef CPPTIME_H
#define CPPTIME_H
#include <ctime>
#include <cstring>

241


class Time {
std::time_t t;
std::tm local;
char asciiRep[26];
unsigned char lflag, aflag;
void updateLocal() {
if(!lflag) {
local = *std::localtime(&t);
lflag++;
}
}
void updateAscii() {
if(!aflag) {
updateLocal();
std::strcpy(asciiRep,std::asctime(&local));
aflag++;
}
}
public:
Time() { mark(); }
void mark() {
lflag = aflag = 0;
std::time(&t);
}
const char* ascii() {
updateAscii();
return asciiRep;
}
// Difference in seconds:
int delta(Time* dt) const {
return int(std::difftime(t, dt->t));
}
int daylightSavings() {
updateLocal();
return local.tm_isdst;
}
int dayOfYear() { // Since January 1
updateLocal();
return local.tm_yday;
}
int dayOfWeek() { // Since Sunday
updateLocal();
return local.tm_wday;
}
int since1900() { // Years since 1900
updateLocal();
return local.tm_year;
}
int month() { // Since January
updateLocal();
return local.tm_mon;
}
int dayOfMonth() {
updateLocal();
return local.tm_mday;
}
int hour() { // Since midnight, 24-hour clock
updateLocal();
return local.tm_hour;
}
int minute() {
updateLocal();
return local.tm_min;
}

242

9.3. Stash y Stack con inlines

int second() {
updateLocal();
return local.tm_sec;
}
};
#endif // CPPTIME_H

Las funciones de la librería C estándar tienen múltiples representaciones para el tiempo, y todas ellas son parte
de la clase Time. Sin embargo, no es necesario actualizar todos ellos, así que time_t se usa para la representación
base, y tm local y la representación ASCII asciiRep tienen banderas para indicar si han sido actualizadas para el
time_t actual. Las dos funciones privadas updateLocal() y updateAscii() comprueban las banderas y
condicionalmente hacen la actualización.
El constructor llama a la función mark() (que el usuario puede llamar también para forzar al objeto a repre-
sentar el tiempo actual), y esto limpia las dos banderaas para indicar que el tiempo local y la representación ASCII
son ahora inválidas. La función ascii() llama a updateAscii(), que copia el resultado de la función de la
librería estándar de C asctime() en un buffer local porque asctime() usa una área de datos estática que se
sobreescribe si la función se llama en otra parte. El valor de retorno de la función ascii() es la dirección de este
buffer local.
Todas las funciones que empiezan con daylightSavings() usan la función updateLocal(), que causa
que la composción resultante de inlines sea bastante larga. No parece que eso valga la pena, especialmente con-
siderando que probablemente no quiera llamar mucho las funciones. Sin embargo, esto no significa que todas las
funciones deban ser no-inline. Is hace otras funciones no-inline, al menos mantenga updateLocal() como in-
line de modo que su código se duplique en las funciones no-inline, eliminando la sobrecarga extra de invocación
de funciones.
Este es un pequeño programa de prueba:

//: C09:Cpptime.cpp
// Testing a simple time class
#include "Cpptime.h"
#include <iostream>

int main() {
Time start;
for(int i = 1; i < 1000; i++) {
cout << i << ’ ’;
if(i%10 == 0) cout << endl;
}
Time end;
cout << endl;
cout << "start = " << start.ascii();
cout << "end = " << end.ascii();
cout << "delta = " << end.delta(&start);
}

Se crea un objeto Time, se hace alguna actividad que consuma tiempo, después se crea un segundo objeto
Time para marcar el tiempo de finalización. Se usan para mostrar los tiempos de inicio, fin y los intervalos.

Armados con inlines, podemos modificar las clases Stash y Stack para hacerlas más eficientes.

243


//: C09:Stash4.h
// Inline functions
#ifndef STASH4_H
#define STASH4_H

class Stash {
public:
Stash(int sz) : size(sz), quantity(0),
next(0), storage(0) {}
Stash(int sz, int initQuantity) : size(sz),
quantity(0), next(0), storage(0) {
inflate(initQuantity);
}
Stash::~Stash() {
if(storage != 0)
delete []storage;
}
void* fetch(int index) const {
if(index >= next)
}
int count() const { return next; }
};
#endif // STASH4_H

Obviamente las funciones pequeñas funcionan bien como inlines, pero note que las dos funciones más largas
siguen siendo no-inline, dado que convertirlas a inline no representaría ninguna ganancia de rendimiento.

#include "Stash4.h"
#include <iostream>
#include <cassert>

inflate(increment);

244


next++;
}

assert(increase >= 0);
if(increase == 0) return;
delete [](storage); // Release old storage
quantity = newQuantity; // Adjust the size
}

Una vez más, el programa de prueba que veriﬁca que todo funciona correctamente.

//{L} Stash4
#include "Stash4.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
for(int i = 0; i < 100; i++)
intStash.add(&i);
<< endl;
Stash stringStash(sizeof(char) * bufsize, 100);
assure(in, "Stash4Test.cpp");
string line;
int k = 0;
char* cp;
<< cp << endl;
}

Este es el mismo programa de prueba que se usó antes, de modo que la salida debería ser básicamente la misma.
La clase Stack incluso hace mejor uso de inlines.

//: C09:Stack4.h

245


// With inlines
#ifndef STACK4_H
#define STACK4_H

class Stack {
struct Link {
void* data;
Link* next;
Link(void* dat, Link* nxt):
data(dat), next(nxt) {}
}* head;
public:
Stack() : head(0) {}
~Stack() {
}
void push(void* dat) {
head = new Link(dat, head);
}
void* peek() const {
return head ? head->data : 0;
}
void* pop() {
head = head->next;
delete oldHead;
return result;
}
};
#endif // STACK4_H

Notar que el destructor Link, que se presentó pero vacio en la versión anterior de Stack, ha sido eliminado.
En pop(), la expresión delete oldHead simplemente libera la memoria usada por Link (no destruye el
objeto data apuntado por el Link.
La mayoría de las funciones inline quedan bastante bien y obviamente, especialmente para Link. Incluso po-
p() parece justificado, aunque siempre que haya sentencias condicionales o variables locales no está claro que las
inlines sean beneficiosas. Aquí, la función es lo suficientemente pequeña así que es probable que no haga ningún
daño.
Si todas sus funciones son inline, usar la librería se convierte en algo bastante simple porque el enlazado es
innecesario, como puede ver in el ejemplo de prueba (fíjese en que no hay Stack4.cpp.

//: C09:Stack4Test.cpp
//{T} Stack4Test.cpp
#include "Stack4.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

246

9.4. Funciones inline y el compilador

Stack textlines;
string line;
// Read file and store lines in the stack:
// Pop the lines from the stack and print them:
string* s;
cout << *s << endl;
delete s;
}
}

La gente escribe veces clases con todas sus funciones inline, así que la clase completa está en el fichero de
cabecera (verá en este libro que yo mismo lo hago). Durante el desarrollo de un programa probablemente esto es
inofensivo, aunque a veces puede hacer que las compilaciones sean más lentas. Cuando el programa se estabiliza
un poco, probablemente querrá volver a hacer las funciones no-inline donde sea conveniente.

9.4. Funciones inline y el compilador
Para comprender cuando utilizar inlines resulta eficiente, es útil saber lo que hace el compilador cuando en-
cuentra una función inline. Como con cualquier función, el compilador apunta el tipo de la función es su tabla de
símbolos (es decir, el prototipo de la función incluyendo el nombre y los tipos de los argumentos, en combinación
con valor de retorno). Además cuando el compilador ve que la función es inline y el cuerpo no contiene errores, el
código se coloca también en la tabla de símbolos. El código se almacena en su forma fuente, como instrucciones
ensamblador compiladas, o alguna otra representación propia del compilador.
Cuando hace una llamada a una función inline, el compilador se asegura primero de que la llamada se puede
hacer correctamente. Es decir, los tipos de todos los argumentos corresponden exactamente con los tipos de la
lista de argumentos de la función ( o el compilador el capaz de hacer una conversión de tipo apropiada) y el valor
de retorno tiene el tipo correcto (o es convertible al tipo correcto) in la expresión destino. Esto, por supuesto, es
exactamente lo mismo que hace el compilador para cualquier función y hay una diferencia considerable respecto
de lo que hace el preprocesador porque el preprocesador no comprueba tipos ni hace conversiones.
Si toda la información del tipo de la función encaja en el contexto de la llamada, entonces la llamada a la
función se sustituye directamente por el código inline, eliminando la sobrecarga y permitiendo que el compilador
pueda hacer más optimizaciones. Además, si el inline es un método, la dirección del objeto(this) se pone en el
lugar apropiado, que es, por supuesto, otra acción que el preprocesador es incapaz de hacer.

9.4.1. Limitaciones
Hay dos situaciones en que el compilador no puede efectuar la sustitución de inline. En estos casos, simple-
mente convierte la función a la forma ordinaria tomando la definción y pidiendo espacio para la función como hace
con una función no-inline. Si debe hacerlo in varias unidades de traducción (lo que normalmente causaría un error
de definición múltiple), se informa al enlazador que ignore esas definiciones múltiples.
En compilador no puede efectuar la sustitución de inline si la función es demasiado complicada. Esto depende
de cada compilador particular, [FIXME:pero aunque muchos compiladores lo hagan], no habrá ninguna mejora
de eficiencia. En general, se considera cualquier tipo de bucle demasiado complicado para expandir como una
inline, y si lo piensa, el bucle tomará mucho más tiempo dentro de la función que el que conlleva la sobrecarga de
la invocación de la función. Si la función es simplemente una colección se sentencias simples, probablemente el
compilador no tendrá ningún problema para utilizar inline, pero si hay muchas sentencias, la sobrecarga de llamada
será mucho menor que el coste de ejecutar el cuerpo. Y recuerde, cada vez que llame a una función inline grande,
el cuerpo completo se inserta en el lugar de la llamada, de modo que el tamaño del código se inflará fácilmente sin
que se perciba ninguna mejora de rendimiento. (Note que algunos de los ejemplos de este libro pueden exceder el

247


tamaño razonable para una inline a cambio de mejorar la estética de los listados.
El compilador tampoco efectua sustituciones inline si la dirección de la función se toma implícita o explíci-
tamente. Si el compilador debe producir una dirección, entonces tendrá que alojar el código de la función y usar
la dirección resultante. Sin embargo, cuando no se requiere una dirección, probablemente el compilador hará la
sustitución inline.
Es importante comprender que una declaración inline es sólo una sugerencia al compilador; el compilador
no está forzado a hacer nada. Un buen compilador hará sustituciones inline para funciones pequeñas y simples
mientras que ignorará las que sean demasiado complicadas. Eso le dará lo que espera - la auténtica semática de
una llamada a función con la eficiencia de una macro.

9.4.2. Referencias adelantadas
Si está imaginando que el compilador [FIXME: is doing to implement inlines], puede confundirse pensando
que hay más limitaciones que las que existen realmente. En concreto, si una inline hace una referencia adelanta a
una función que no ha sido declarada aún en la clase (sea esa función inline o no), puede parecer que el compilador
no sabrá tratarla.

//: C09:EvaluationOrder.cpp
// Inline evaluation order

class Forward {
int i;
public:
Forward() : i(0) {}
// Call to undeclared function:
int f() const { return g() + 1; }
int g() const { return i; }
};

int main() {
Forward frwd;
frwd.f();
}

En f(), se realiza una llamada a g(), aunque g() aún no ha sido declarada. Esto funciona porque la defini-
ción del lenguaje dice que las funciones inline en una clase no serán evaluadas hasta la llave de cierre de la
declaración de clase.
Por supuesto, si g() a su vez llama a f(), tendrá un conjunto de llamadas recursivas, que son demasiado
complicadas para el compilador pueda hacer inline. (También, tendrá que efectuar alguna comprobación en f()
o g() para forzar en alguna de ellas un case base, o la recursión será infinita.)

9.4.3. Actividades ocultas en contructores y destructores
Constructores y destructores son dos lugares dónde puede engañarse al pensar que una inline es más eficiente
de lo que realmente es. Contstructores y destructores pueden tener actividades ocultas, porque la clase puede
contener subobjetos cuyos constructores y destructores deben invocarse. Estos subobjetos pueden ser objetos
miembro (atributos), o pueden existir por herencia (tratado en el Capítulo 14). Como un ejemplo de clase con un
objeto miembro:

//: C09:Hidden.cpp

248

9.5. Reducir el desorden

// Hidden activities in inlines
#include <iostream>

class Member {
int i, j, k;
public:
Member(int x = 0) : i(x), j(x), k(x) {}
~Member() { cout << "~Member" << endl; }
};

class WithMembers {
Member q, r, s; // Have constructors
int i;
public:
WithMembers(int ii) : i(ii) {} // Trivial?
~WithMembers() {
cout << "~WithMembers" << endl;
}
};

int main() {
WithMembers wm(1);
}

El constructor para Member es suficientemente simple para ser inline, dado que no hay nada especial en él
- ninguna herencia u objeto miembro está provocando actividades ocultas adicionales. Pero en la clase Wit-
hMembers hay más de lo que se ve a simple vista. Los constructores y destructores para los atributos q, r
y s se llaman automáticamente, y esos constructores y destructores también son inline, así que la diferencia es
significativa respecto a métodos normales. Esto no significa necesariamente que los constructores y destructores
deban ser no-inline; hay casos en que tiene sentido. También, cuando se está haciendo un prototipo inicial de un
programa escribiendo código rápidamente, es conveniente a menudo usar inlines. Pero si está preocupado por la
eficiencia, es un sitio donde mirar.

9.5. Reducir el desorden
En un libro como éste, la simplicidad y brevedad de poner definiciones inline dentro de las clases es muy útil
porque permite meter más en una página o pantalla (en un seminario). Sin embargo, Dan Saks [FIXME:46] ha
apuntado que en un proyecto real esto tiene como efecto desordenar la interfaz de la clase y de ese modo hace que
la clase sea más incomoda de usar. Él se refiere a los métodos definidos dentre de las clases usando el latín in situ
(en el lugar) y manteniendo que todas las definiciones deberían colocarse fuera de la clase manteniendo la interfaz
limplia. La optimización, argumenta él, es una asunto distinto. Si se requiere optimizar, use la palabra reservada
inline. Usando este enfoque, el ejemplo anterior Rectangle.cpp quedaría:

//: C09:Noinsitu.cpp
// Removing in situ functions

class Rectangle {
int width, height;
public:
Rectangle(int w = 0, int h = 0);
int getWidth() const;
void setWidth(int w);
int getHeight() const;
void setHeight(int h);

249


};

inline Rectangle::Rectangle(int w, int h)
: width(w), height(h) {}

inline int Rectangle::getWidth() const {
return width;
}

inline void Rectangle::setWidth(int w) {
width = w;
}

inline int Rectangle::getHeight() const {
return height;
}

inline void Rectangle::setHeight(int h) {
height = h;
}

int main() {
// Transpose width & height:
int iHeight = r.getHeight();
r.setHeight(r.getWidth());
r.setWidth(iHeight);
}

Ahora si quiere comparar el efecto de la funciones inline con la versión convencional, simplemente borre la
palabra inline. (Las funciones inline normalmente deberían aparecen en los ficheros de cabecera, no obstante,
las funciones no-inline deberían residir en un propia unidad de traducción.) Si quiere poner las funciones en la
documentación, es tan simple como un “copiar y pegar”. Las funciones in situ requiere más trabajo y tiene más
posibilidades de provocar errores. Otro argumento para esta propuesta es que siempre puede producir un estilo de
formato consistente para las definiciones de función, algo que no siempre ocurre con las funciones in situ.

9.6. Más características del preprocesador
Antes, se dijo que casi siempre se prefiere usar funciones inline en lugar de macros del preprocesador. Las
excepciones son cuando necesita usar tres propiedades especiales del preprocesador de C (que es también el pre-
procesador de C++): [FIXME(hay más):cadenización?] (stringizing), concatenación de cadenas, y encolado de
símbolos (token pasting). Stringizing, ya comentado anteriormente en el libro, se efectua con la directiva # y
permite tomar un identificador y convertirlo en una cadena de caracteres. La concatenación de cadenas tiene lu-
gar cuando dos cadenas adyacentes no tienen puntuación, en cuyo caso se combinan. Estas dos propiedades son
especialmente útiles cuando se escribe código de depuración. Así,

#define DEBUG(x) cout << #x " = " << x << endl

Esto imprime el valor de cualquier variable. Puede conseguir también una traza que imprima las sentencias tal
como se ejecutan:

#define TRACE(s) cerr << #s << endl; s

El #s “cadeniza” la sentencia para la salida, y la segunda s hace que la sentencia se ejecute. Por supuesto, este
tipo de cosas puede causar problemas, especialmente bucles for de una única línea.

for(int i = 0; i < 100; i++)

250

9.7. Comprobación de errores mejorada

TRACE(f(i));

Como realmente hay dos sentencia en la macro TRACE(), el bucle for de una única línea ejecuta solo la
primera. La solución es reemplazar el punto y coma por una coma en la macro.

9.6.1. Encolado de símbolos
El emcolado de símbolos, implementado con la directiva ##, es muy útil cuando se genera código. Permite
coger dos identificadores y pegarlos juntos para crear un nuevo identificador automáticamente. Por ejemplo,

#define FIELD(a) char* a##_string; int a##_size
class Record {
FIELD(one);
FIELD(two);
FIELD(three);
// ...
};

Cada llamada a la macro FIELD() crea un identificador para una cadena de caracteres y otro para la longitud
de dicha cadena. No solo es fácil de leer, también puede eleminar errores de codificación y facilitar el manten-
imiento.

9.7. Comprobación de errores mejorada
Las funciones de require.h se han usado antes de este punto sin haberlas definido (aunque assert() se
ha usado también para ayudar a detectar errores del programador donde es apropiado). Ahora es el momento de
definir este fichero de cabecera. Las funciones inline son convenientes aquí porque permiten colocar todo en el
fichero de cabecera, lo que simplifica el proceso para usar el paquete. Simplemente, incluya el fichero de cabecera
y no tiene que preocuparse por enlazar un fichero de implementeación.
Debería fijarse que las exceptciones (presentadas en detalle en el Volumen 2 de este libro) proveen una forma
mucho más efectiva de manejar muchos tipos de errores - especialmente aquellos que de lo que debería recuperarse
- en lugar de simplemente abortar el programa. Las condiciones que maneja require.h, sin embargo, son algu-
nas que impiden que el programa continue, como por ejemplo que el usuario no introdujo suficiente argumentos en
la línea de comandos o que un fichero no se puede abrir. De modo que es aceptable que usen la función exit()
de la librería C estándar.
El siguiente fichero de cabecera está en el directorio raíz del libro, así que es fácilmente accesible desde todos
los capítulos.

//: :require.h
// Test for error conditions in programs
// Local "using namespace std" for old compilers
#ifndef REQUIRE_H
#define REQUIRE_H
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <fstream>
#include <string>

inline void require(bool requirement,
const std::string& msg = "Requirement failed"){
if (!requirement) {
fputs(msg.c_str(), stderr);

251


fputs("n", stderr);
exit(1);
}
}

inline void requireArgs(int argc, int args,
const std::string& msg =
"Must use %d arguments") {
if (argc != args + 1) {
fprintf(stderr, msg.c_str(), args);
fputs("n", stderr);
exit(1);
}
}

inline void requireMinArgs(int argc, int minArgs,
const std::string& msg =
"Must use at least %d arguments") {
if(argc < minArgs + 1) {
fprintf(stderr, msg.c_str(), minArgs);
fputs("n", stderr);
exit(1);
}
}

inline void assure(std::ifstream& in,
const std::string& filename = "") {
if(!in) {
fprintf(stderr, "Could not open file %sn",
filename.c_str());
exit(1);
}
}

inline void assure(std::ofstream& out,
const std::string& filename = "") {
if(!out) {
fprintf(stderr, "Could not open file %sn",
filename.c_str());
exit(1);
}
}
#endif // REQUIRE_H

Los valores por defecto proporcionan mensajes razonables que se pueden cambiar si es necesario.
Fíjese en que en lugar de usar argumentos char* se utiliza const string&. Esto permite tanto char* y cadenas
string como argumentos para estas funciones, y así es más general (quizá quiera utilizar esta forma en su propio
código).
En las definiciones para requireMinArgs() y requireMinArgs(), se añade uno al número de argu-
mentos que necesita en la línea de comandos porque argc siempre incluye el nombre del programa que está siendo
ejecutado como argumento cero, y así siempre tiene un valor que excede en uno al número real de argumentos de
la línea de comandos.
Fíjese en el uso de declaraciones locales using namespace std con cada función. Esto es porque algunos
compiladores en el momento de escribir este libro incluyen incorrectamente las funciones de la librería C estándar
en el espacio de nombres std, así que la cualificación explícita podría causar un error en tiempo de compilación.
Las declaraciones locales permiten que require.h funcione tanto con librerías correctas como con incorrectas
sin abrir el espacio de nombres std para cualquiera que incluya este fichero de cabecera.

252

9.8. Resumen

Aquí hay un programa simple para probar requite.h:

//: C09:ErrTest.cpp
//{T} ErrTest.cpp
// Testing require.h
#include <fstream>

int i = 1;
require(i, "value must be nonzero");
requireArgs(argc, 1);
requireMinArgs(argc, 1);
assure(in, argv[1]); // Use the file name
ifstream nofile("nofile.xxx");
// Fails:
//! assure(nofile); // The default argument
ofstream out("tmp.txt");
assure(out);
}

Podría estar tentado a ir un paso más allá para manejar la apertura de ficheros e añadir una macro a requir-
e.h.

#define IFOPEN(VAR, NAME)
ifstream VAR(NAME);
assure(VAR, NAME);

Que podría usarse entoces con esto:

IFOPEN(in, argv[1])

Lo primero, esto podría parecer atractivo porque significa que hay que escribir menos. No es terriblemente
inseguro, pero es un camino que es mejor evitar. Fíjese que, de nuevo, una macro parece una función pero se
comparta diferente; realmente se está creando un objejo in cuyo alcance persiste más allá de la macro. Quizá
lo entienda, pero para programadores nuevos y mantenedores de código sólo es una cosa más que ellos deben
resolver. C++ es suficientemente complicado sin añadir confusión, así que intente no abusar de las macros del
preprocesador siempre que pueda.

9.8. Resumen
Es crítico que sea capaz de ocultar la implementación subyacente de una clase porque puede querer cambiarla
después. Hará estos cambios por eficiencia, o para mejorar la legibilidad del problema, o porque hay alguna
clase nueva disponible para usar en la implementación. Cualquier cosa que haga peligrar la privacidad de la
implementación subyacente reduce la flexibilidad del lenguaje. Por eso, la función inline es muy importante
porque prácticamente elimina la necesidad de macros de preprocesador y sus problemas asociados. Con inlines,
los métodos pueden ser tan eficientes como las macros.
Las funciones se puede usar con exceso en las definiciones de clase, por supuesto. El programador está tentado
de hacerlo porque es fácil, así que ocurre. Sin embargo, no es un problema grave porque después, cuando se
busquen reducciones de tamaño, siempre puede cambiar las inline a funciones convencionales dado que no afecta

253


a su funcionalidad. La pauta debería ser “Primero haz el trabajo, después optimízalo”.

9.9. Ejercicios

1. Escriba un programa que use la macro F() mostrada al principio del capítulo y demuestre que no se expande
apropiadamente, tal como describe el texto. Arregle la macho y demuestre que funciona correctamente.

2. Escriba un programa que use la macro FLOOR() mostrada al pincipio del capítulo. Muestre las condiciones
en que no funciona apropiadamente.

3. Modifique MacroSideEffects.cpp de modo que BAND() funcione adecuadamente.

4. Cree dos funciones idénticas, f1() y f2(). Haga inline a f1() y deje f2() como no-inline. Use
la función clock() de la librería C estándar que se encuentra en <ctime> para marcar los puntos de
comienzo y fin y compare las dos funciones para ver cuál es más rápida. Puede que necesite hacer un bucle
de llamadas repetidas para conseguir números útiles.

5. Experimente con el tamaño y complejidad del código de las funciones del ejercicio 4 para ver si puede
encontrar el punto donde la función inline y la convencional tardan lo mismo. Si dispone de ellos, inténtelo
con compiladores distintos y fíjese en las diferencias.

6. Pruebe que las funciones inline hacer enlazado interno por defecto.

7. Cree una clase que contenga un array de caracteres. Añada un constructuor inline que use la función mem-
set() de la librería C estándar para inicializar el array al valor dado como argumento del constructor (por
defecto será ’ ’), y un método inline llamado print() que imprima todos los caracteres del array.

8. Coja el ejemplo NestFriend.cpp del Capítulo 5 y reemplace todos los métodos con inlines. No haga
métodos inline in situ. También cambie las funciones initialize() por constructores.

9. modifique StringStack.cpp del Capítulo 8 para usar funciones inline.

10. Cree un enumerado llamado Hue que contenga red, blue y yellow. Ahora cree una clase llamada Color que
contenga un atributo de tipo Hue y un constructor que de valor al Hue con su argumento. Añada métodos de
acceso al Hue get() y set(). Haga inline todos los métodos.

11. Modifique el ejercicio 10 para usar el enfoque “accesor” y “mutador”.

12. Modifique Cpptime.cpp de modo que mida el tiempo desde que comienza el programa hasta que el
usuario pulsa la tecla “Intro” o “Retorno”.

13. Cree una clase con dos métodos inline, el primero que está definido en la clasee llama al segundo, sin
necesitar una declaración adelantada. Escriba un main() que cree un objeto de esa clase y llame al primer
método.

14. Cree una clase A con un constructor por defecto inline que se auncie a si mismo. Ahora cree una nueva B y
ponga un objeto de A como miembro de B, y dele a B un contructor inline. cree un array de objetos B y vea
que sucede.

15. Cree una gran cantidad de objetos del ejercicio anterior, y use la clase Time para medir las diferencias entre
los contructores inline y los no-inline. (Si tiene un perfilador, intente usarlo también).

16. Escriba un progra que tome una cadena por línea de comandos. Escriba un bucle for que elimine un caracter
de la cadena en cada pasada, y use la macro DEGUB() de este capítulo para imprimir la cadena cada vez.

17. Corrija la macro TRACE() tal como se explica en el capítulo, y pruebe que funciona correctamente.

18. Modifique la macro FIELD() para que también incluya un índice numérico. Cree una clase cuyos miembros
están compuestos de llamadas a la macro FIELD(). Añada un método que le permita buscar en un campo
usando el índice. Escriba un main() para probar la clase.

254

9.9. Ejercicios

19. Modifique la macro FIELD() para que automáticamente genere funciones de acceso para cada campo (d-
ata debería no obstante ser privado). Cree una clase cuyos miembros estén compuestos de llamadas a la
macro FIELD(). Escriba un main() para probar la clase.

20. Escriba un programa que tome dos argumentos de línea de comandos: el primero es un entero y el segundo
es un nombre de fichero. Use requiere.h para asegurar que tiene el número correcto de argumentos, que
el entero está entre 5 y 10, y que el fichero se puede abrir satisfactorimente.
21. Escriba un program que use la macro IFOPEN() para abrir un fichero como un flujo de entrada. Fíjese en
la creación un objeto ifstream y su alcance.
22. (Desafio) Averigue cómo conseguir que su compilador genere código ensamblador. Cree un fichero que
contenga una función muy pequeña y un main(). Genere el códgio ensamblador cuando la función es
inline y cuando no lo es, y demuestre que la versión inline no tiene la sobrecarga por la llamada.

255

10: Control de nombres
La creación de nombres es una actividad fundamental en la programación, y
cuando un proyecto empieza a tomar grandes dimensiones, el número de nombres
puede fácilmente llegar a ser inmanejable.
C++ le permite un vasto control sobre la creación y visibilidad de nombres, el lugar donde se almacenan
y el enlazado de nombres. La palabra clave static fue sobrecargada en C incluso antes de que la mayoría de
gente supiera que significaba el término "sobrecargar". C++ todavía ha añadido otro significado. El concepto
subyacente bajo todos los usos de static parece ser "algo que mantiene su posición" (como la electricidad estática),
sea manteniendo una localización física en la memoria o su visibilidad en un fichero.
En este capítulo aprenderá cómo static controla el almacenamiento y la visibilidad, así como una forma mejo-
rada para controlar los nombres mediante el uso de la palabra clave de C++ namespace. También descubrirá como
utilizar funciones que fueron escritas y compiladas en C.

10.1. Los elementos estáticos de C
Tanto en C como en C++ la palabra clave static tiene dos significados básicos que, desafortunadamente, a
menudo se confunden:
1. Almacenado una sola vez en una dirección de memoria fija. Es decir, el objeto se crea en una área de datos
estática especial en lugar de en la pila, cada vez que se llama a una función. Este es el concepto de almacenamiento
estático.
2. Local para una (FIXME:translation unit:unidad de traducción) particular (y también local para el campo de
visión de una clase en C++, tal como se verá despues). Aquí, static controla la visibilidad de un nombre, de forma
que dicho nombre no puede ser visto fuera del la (FIXME:translation unit:unidad de traducción) o la clase. Esto
también describe el concepto de enlazado, que determina qué nombres será capaz de ver el enlazador.
Esta sección se van a analizar los significados anteriores de static tal y como estos fueron heredados de C.

10.1.1. Variables estáticas dentro de funciones
Cuando se crea una variable local dentro de una función, el compilador reserva espacio para esa variable
cada vez que se llama a la función moviendo hacia abajo el puntero de pila tanto como sea preciso. Si existe un
inicializador para la variable, la inicialización se realiza cada vez que se pasa por ese punto de la secuencia.
No obstante, a veces es deseable retener un valor entre llamadas a función. Esto se puede lograr creando una
variable global, pero entonces esta variable no estará únicamente bajo control de la función. C y C++ permiten
crear un objeto static dentro de una función. El almacenamiento de este objeto no se lleva a cabo en la pila sino en
el área de datos estáticos del programa. Dicho objeto sólo se inicializa una vez, la primera vez que se llama a la
función, y retiene su valor entre diferentes invocaciones. Por ejemplo, la siguiente función devuelve el siguiente
carácter del vector cada vez que se la llama:

//: C10:StaticVariablesInfunctions.cpp

257

Capítulo 10. Control de nombres

#include <iostream>

char oneChar(const char* charArray = 0) {
static const char* s;
if(charArray) {
s = charArray;
return *s;
}
else
require(s, "un-initialized s");
if(*s == ’0’)
return 0;
return *s++;
}

char* a = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

int main() {
// oneChar(); // require() fails
oneChar(a); // Initializes s to a
char c;
while((c = oneChar()) != 0)
cout << c << endl;
}

La variable static char* s mantiene su valor entre llamadas a oneChar() porque no está almacenada en el
segmento de pila de la función, sino que está en el área de almacenamiento estático del programa. Cuando se llama
a oneChar() con char* como argumento, s se asigna a ese argumento de forma que se devuelve el primer carácter
del array. Cada llamada posterior a oneChar() sin argumentos devuelve el valor por defecto cero para charArray,
que indica a la función que todavía se están extrayendo caracteres del previamente inicializado valor de s. La
función continuará devolviendo caracteres hasta que alcance el valor de final del vector, momento en el que para
de incrementar el puntero evitando que este sobrepase la última posición del vector.
Pero ¿qué pasa si se llama a oneChar() sin argumentos y sin haber inicializado previamente el valor de s? En
la definición para s, se podía haber utilizado la inicialización

static char* s = 0;

pero si no se incluye un inicializador para una variable estática de un tipo definido, el compilador garantiza que
la variable se inicializará a cero (convertido al tipo adecuado) al comenzar el programa. Así pues, en oneChar(), la
primera vez que se llama a la función, s vale cero. En este caso, se cumplirá la condición if(!s).
El caso anterior es muy sencillo pero la inicialización de objetos estáticos predefinidos (así como la de cualquier
otro objeto) puede ser una expresión arbitraria, utilizando constantes así como variables y funciones previamente
declaradas.
Fíjese que la función de arriba es muy vulnerable a problemas de concurrencia. Siempre que diseñe funciones
que contengan variables estáticas, deberá tener en mente este tipo de problemas.

Objetos estáticos dentro de funciones
Las reglas son las mismas para objetos estáticos de tipos definidos por el usuario, añadiendo el hecho que el
objeto requiere ser inicializado. Sin embargo, la asignación del valor cero sólo tiene sentido para tipos predefinidos.
Los tipos definidos por el usuario deben ser inicializados llamando a sus respectivos constructores. Por tanto, si no
especifica argumentos en los constructores cuando define un objeto estático, la clase deberá tener un constructor
por defecto. Por ejemplo:

//: C10:StaticObjectsInFunctions.cpp

258


#include <iostream>

class X {
int i;
public:
X(int ii = 0) : i(ii) {} // Default
~X() { cout << "X::~X()" << endl; }
};

void f() {
static X x1(47);
static X x2; // Default constructor required
}

int main() {
f();
}

Los objetos estáticos de tipo X dentro de f() pueden ser inicializados tanto con la lista de argumentos del
constructor como con el constructor por defecto. Esta construcción sucede únicamente la primera vez que el
control llega a la definición.

Destructores de objetos estáticos
Los destructores para objetos estáticos (es decir, cualquier objeto con almacenamiento estático, no sólo objetos
estáticos locales como en el ejemplo anterior) son invocados cuando main() finaliza o cuando la función de librería
estándar de C exit() se llama explícitamente. En la mayoría de implementaciones, main() simplemente llama a
exit() cuando termina. Esto significa que pude ser peligroso llamar a exit() dentro de un destructor porque podría
producirse un bucle infinito. Los destructores de objetos estáticos no se invocan si se sale del programa utilizando
la función de librería estándar de C abort().
Es posible especificar acciones que se lleven a cabo tras finalizar la ejecución de main() (o llamando a exit())
utilizando la función de librería estándar de C atexit(). En este caso, las funciones registradas en atexit() serán
invocadas antes de los destructores para cualquier objeto construido antes de abandonar main() (o de llamar a
exit()).
Como la destrucción ordinaria, la destrucción de objetos estáticos se lleva a cabo en orden inverso al de la
inicialización. Hay que tener en cuenta que sólo los objetos que han sido construidos serán destruidos. Afortu-
nadamente, las herramientas de desarrollo de C++ mantienen un registro del orden de inicialización y de los objetos
que han sido construidos. Los objetos globales siempre se construyen antes de entrar en main() y se destruyen una
vez se sale, pero si existe una función que contiene un objeto local estático a la que nunca se llama, el constructor
de dicho objeto nunca será ejecutado y, por tanto, nunca se invocará al destructor. Por ejemplo:

//: C10:StaticDestructors.cpp
// Static object destructors
#include <fstream>
ofstream out("statdest.out"); // Trace file

class Obj {
char c; // Identifier
public:
Obj(char cc) : c(cc) {
out << "Obj::Obj() for " << c << endl;
}

259


~Obj() {
out << "Obj::~Obj() for " << c << endl;
}
};

Obj a(’a’); // Global (static storage)
// Constructor & destructor always called

void f() {
static Obj b(’b’);
}

void g() {
static Obj c(’c’);
}

int main() {
out << "inside main()" << endl;
f(); // Calls static constructor for b
// g() not called
out << "leaving main()" << endl;
}

En Obj, char c actúa como un identificador de forma que el constructor y el destructor pueden imprimir la
información a cerca del objeto sobre el que actúan. Obj a es un objeto global y por tanto su constructor siempre se
llama antes de que el control pase a main(), pero el constructor para static Obj b dentro de f(), y el de static Obj c
dentro de g() sólo serán invocados si se llama a esas funciones.
Para mostrar qué constructores y qué destructores serán llamados, sólo se invoca a f(). La salida del programa
será la siguiente:

Obj::Obj() for a
inside main()
Obj::Obj() for b
leaving main()
Obj::~Obj() for b
Obj::~Obj() for a

El constructor para a se invoca antes de entrar en main() y el constructor de b se invoca sólo porque existe una
llamada a f(). Cuando se sale de main(), se invoca a los destructores de los objetos que han sido construidos en
orden inverso al de su construcción. Esto significa que si se llama a g(), el orden en el que los destructores para b
y c son invocados depende de si se llamó primero a f() o a g().
Nótese que el objeto out de tipo ofstream, utilizado en la gestión de ficheros, también es un objeto estático
(puesto que está definido fuera de cualquier función, vive en el érea de almacenamiento estático). Es importante
remarcar que su definición (a diferencia de una declaración tipo extern) aparece al principio del archivo, antes de
cualquier posible uso de out. De lo contrario estaríamos utilizando un objeto antes de que estuviese adecuadamente
inicializado.
En C++, el constructor de un objeto estático global se invoca antes de entrar en main(), de forma que ya dispone
de una forma simple y portable de ejecutar código antes de entrar en main(), así como de ejecutar código después de
salir de main(). En C, eso siempre implicaba revolver el código ensamblador de arranque del compilador utilizado.

10.1.2. Control del enlazado
Generalmente, cualquier nombre dentro del rango de visión de archivo (es decir, no incluido dentro de una
clase o de una función) es visible para todas las (FIXME:translation units: unidades de traducción) en el pro-
grama. Esto suele llamarse enlazado externo porque en tiempo de enlace el nombre es visible para el enlazador en
cualquier sitio, externo a esa (FIXME:translation unit:unidad de traducción). Las variables globales y las funciones
ordinarias tienen enlazado externo

260


Hay veces en las que conviene limitar la visibilidad de un nombre. Puede que desee tener una variable con
visibilidad a nivel de archivo de forma que todas las funciones de ese archivo puedan utilizarla, pero quizá no desee
que funciones externas a ese archivo tengan acceso a esa variable, o que de forma inadvertida, cause solapes de
nombres con identificadores externos a ese archivo.
Un objeto o nombre de función, con visibilidad dentro del archivo en que se encuentra, que es explícitamente
declarado como static es local a su (FIXME:translation unit:unidad de traducción) (en términos de este libro, el cpp
donde se lleva a cabo la declaración). Este nombre tiene enlace interno. Esto significa que puede usar el mismo
nombre en otras (FIXME:translation units:unidades de traducción) sin confusión entre ellos.
Una ventaja del enlace interno es que el nombre puede situarse en un archivo de cabecera sin tener que preocu-
parse de si habrá o no un cruce de nombres en el momento del enlazado. Los nombres que aparecen usualmente
en los archivos de cabecera, como definiciones const y funciones inline, tienen por defecto enlazado interno. (De
todas formas, const tiene por defecto enlazado interno sólo en C++; en C tiene enlazado externo). Nótese que el en-
lazado se refiere sólo a elementos que tienen direcciones en tiempo de enlazado / carga. Por tanto, las declaraciones
de clases y de variables locales no tienen enlazado.

Confusión
He aquí un ejemplo de como los dos sentidos de static pueden confundirse. Todos los objetos globales tienen
implícitamente clase de almacenamiento estático, o sea que si usted dice (en rango de visibilidad a nivel de archivo)

int a = 0;

el almacenamiento para a se llevará a cabo en el área para datos estáticos del programa y la inicialización
para a sólo se realizará una vez, antes de entrar en main(). Además, la visibilidad de a es global para todas las
(FIXME:translation units:unidades de traducción). En términos de visibilidad, lo opuesto a static (visible tan sólo
en su (FIXME:translation unit:unidad de traducción)) es extern que establece explícitamente que la visibilidad del
nombre se extienda a todas las (FIXME:translation units:unidades de traducción). Es decir, la definición de arriba
equivale a

extern int a = 0;

Pero si utilizase

static int a = 0;

todo lo que habría hecho es cambiar la visibilidad, de forma que a tiene enlace interno. La clase de almace-
namiento no se altera, el objeto reside en el área de datos estática aunque en un caso su visibilidad es static y en el
otro es extern.
Cuando pasamos a hablar de variables locales, static deja de alterar la visibilidad y pasa a alterar la clase de
almacenamiento.
Si declara lo que parece ser una variable local como extern, significa que el almacenamiento existe en alguna
otra parte (y por tanto la variable realmente es global a la función). Por ejemplo:

//: C10:LocalExtern.cpp
//{L} LocalExtern2
#include <iostream>

int main() {
extern int i;
std::cout << i;
}

261


Para nombres de funciones (sin tener en cuenta las funciones miembro), static y extern sólo pueden alterar la
visibilidad, de forma que si encontramos

extern void f();

es lo mismo que la menos adornada declaración

void f();

y si utiliza

static void f();

significa que f() es visible sólo para la (FIXME:translation unit:unidad de traducción), (esto suele llamarse
(FIXME:file static:archivo estático)).

10.1.3. Otros especificadores para almacenamiento de clases
El uso de static y extern está muy extendido. Hay dos especificadores de clase de almacenamiento bastante
menos conocidos. El especificador auto no se utiliza prácticamente nunca porque le dice al compilador que esa es
una variable local. auto es la abreviatura de "automático" y se refiere a la forma en la que el compilador reserva
espacio automáticamente para la variable. El compilador siempre puede determinar este hecho por el contexto en
que la variable se define por lo que auto es redundante.
El especificador register aplicado a una variable indica que es una variable local (auto), junto con la pista para
el compilador de que esa variable en concreto va a ser ampliamente utilizada por lo que debería ser almacenada
en un registro si fuese posible. Por tanto, es una ayuda para la optimización. Diferentes compiladores responden
de diferente manera ante dicha pista; incluso tienen la opción de ignorarla. Si toma la dirección de la variable, el
especificador register va a ser, casi con total seguridad, ignorado. Se recomienda evitar el uso de register porque,
generalmente, el compilador suele realizar las labores de optimización mejor que el usuario.

10.2. Espacios de nombres
Pese a que los nombres pueden estar anidados dentro de clases, los nombres de funciones globales, variables
globales y clases se encuentran incluidos dentro de un único espacio de nombres. La palabra reservada static le da
control sobre éste permitiéndole darle tanto a variables como a funciones enlazado interno (es decir convirtiéndolas
en (FIXEME:file static:archivo estático)). Pero en un proyecto grande, la falta de control sobre el espacio de
nombres global puede causar problemas. Con el fin de solventar esos problemas para clases, los vendedores se
suelen crear nombres largos y complicados que tienen baja probabilidad de crear conflictos pero que suponen
hartarse a teclear para escribirlos. (Para simplificar este problema se suele utilizar typedef). Pese a que el lenguaje
la soporta, no es una solución elegante.
En lugar de eso puede subdividir el espacio de nombres global en varias partes más manejables utilizando la
característica namespace de C++. La palabra reservada namespace, de forma similar a class, struct, enum y union,
sitúa los nombres de sus miembros en un espacio diferente. Mientras que las demás palabras reservadas tienen
propósitos adicionales, la única función de namespace es la de crear un nuevo espacio de nombres.

10.2.1. Crear un espacio de nombres
La creación de un espacio de nombres es muy similar a la creación de una clase:

//: C10:MyLib.cpp

262


namespace MyLib {
// Declarations
}
int main() {}

Ése código crea un nuevo espacio de nombres que contiene las declaraciones incluidas entre las llaves. De
todas formas, existen diferencias significativas entre class, struct, union y enum: * Una definición con namespace
solamente puede aparecer en un rango global de visibilidad o anidado dentro de otro namespace. * No es necesario
un punto y coma tras la llave de cierre para finalizar la definición de namespace. * Una definición namespace
puede ser "continuada" en múltiples archivos de cabecera utilizando una sintaxis que, para una clase, parecería ser
la de una redefinición:

//: C10:Header1.h
#ifndef HEADER1_H
#define HEADER1_H
namespace MyLib {
extern int x;
void f();
// ...
}

#endif // HEADER1_H

Un namespace puede sobreponerse a otro nombre de forma que no hace falta que teclee un enrevesado nombre
creado por algún vendedor de librerías:

//: C10:BobsSuperDuperLibrary.cpp
namespace BobsSuperDuperLibrary {
class Widget { /* ... */ };
class Poppit { /* ... */ };
// ...
}
// Too much to type! I’ll alias it:
namespace Bob = BobsSuperDuperLibrary;
int main() {}

No puede crear una instancia de un namespace tal y como podría con una clase.

Espacios de nombres sin nombre
Cada (FIXME:translation unit:unidad de traducción) contiene un espacio de nombres sin nombre al que puede
referirse utilizando "namespace" sin ningún identificador.
Los nombres en este espacio están disponibles automáticamente en esa unidad de traducción sin calificación.
Se garantiza que un espacio sin nombre es único para cada unidad de traducción. Si usted asigna nombres locales
en un espacio de nombres sin nombre no necesitará darles enlazado interno utilizando el asignador static.

263


En C++ es preferible utilizar espacios de nombres sin nombre que archivos estáticos.

Amigas
Es posible añadir una declaración tipo friend dentro de un espacio de nombres incluyéndola dentro de una
clase:

//: C10:FriendInjection.cpp
namespace Me {
class Us {
//...
friend void you();
};
}
int main() {}

Ahora la función you( ) es un miembro del espacio de nombres Me.
Si introduce una declaración tipo friend en una clase dentro del espacio de nombres global, dicha declaración
se inyecta globalmente.

10.2.2. Cómo usar un espacio de nombres
Usted puede referirse a un nombre dentro de un espacio de nombres de tres maneras diferentes: especiﬁcando
el nombre utilizando el operador de resolución de ámbito, con una directiva using que introduzca todos los nombres
en el espacio de nombres o mediante una declaración using para introducir nombres de uno en uno.

Resolución del ámbito
Cualquier nombre en un espacio de nombres puede ser explícitamente especiﬁcado utilizando el operador de
resolución de ámbito de la misma forma que puede referirse a los nombres dentro de una clase:

//: C10:ScopeResolution.cpp
namespace X {
class Y {
static int i;
public:
void f();
};
class Z;
void func();
}
int X::Y::i = 9;
class X::Z {
int u, v, w;
public:
Z(int i);
int g();
};
X::Z::Z(int i) { u = v = w = i; }
int X::Z::g() { return u = v = w = 0; }
void X::func() {
X::Z a(1);

264


a.g();
}
int main(){}

Nótese que la definición X::Y::i puede referirse también a una variable miembro de la clase Y anidado dentro
de la clase X en lugar del espacio de nombres X.

La directiva using
Puesto que teclear toda la especificación para un identificador en un espacio de nombres puede resultar rápida-
mente tedioso, la palabra clave using le permite importar un espacio denombre entero a la vez. Cuando se utiliza
en conjunción con la palabra clave namespace, se dice que utilizamos una directiva using. Las directivas using
hacen que los nombres actúen como si perteneciesen al ámbito del espacio de nombre que les incluye más cercano
por lo que puede utilizar convenientemente los nombres sin explicitar completamente su especificación. Considere
el siguiente espacio de nombres:

//: C10:NamespaceInt.h
#ifndef NAMESPACEINT_H
#define NAMESPACEINT_H
namespace Int {
enum sign { positive, negative };
class Integer {
int i;
sign s;
public:
Integer(int ii = 0)
: i(ii),
s(i >= 0 ? positive : negative)
{}
sign getSign() const { return s; }
void setSign(sign sgn) { s = sgn; }
// ...
};
}
#endif // NAMESPACEINT_H

Un uso de las directivas using es incluir todos los nombres en Int dentro de otro espacio de nombres, dejando
aquellos nombres anidados dentro del espacio de nombres

//: C10:NamespaceMath.h
#ifndef NAMESPACEMATH_H
#define NAMESPACEMATH_H
#include "NamespaceInt.h"
namespace Math {
using namespace Int;
Integer a, b;
Integer divide(Integer, Integer);
// ...
}
#endif // NAMESPACEMATH_H

265


Usted también puede declarar todos los nombres en Int dentro de la función pero dejando aquellos nombres
anidados dentro de la función:

//: C10:Arithmetic.cpp
void arithmetic() {
Integer x;
x.setSign(positive);
}
int main(){}

Sin la directiva using, todos los nombres en el espacio de nombres requerirían estar completamente explicita-
dos.
Un aspecto de la directiva using podría parecer poco intuitivo al principio. La visibilidad de los nombres
introducidos con una directiva using es el rango en el que la directiva se crea. Pero ¡usted puede hacer caso omiso
de los nombres deﬁnidos en la directiva using como si estos hubiesen sido declarados globalmente para ese rango!

//: C10:NamespaceOverriding1.cpp
#include "NamespaceMath.h"
int main() {
using namespace Math;
Integer a; // Hides Math::a;
a.setSign(negative);
// Now scope resolution is necessary
// to select Math::a :
Math::a.setSign(positive);
}

Suponga que tiene un segundo espacio de nombres que contiene algunos nombres de namespace Math:

//: C10:NamespaceOverriding2.h
#ifndef NAMESPACEOVERRIDING2_H
#define NAMESPACEOVERRIDING2_H
namespace Calculation {
Integer divide(Integer, Integer);
// ...
}
#endif // NAMESPACEOVERRIDING2_H

Puesto que este espacio de nombres también se introduce con una directiva using, existe la posibilidad de tener
una colisión. De todos modos, la ambigüedad aparece en el momento de utilizar el nombre, no en la directiva
using:

266


//: C10:OverridingAmbiguity.cpp
#include "NamespaceMath.h"
#include "NamespaceOverriding2.h"
void s() {
using namespace Math;
using namespace Calculation;
// Everything’s ok until:
//! divide(1, 2); // Ambiguity
}
int main() {}

Por tanto, es posible escribir directivas using para introducir un número de espacios de nombre con nombres
conflictivos sin producir ninguna ambigüedad.

La declaración using
Usted puede inyectar nombres de uno en uno en el rango actual utilizando una declaración using. A diferencia
de la directiva using, que trata los nombres como si hubiesen sido declarados globalmente para ese rango, una
declaración using es una declaración dentro del rango actual. Esto significa que puede sobrescribir nombres de una
directiva using:

//: C10:UsingDeclaration.h
#ifndef USINGDECLARATION_H
#define USINGDECLARATION_H
namespace U {
inline void f() {}
inline void g() {}
}
namespace V {
inline void f() {}
inline void g() {}
}
#endif // USINGDECLARATION_H

La declaración using simplemente da completamente especificado el nombre del identificador pero no da in-
formación de tipo. Esto significa que si el espacio de nombres contiene un grupo de funciones sobrecargadas con
el mismo nombre, la declaración using declara todas las funciones pertenecientes al grupo sobrecargado.
Es posible poner una declaración using en cualquier sitio donde podría ponerse una declaración normal. Una
declaración using trabaja de la misma manera que cualquier declaración normal salvo por un aspecto: puesto que
no se le da ninguna lista de argumentos, una declaración using puede provocar la sobrecarga de una función con
los mismos tipos de argumentos (cosa que no está permitida por el procedimiento de sobrecarga normal). De todas
formas, esta ambigüedad no se muestra hasta el momento de uso, no apareciendo en el instante de declaración.
Una declaración using puede también aparecer dentro de un espacio de nombres y tiene el mismo efecto que
en cualquier otro lugar (ese nombre se declara dentro del espacio):

//: C10:UsingDeclaration2.cpp

267


#include "UsingDeclaration.h"
namespace Q {
using U::f;
using V::g;
// ...
}
void m() {
using namespace Q;
f(); // Calls U::f();
g(); // Calls V::g();
}
int main() {}

Una declaración using es un alias. Le permite declarar la misma función en espacios de nombre diferentes.
Si acaba redeclarando la misma función importando diferentes espacios de nombres no hay problema, no habrá
ambigüedades o duplicados.

10.2.3. El uso de los espacios de nombres
Algunas de las reglas de arriba pueden parecer un poco desalentadoras al principio, especialmente si tiene la
impresión que las utilizará constantemente. No obstante, en general es posible salir airoso con el uso de espacios
de nombres fácilmente siempre y cuando comprenda como funcionan. La clave a recordar es que cuando introduce
una directiva using global (vía "using namespace" fuera de cualquier rango) usted ha abierto el espacio de nombres
para ese archivo. Esto suele estar bien para un archivo de implementación (un archivo "cpp") porque la directiva
using sólo afecta hasta el final de la compilación de dicho archivo. Es decir, no afecta a ningún otro archivo, de
forma que puede ajustar el control de los espacios de nombres archivo por archivo. Por ejemplo, si usted descubre
un cruce de nombres debido a que hay demasiadas directivas using en un archivo de implementación particular,
es una cuestión simple cambiar dicho archivo para que use calificaciones explícitas o declaraciones using para
eliminar el cruce sin tener que modificar ningún otro archivo de implementación.
Los archivos de cabecera ya son otra historia. Usted virtualmente nunca querrá introducir una directiva using
global en un archivo de cabecera, puesto que eso significaría que cualquier otro archivo que incluyese la cabecera
también tendría el espacios de nombres desplegado (y un archivo de cabecera puede incluir otros archivos de
cabecera).
Por tanto, en los archivos de cabecera debería utilizar o bien calificaciones explícitas o bien directivas using
bajo rango o declaraciones using. Este es el método que encontrará en este libro. Siguiendo esta metodología no
"contaminará" el espacios de nombres global, volviendo al mundo pre-espacios de nombres de C++.

10.3. Miembros estáticos en C++
Hay veces en las que necesita un único espacio de almacenamiento para ser utilizado por todos los objetos
de una clase. En C, usted utilizaría una variable global pero eso no es muy seguro. Los datos globales pueden
ser modificados por todo el mundo y su nombre puede cruzarse con otros idénticos en un proyecto grande. Sería
ideal si los datos pudiesen ser almacenados como si fuesen globales pero ocultos dentro de una clase y claramente
asociado con esa clase.
Esto es posible con los datos miembros static dentro de una clase. Existe una única porción de espacio para los
datos miembros static, independientemente del número de objetos de dicha clase que se hayan creado. Todos los
objetos comparten el mismo espacio de almacenamiento static para ese dato miembro, constituyendo una forma
de "comunicarse" entre ellos. Pero los datos static pertenecen a la clase; su nombre está restringido al interior de
la clase y puede ser public, private o protected.

10.3.1. Definición del almacenamiento para miembros de datos estáticos
Puesto que los datos static tienen una única porción de memoria donde almacenarse, independientemente del
número de objetos creados, esa porción debe ser definida en un único sitio. El compilador no reservará espacio
de almacenamiento por usted. El enlazador reportará un error si un dato estático miembro es declarado pero no

268


definido.
La definición debe realizarse fuera de la clase (no se permite el uso de la sentencia inline), y sólo está permitida
una definición. Es por ello que habitualmente se incluye en el archivo de implementación para la clase. La sintaxis
suele traer problemas, pero en realidad es bastante lógica. Por ejemplo, si crea un dato estático miembro dentro de
una clase de la siguiente forma:

class A {
static int i;
public:
//...
};

Deberá definir el almacenamiento para ese dato estático miembro en el archivo de definición de la siguiente
manera:

int A::i = 1;

Si usted desease definir una variable global ordinaria, debería utilizar

int i = 1;

pero aquí, el operador de resolución de rango y el nombre de la clase se utilizar para especificar A::i.
Algunas personas tienen problemas con la idea que A::i es private, y pese a ello parece haber algo que lo está
manipulando abiertamente. ¿No rompe esto el mecanismo de protección? Esta es una práctica completamente
segura por dos razones. Primera, el único sitio donde esta inicialización es legal es en la definición. Efectivamente,
si el dato static fuese un objeto con un constructor, habría llamado al constructor en lugar de utilizar el operador =.
Segundo, una vez se ha realizado la definición, el usuario final no puede hacer una segunda definición puesto que
el enlazador daría error. Y el creador de la clase está forzado a crear la definición o el código no enlazaría en las
pruebas. Esto asegura que la definición sólo sucede una vez y que es el creador de la clase quien la lleva a cabo.
La expresión completa de inicialización para un miembro estático se realiza en el rango de la clase. Por
ejemplo,

//: C10:Statinit.cpp
// Scope of static initializer
#include <iostream>

int x = 100;

class WithStatic {
static int x;
static int y;
public:
void print() const {
cout << "WithStatic::x = " << x << endl;
cout << "WithStatic::y = " << y << endl;
}
};

int WithStatic::x = 1;
int WithStatic::y = x + 1;
// WithStatic::x NOT ::x

269


int main() {
WithStatic ws;
ws.print();
}

Aquí la cualificación WithStatic:: extiende el rango de WithStatic a la definición completa.

Inicialización de vectores estáticos
El capítulo 8 introdujo la variable static const que le permite definir un valor constante dentro del cuerpo de una
clase. También es posible crear listas de objetos estáticos, tanto const como no const. La sintaxis es razonablemente
consistente:

//: C10:StaticArray.cpp
// Initializing static arrays in classes
class Values {
// static consts are initialized in-place:
static const int scSize = 100;
static const long scLong = 100;
// Automatic counting works with static arrays.
// Arrays, Non-integral and non-const statics
// must be initialized externally:
static const int scInts[];
static const long scLongs[];
static const float scTable[];
static const char scLetters[];
static int size;
static const float scFloat;
static float table[];
static char letters[];
};

int Values::size = 100;
const float Values::scFloat = 1.1;

const int Values::scInts[] = {
99, 47, 33, 11, 7
};

const long Values::scLongs[] = {
99, 47, 33, 11, 7
};

const float Values::scTable[] = {
1.1, 2.2, 3.3, 4.4
};

const char Values::scLetters[] = {
’a’, ’b’, ’c’, ’d’, ’e’,
’f’, ’g’, ’h’, ’i’, ’j’
};

float Values::table[4] = {
1.1, 2.2, 3.3, 4.4
};

char Values::letters[10] = {
’a’, ’b’, ’c’, ’d’, ’e’,

270


’f’, ’g’, ’h’, ’i’, ’j’
};

int main() { Values v; }

Con static consts de tipo entero puede realizar las definiciones dentro de la clase, pero para cualquier otro tipo
(incluyendo listas de enteros, incluso si estos son static const) deberá realizar una única definición externa para
el miembro. Estas definiciones tienen enlazado interno, por lo que pueden incluirse en archivos de cabecera. La
sintaxis para inicializar listas estáticas es la misma que para cualquier agregado, incluyendo el contado automático.
También puede crear objetos static const de tipos de clase y listas de dichos objetos. De todas formas, no puede
inicializarlos utilizando la sintaxis tipo "inline" permitida para static consts de tipos enteros por defecto:

//: C10:StaticObjectArrays.cpp
// Static arrays of class objects
class X {
int i;
public:
X(int ii) : i(ii) {}
};

class Stat {
// This doesn’t work, although
// you might want it to:
//! static const X x(100);
// Both const and non-const static class
// objects must be initialized externally:
static X x2;
static X xTable2[];
static const X x3;
static const X xTable3[];
};

X Stat::x2(100);

X Stat::xTable2[] = {
X(1), X(2), X(3), X(4)
};

const X Stat::x3(100);

const X Stat::xTable3[] = {
X(1), X(2), X(3), X(4)
};

int main() { Stat v; }

La inicialización de listas estáticas de objetos de clase tanto const como no const debe ser realizada de la misma
manera, siguiendo la típica sintaxis de definición estática.

10.3.2. Clases anidadas y locales
Usted puede colocar fácilmente datos estáticos miembros en clases que están anidadas dentro de otras clases.
La definición de tales miembros es intuitiva y obvía (tan sólo utiliza otro nivel de resolución de rango). No obstante,
usted no puede tener datos estáticos miembros dentro de clases locales (una clase local es una clase definida dentro

271


de una función). Por tanto,

//: C10:Local.cpp
// Static members & local classes
#include <iostream>

// Nested class CAN have static data members:
class Outer {
class Inner {
static int i; // OK
};
};

int Outer::Inner::i = 47;

// Local class cannot have static data members:
void f() {
class Local {
public:
//! static int i; // Error
// (How would you define i?)
} x;
}

int main() { Outer x; f(); }

Ya puede ver el problema con miembros estáticos en clases locales: ¿Cómo describirá el dato miembro en
rango de archivo para poder definirlo? En la práctica, el uso de clases locales es muy poco común.

10.3.3. Métodos estáticos
También puede crear funciones static miembro que, como los datos static miembros, trabajan para la clase
como un todo en lugar de para un objeto particular de la clase. En lugar de hacer una función global que viva en
y "contamine" el espacio de nombres global o local, puede incluir la función dentro de la clase. Cuando crea una
función static miembro, está expresando una asociación con una clase particular.
Puede llamar a una función static miembro de forma ordinaria, con el punto o la flecha, en asociación con un
objeto. De todas formas, es más típico llamar a las funciones static miembros por si misma, sin especificar ningún
objeto, utilizando el operador de resolución de rango, como en el siguiente ejemplo:

//: C10:SimpleStaticMemberFunction.cpp
class X {
public:
static void f(){};
};

int main() {
X::f();
}

272


Cuando vea funciones miembro estáticas en una clase, recuerde que el diseñador pretendía que esa función
estuviese conceptualmente asociada a la clase como un todo.
Una función miembro static no puede acceder a los datos miembro ordinarios, sólo a los datos miembro static.
Sólo puede llamar a otras funciones miembro static. Normalmente, la dirección del objeto actual (this) se pasa
de forma encubierta cuando se llama a cualquier función miembro, pero un miembro static no tiene this, que es
la razón por la cual no puede acceder a los miembros ordinarios. Por tanto, se obtiene el ligero incremento de
velocidad proporcionado por una función global debido a que una función static miembro no lleva la carga extra
de tener que pasar this. Al mismo tiempo, obtiene los beneficios de tener la función dentro de la clase.
Para datos miembro, static indica que sólo existe un espacio de memoria por dato miembro para todos los
objetos de la clase. Esto establece que el uso de static para definir objetos dentro de una función significa que sólo
se utiliza una copia de una variable local para todas las llamadas a esa función.
Aquí se muestra un ejemplo mostrando datos miembro static y funciones miembro static utilizadas conjunta-
mente:

//: C10:StaticMemberFunctions.cpp
class X {
int i;
static int j;
public:
X(int ii = 0) : i(ii) {
// Non-static member function can access
// static member function or data:
j = i;
}
int val() const { return i; }
static int incr() {
//! i++; // Error: static member function
// cannot access non-static member data
return ++j;
}
static int f() {
//! val(); // Error: static member function
// cannot access non-static member function
return incr(); // OK -- calls static
}
};

int X::j = 0;

int main() {
X x;
X* xp = &x;
x.f();
xp->f();
X::f(); // Only works with static members
}

Puesto que no tienen el puntero this, las funciones miembro static no pueden ni acceder a datos miembro no
static ni llamar a funciones miembro no static. Note el lector que en main() un miembro static puede seleccionarse
utilizando la habitual sintaxis de punto o flecha, asociando la función con el objeto, pero también sin objeto (ya que
un miembro static está asociado con una clase, no con un objeto particular), utilizando el nombre de la clase y el
operador de resolución de rango. He aquí una interesante característica: Debido a la forma en la que se inicializan
los objetos miembro static, es posible poner un dato miembro static de la misma clase dento de dicha clase. He
aquí un ejemplo que tan solo permite la existencia de un único objeto de tipo Egg definiendo el constructor privado.
Puede acceder a este objeto pero no puede crear ningún otro objeto tipo Egg:

273


//: C10:Singleton.cpp
// Static member of same type, ensures that
// only one object of this type exists.
// Also referred to as the "singleton" pattern.
#include <iostream>

class Egg {
static Egg e;
int i;
Egg(int ii) : i(ii) {}
Egg(const Egg&); // Prevent copy-construction
public:
static Egg* instance() { return &e; }
int val() const { return i; }
};

Egg Egg::e(47);

int main() {
//! Egg x(1); // Error -- can’t create an Egg
// You can access the single instance:
cout << Egg::instance()->val() << endl;
}

La inicialización de E acontece una vez se completa la declaración de la clase, por lo que el compilador tiene
toda la información que necesita para reservar espacio y llamar al constructor.
Para prevenir completamente la creación de cualquier otro objeto, se ha añadido algo más: un segundo con-
structor privado llamado copy-constructor. Llegados a este punto del libro, usted no puede saber porque es esto
necesario puesto que el constructor copia no será estudiado hasta el capítulo siguiente. De todas formas, como
un breve adelanto, si se propusiese retirar el constructor copia definido en el ejemplo anterior, sería posible crear
objetos Egg de la siguiente forma:

Egg e = *Egg::instance();
Egg e2(*Egg::instance());

Ambos utilizan el constructor copia, por lo que para evitar esta posibilidad, se declara el constructor copia
como privado (no se requiere definición porque nunca va a ser llamado). Buena parte del siguiente capítulo es una
discusión sobre el constructor copia por lo que esto quedará más claro entonces.

10.4. FIXME static initialization dependency
Dentro de una unidad de traducción específica, está garantizado que el orden de inicialización de los objetos
estáticos será el mismo que el de aparición de sus definiciones en la unidad de traducción.
No obstante, no hay garantías sobre el orden en que se inicializan los objetos estáticos entre (FIXME:translation
units:unidades de traducción), y el lenguaje no provee ninguna forma de averiguarlo. Esto puede producir proble-
mas significativos. Como ejemplo de desastre posible(que provocará el cuelgue de sistemas operativos primitivos
o la necesidad de matar el proceso en otros más sofisticados), si un archivo contiene

//: C10:Out.cpp {O}

274


// First file
#include <fstream>
std::ofstream out("out.txt");

y otro archivo utiliza el objeto out en uno de sus inicializadores

//: C10:Oof.cpp
// Second file
//{L} Out
#include <fstream>
extern std::ofstream out;
class Oof {
public:
Oof() { out << "ouch"; }
} oof;
int main() {}

el programa puede funcionar, o puede que no. Si el entorno de programación monta el programa de forma
que el primer archivo sea inicializado despues del segundo, no habrá problemas. Pero si el segundo archivo se
inicializa antes que el primero, el constructor para Oof se sustenta en la existencia de out, que todavía no ha sido
construido, lo que causa el caos.
Este problema sólo ocurre con inicializadores de objetos estáticos que dependen el uno del otro. Los estáticos
dentro de cada unidad de traducción son inicializados antes de la primera invocación a cualquier función de esa
unidad, aunque puede que despues de main(). No puede estar seguro del orden de inicialización de objetos estáticos
si están en archivos diferentes.
Un ejemplo sutil puede encontrarse en ARM.[47] en un archivo que aparece en el rango global:

extern int y;
int x = y + 1;

y en un segundo archivo también en el rango global:

extern int x;
int y = x + 1;

Para todos los objetos estáticos, el mecanismo de carga-enlazado garantiza una inicialización estática a cero
antes de la inicialización dinámica especificada por el programador. En el ejemplo anterior, la inicialización a cero
de la zona de memoria ocupada por el objeto fstream out no tiene especial relevancia, por lo que está realmente
indefinido hasta que se llama al constructor. Pese a ello, en el caso de los tipos predefinidos, la inicialización a
cero sí tiene importancia, y si los archivos son inicializados en el orden mostrado arriba, y empieza estáticamente
inicializada a cero, por lo que x se convierte en uno, e y es dinámicamente inicializada a dos. Pero si los archivos
fuesen inicializados en orden opuesto, x sería estáticamente inicializada a cero, y dinámicamente inicializada a uno
y despues, x pasaría a valer dos.
Los programadores deben estar al tanto de esto porque puede darse el caso de crear un programa con depen-
dencias de inicialización estáticas que funciones en una plataforma determinada y, de golpe y misteriosamente,
compilarlo en otro entorno y que deje de funcionar.

275


10.4.1. Qué hacer
Existen tres aproximaciones para tratar con este problema: 1. No hacerlo. Evitar las dependencias de inicial-
ización estática es la mejor solución. 2. Si lo debe hacer, coloque las definiciones de objetos estáticos críticos en
una única línea, de forma que pueda controlar, de forma portable, su inicialización colocándolos en el orden cor-
recto. 3. Si está convencido que es inevitable dispersar objetos estáticos entre (FIXME:translation units:unidades
de traducción) diferentes (como en el caso de una librería, donde no puede controlar el programa que la usa), hay
dos técnicas de programación para solventar el problema.
Técnica uno El pionero de esta técnica fue Jerry Schwarz mientras creaba la librería iostream (puesto que las
definiciones para cin, cout y cerr son static y viven en diferentes archivos). Realmente es inferior a la segunda
técnica pero ha pululado durante mucho tiempo por lo que puede encontrarse con código que la utilice; así pues,
es importante que entienda como trabaja.
Esta técnica requiere una clase adicional en su archivo de cabecera. Esta clase es la responsable de la inicial-
ización dinámica de sus objetos estáticos de librería. He aquí un ejemplo simple:

//: C10:Initializer.h
// Static initialization technique
#ifndef INITIALIZER_H
#define INITIALIZER_H
#include <iostream>
extern int x; // Declarations, not definitions
extern int y;

class Initializer {
static int initCount;
public:
Initializer() {
std::cout << "Initializer()" << std::endl;
// Initialize first time only
if(initCount++ == 0) {
std::cout << "performing initialization"
<< std::endl;
x = 100;
y = 200;
}
}
~Initializer() {
std::cout << "~Initializer()" << std::endl;
// Clean up last time only
if(--initCount == 0) {
std::cout << "performing cleanup"
<< std::endl;
// Any necessary cleanup here
}
}
};

// The following creates one object in each
// file where Initializer.h is included, but that
// object is only visible within that file:
static Initializer init;
#endif // INITIALIZER_H

Las declaraciones para x e y anuncian tan sólo que esos objetos existen, pero no reservan espacio para los
objetos. No obstante, la definición para el Initializer init reserva espacio para ese objeto en cada archivo en que
se incluya el archivo de cabecera. Pero como el nombre es static (en esta ocasión controlando la visibilidad, no la

276


forma en la que se almacena; el almacenamiento se produce a nivel de archivo por defecto), sólo es visible en esa
unidad de traducción, por lo que el enlazador no se quejará por múltiples errores de deﬁnición.
He aquí el archivo conteniendo las deﬁniciones para x, y e initCount:

//: C10:InitializerDefs.cpp {O}
// Definitions for Initializer.h
#include "Initializer.h"
// Static initialization will force
// all these values to zero:
int x;
int y;
int Initializer::initCount;

(Por supuesto, una instancia estática de archivo de init también se incluye en este archivo cuando se incluye el
archivo de cabecera. Suponga que otros dos archivos son creados por la librería de usuario:

//: C10:Initializer.cpp {O}
// Static initialization

y

//: C10:Initializer2.cpp
//{L} InitializerDefs Initializer
// Static initialization

int main() {
cout << "inside main()" << endl;
cout << "leaving main()" << endl;
}

Ahora no importa en qué unidad de traducción se inicializa primero. La primera vez que una unidad de
traducción que contenga Initializer.h se inicialice, initCount será cero por lo que la inicialización será llevada
a cabo. (Esto depende en gran medida en el hecho que la zona de almacenamiento estático está a cero antes
de que cualquier inicialización dinámica se lleve a cabo). Para el resto de (FIXME:translation units:unidades
de traducción), initCount no será cero y se eludirá la inicialización. La limpieza ocurre en el orden inverso, y
~Initializer() asegura que sólo ocurrirá una vez.
Este ejemplo utiliza tipos por defecto como objetos globales estáticos. Esta técnica también trabaja con clases,
pero esos objetos deben ser inicializados dinámicamente por la clase Initializer. Una forma de hacer esto es creando
clases sin constructores ni destructores, pero sí con funciones miembro de inicialización y limpieza utilizando nom-

277


bres diferentes. Una aproximación más común, de todas formas, es tener punteros a objetos y crearlos utilizando
new dentro de Initializer().
Técnica dos Bastante despues de la aparición de la técnica uno, alguien (no sé quien) llegó con la técnica
explicada en esta sección, que es mucho más simple y limpia que la anterior. El hecho que tardase tanto en
descubrirse es un tributo a la complejidad de C++.
Esta técnica se sustenta en el hecho que los objetos estáticos dentro de funciones (sólo) se inicializan la primera
vez que se llama a la función. Mantenga en mente que el problema que estamos intentando resolver aquí no es
cuando se inicializan los objetos estáticos (que puede ser controlado separadamente) sino más bien el asegurarnos
que la inicialización acontece en el orden adecuado.
Esta técnica es muy limpia y astuta. Para cualquier dependencia de inicialización, usted coloca un objeto
estático dentro de una función que devuelve una referencia a ese objeto. De esta forma, la única manera de acceder
al objeto estático es llamando a la función, y si ese objeto necesita acceder a otros objetos estáticos de los que
depende, debe llamar a sus funciones. Y la primera vez que se llama a una función, se fuerza a llevar a cabo la
inicialización. Está garantizado que el orden de la inicialización estática será correcto debido al diseño del código,
no al orden que arbitrariamente decide el enlazador.
Para mostrar un ejemplo, aquí tenemos dos clases que dependen la una de la otra. La primera contiene un bool
que sólo se inicializa por el constructor, por lo que se puede decir si se ha llamado el constructor por una instancia
estática de la clase (el área de almacenamiento estático se inicializa a cero al inicio del programa, lo que produce
un valor false para el bool si el constructor no ha sido llamado)

//: C10:Dependency1.h
#ifndef DEPENDENCY1_H
#define DEPENDENCY1_H
#include <iostream>

class Dependency1 {
bool init;
public:
Dependency1() : init(true) {
std::cout << "Dependency1 construction"
<< std::endl;
}
std::cout << "Dependency1 init: "
<< init << std::endl;
}
};
#endif // DEPENDENCY1_H

El constructor también indica cuando ha sido llamado, y usted puede print() el estado del objeto para averiguar
si ha sido inicializado.
La segunda clase es inicializada por un objeto de la primera clase, que es lo que causa la dependencia:

//: C10:Dependency2.h
#ifndef DEPENDENCY2_H
#define DEPENDENCY2_H
#include "Dependency1.h"

class Dependency2 {
Dependency1 d1;

278


public:
Dependency2(const Dependency1& dep1): d1(dep1){
std::cout << "Dependency2 construction ";
print();
}
void print() const { d1.print(); }
};
#endif // DEPENDENCY2_H

El constructor se anuncia a si mismo y imprime el estado del objeto d1 por lo que puede ver si este se ha
inicializado cuando se llama al constructor.
Para demostrar lo que puede ir mal, el siguiente archivo primero pone las deﬁniciones de los objetos estáticos
en el orden incorrecto, tal y como sucedería si el enlazador inicializase el objeto Dependency2 antes del Depen-
dency1. Despues se invierte el orden para mostrar como funciona correctamente si el orden resulta ser el correcto.
Finalmente, se muestra la técnica dos.
Para proveer una salida más legible, ha sido creada la función separator(). El truco está en que usted no puede
llamar a la función globalmente a menos que la función sea utilizada para llevar a cabo la inicialización de la
variable, por lo que separator() devuelve un valor absurdo que es utilizado para inicializar un par de variables
globales.

//: C10:Technique2.cpp

// Returns a value so it can be called as
// a global initializer:
int separator() {
cout << "---------------------" << endl;
return 1;
}

// Simulate the dependency problem:
extern Dependency1 dep1;
Dependency2 dep2(dep1);
Dependency1 dep1;
int x1 = separator();

// But if it happens in this order it works OK:
Dependency1 dep1b;
Dependency2 dep2b(dep1b);
int x2 = separator();

// Wrapping static objects in functions succeeds
Dependency1& d1() {
static Dependency1 dep1;
return dep1;
}

Dependency2& d2() {
static Dependency2 dep2(d1());
return dep2;
}

int main() {
Dependency2& dep2 = d2();
}

279


Las funciones d1() y d2() contienen instancias estáticas de los objetos Dependency1 y Dependency2. Ahora,
la única forma de acceder a los objetos estáticos es llamando a las funciones y eso fuerza la inicialización estática
en la primera llamada a la función. Esto significa que se garantiza la correcta inicialización, cosa que verá cuando
lance el programa y observe la salida.
He aquí como debe organizar el código para usar esta técnica. Ordinariamente, los objetos estáticos deben
ser definidos en archivos diferentes (puesto que se ha visto forzado a ello por alguna razón; recuerde que definir
objetos estáticos en archivos diferentes es lo que causa el problema), por lo que definirá las (FIXME:wrapping
functions:funciones contenedoras) en archivos diferentes. Pero estas necesitan ser declaradas en los archivos de
cabecera:

//: C10:Dependency1StatFun.h
#ifndef DEPENDENCY1STATFUN_H
#define DEPENDENCY1STATFUN_H
extern Dependency1& d1();
#endif // DEPENDENCY1STATFUN_H

En realidad, el "extern" es redundante para la declaración de la función. Este es el segundo archivo de cabecera:

//: C10:Dependency2StatFun.h
#ifndef DEPENDENCY2STATFUN_H
#define DEPENDENCY2STATFUN_H
extern Dependency2& d2();
#endif // DEPENDENCY2STATFUN_H

Ahora, en los archivos de implementación donde previamente habría sitúado las definiciones de los objetos
estáticos, sitúará las definiciones de las (FIXME:wrapping functions:funciones contenedoras):

//: C10:Dependency1StatFun.cpp {O}
#include "Dependency1StatFun.h"
Dependency1& d1() {
static Dependency1 dep1;
return dep1;
}

Presumiblemente, otro código puede también componer esos archivos. He aquí otro archivo:

//: C10:Dependency2StatFun.cpp {O}

280

10.5. Especificaciones de enlazado alternativo

Dependency2& d2() {
static Dependency2 dep2(d1());
return dep2;
}

Ahora hay dos archivos que pueden ser enlazados en cualquier orden y si contuviesen objetos estáticos ordinar-
ios podría producirse cualquier orden de inicialización. Pero como contienen (FIXME:wrapping functions:funciones
contenedoras), no hay posibilidad de inicialización incorrecta:

//: C10:Technique2b.cpp
//{L} Dependency1StatFun Dependency2StatFun
int main() { d2(); }

Cuando ejecute este programa verá que la inicialización del objeto estático Dependency1 siempre se lleva a
cabo antes de la inicialización del objeto estático Dependency2. También puede ver que esta es una solución
bastante más simple que la de la técnica uno.
Puede verse tentado a escribir d1() y d2() como funciones inline dentro de sus respectivos archivos de cabecera,
pero eso es algo que, definitivamente, no debe hacer. Una función inline puede ser duplicada en cada archivo en
el que aparezca y esa duplicación incluye la definición de los objetos estáticos. Puesto que las funciones inline
llevan asociado por defecto enlazado interno, esto provocará el tener múltiples objetos estáticos entre las diversas
(FIXME:translation units: unidades de traducción), lo que ciertamente causará problemas. Es por ello que debe
asegurarse que sólo existe una única definición para cada (FIXME:wrapping functions:funciones contenedoras), y
eso significa no hacer las (FIXME:wrapping functions:funciones contenedoras) inline.

10.5. Especificaciones de enlazado alternativo
¿Qué pasa si usted está escribiendo un programa en C++ y quiere usar una librería de C? Si hace uso de la
declaración de funciones de C,

float f(int a, char b);

el compilador de C++ adornará el nombre como algo tipo _f_int_char para permitir la sobrecarga de la función
(y el (FIXME:type-safe linkage:enlazado asegurando los tipos)). De todas formas, el compilador de C que compiló
su librería C definitivamente no decoró su nombre, por lo que su nombre interno será _f. Así pues, el enlazador no
será capaz de resolver sus llamadas tipo C++ a f().
La forma de escapar a esto que se propone en C++ es la especificación de enlazado alternativo, que se produjo
en el lenguaje sobrecargando la palabra clave extern. A la palabra clave extern le sigue una cadena que especifica
el enlazado deseado para la declaración, seguido por la declaración:

extern "C" float f(int a, char b);

Esto le dice al compilador que f() tiene enlazado tipo C, de forma que el compilador no decora el nombre.
Las dos únicas especificaciones de enlazado soportadas por el estándar son "C" y "C++", pero algunos vendedores
ofrecen compiladores que también soportan otros lenguajes.
Si tiene un grupo de declaraciones con enlazado alternativo, póngalas entre llaves, como a continuación:

281


extern "C" {
float f(int a, char b);
double d(int a, char b);
}

O, para archivos de cabecera,

extern "C" {
#include "Myheader.h"
}

La mayoría de compiladores de C++ a la venta manejan las especificaciones de enlazado alternativo dentro de
sus propios archivos de cabecera que trabajan tanto con C como con C++, por lo que no tiene que preocuparse de
eso.

10.6. Resumen
La palabra clave static puede llevar a confusión porque en algunas sitúaciones controla la reserva de espacio
en memoria, y en otras controla la visibilidad y enlazado del nombre.
Con la introducción de los espacios de nombres de C++, dispone de una alternativa mejorada y más flexible
para controlar la proliferación de nombres en proyectos grandes.
El uso de static dentro de clases es un método más para controlar los nombres de un programa. Los nombres
no colisionan con nombres globales, y la visibilidad y acceso se mantiene dentro del programa, dándole un mayor
control para el mantenimiento de su código.

10.7. Ejercicios

1. Cree una función con una variable estática que sea un puntero (con argumento por defecto cero). Cuando la
función que realice la llamada provea un valor para ese argumento se usará para apuntar al principio de una
tabla de int. Si se llama a la función con el argumento cero (utilizando el argumento por defecto), la función
devuelve el siguiente valor de la tabla, hasta que llegue a un valor "-1" en la tabla (que actuará como señal
de final de tabla). Ejercite esta función en main().
2. Cree una función que devuelva el siguiente valor de una serie de Fibonacci cada vez que sea llamada. Añada
un argumento que sea tipo bool con valor por defecto false tal que cuando el argumento valga true "reinicie"
la función al principio de la serie de Fibonacci. Ejercite esta función en main().
3. Cree una clase que contenga una tabla de ints. Especifique la dimensión del array utilizando static const int
dentro de la clase. Añada una variable const int e inicialícela en la lista de inicialización del constructor.
Haga al contructor inline. Añada una variable miembro static int e inicialícela a un valor específico. Añada
una función miembro estática que imprima el dato static miembro. Añada una función miembro inline
llamada print() que imprima todos los valores de la tabla y que llame a la función miembro estática. Ejercite
esta clase en main().
4. Cree una clase llamada Monitor que mantenga el registro del número de veces que ha sido llamada su función
miembro incident(). Añada una función miembro print() que muestre por pantalla el número de incidentes.
Ahora cree una función global (no una función miembro) que contenga un objeto static Monitor. Cada vez
que llame a la función debe llamar a incident(), despues a la función miembro print() para sacar por pantalla
el contador de incidentes. Ejercite la función en main().
5. Modifique la clase Monitor del Ejercicio 4 de forma que pueda decrementar (decrement()) el contador de in-
cidentes. Cree una clase llamada Monitor2 que tome como argumento de constructor un puntero a Monitor1,
y que almacene ese puntero llame a incident() y print(). En el destructor para Monitor2, llame a decrement()

282

10.7. Ejercicios

y print(). Cree ahora un objeto static de Monitor2 dentro de una función. Dentro de main(), experimente
llamando y no llamando la función para ver que pasa con el destructor de Monitor2.

6. Cree un objeto global de Monitor2 y vea que sucede.

7. Cree una clase con un destructor que imprima un mensaje y después llame a exit(). Cree un objeto global de
esta clase y vea que pasa.

8. En StaticDestructors.cpp, experimente con el orden de llamada de los constructores y destructores llamando
a f() y g() dentro de main() en diferentes órdenes. ¿Su compilador inicializa los objetos de la forma correcta?

9. En StaticDestructors.cpp, pruebe el manejo de errores por defecto de su implementación convirtiendo la
definición original de out dentro de una declaración extern, y poniendo la definición real despues de la
definición de a (donde el constructor de Obj manda información a out). Asegúrese que no hay ningún otro
programa importante funcionando en su máquina cuando ejecute el código o que su máquina maneje las
faltas robustamente.

10. Pruebe que las variables estáticas de archivo en los archivos de cabecera no chocan entre sí cuando son
incluidas en más de un archivo cpp.

11. Cree una única clase que contenga un int, un constructor que inicialice el int con su argumento, una función
miembro que cambie el valor del int con su argumento y una función print() que muestre por pantalla el int.
Coloque su clase en un archivo de cabecera e incluya dicho archivo en dos archivos cpp. En uno de ellos
cree una instancia de la clase y en la otra declare ese identificador como extern y pruebe dentro de main().
Recuerde, debe enlazar los dos archivos objeto o de lo contrario el enlazador no encontrará el objeto.

12. Cree la instancia del objeto del Ejercicio 11 como static y verifique que, debido a eso, no puede ser hallada
por el enlazador.

13. Declare una función en un archivo de cabecera. Defina la función en un archivo cpp y llámela dentro de
main() en un segundo archivo cpp. Compile y verifique que funciona. Ahora cambie la definición de la
función de forma que sea static y verifique que el enlazador no puede encontrarla.

14. Modifique Volatile.cpp del Capítulo 8 para hacer que comm::isr() funcione realmente como una rutina de
servicio de interrupción. Pista: una rutina de servicio de interrupción no toma ningún argumento.

15. Escriba y compile un único programa que utilice las palabras clave auto y register.

16. Cree un archivo de cabecera que contenga un espacio de nombres. Dentro del espacio de nombres cree varias
declaraciones de funciones. Cree ahora un segundo archivo de cabecera que incluya el primero y continúe
el espacio de nombres, añadiendo varias declaraciones de funciones más. Cree ahora un archivo cpp que
incluya el segundo archivo de cabecera. Cambie su espacio de nombres a otro nombre (más corto). Dentro
de una definición de función, llame a una de sus funciones utilizando la resolución de rango. Dentro de una
definición de función separada, escriba una directiva using para introducir su espacio de nombres dentro de
ese rango de función, y demuestre que no necesita utilizar la resolución de rango para llamar a las funciones
desde su espacio de nombres.

17. Cree un archivo de cabecera con un (FIXME:namespace:espacio de nombres) sin nombre. Incluya la
cabecera en dos archivos cpp diferentes y demuestre que un espacio sin nombre es único para cada (FIXME:translation
unit:unidad de traducción).

18. Utilizando el archivo de cabecera del Ejercicio 17, demuestre que los nombres de un espacio de nombres
sin nombre están disponibles automáticamente en una (FIXME:translation unit:unidad de traducción) sin
calificación.

19. Modifique FriendInjection.cpp para añadir una definición para la función amiga y para llamar a la función
desde dentro de main().

20. En Arithmetic.cpp, demuestre que la directiva using no se extiende fuera de la función en la que fue creada.

21. Repare el problema en OverridingAmbiguity.cpp, primero con resolución de rango y luego, con una declaración
using que fuerce al compilador a escojer uno de los idénticos nombres de función.

283


22. En dos archivos de cabecera, cree dos espacios de nombres, cada uno conteniendo una clase (con todas
las definiciones inline) con idéntico nombre que el del otro espacio de nombres. Cree un archivo cpp que
incluya ambos archivos. Cree una función y, dentro de la función, utilice la directiva using para introducir
ambos espacios de nombres. Pruebe a crear un objeto de la clase y vea que sucede. Haga las directivas using
globales (fuera de la función) para ver si existe alguna diferencia. Repare el problema usando la resolución
de rango, y cree objetos de ambas clases.
23. Repare el problema del Ejercicio 22 con una declaración using que fuerce al compilador a escojer uno de los
idénticos nombres de clase.

24. Extraiga las declaraciones de (FIXME:namespaces:espacios de nombres) en BobsSuperDuperLibrary.cpp y
UnnamedNamespaces.cpp y póngalos en archivos separados, dando un nombre al (FIXME:namespace:espacio
de nombres) sin nombre en el proceso. En un tercer archivo de cabecera, cree un nuevo espacio de nombres
que combine los elementos de los otros dos espacios de nombres con declaraciones using. En main(), intro-
duzca su nuevo espacio de nombres con una directiva using y acceda a todos los elementos de su espacio de
nombres.
25. Cree un archivo de cabecera que incluya <string> y <iostream> pero que no use ninguna directiva using ni
ninguna declaración using. Añada (FIXME:"include guards":"protecciones de inclusión") como ha visto en
los archivos de cabecera del libro. Cree una clase con todas las funciones inline que muestre por pantalla el
string. Cree un archivo cpp y ejercite su clase en main().

26. Cree una clase que contenga un static double y long. Escriba una función miembro static que imprima los
valores.
27. Cree una clase que contenga un int, un constructor que inicialice el int con su argumento, y una función
print() que muestre por pantalla el int. Cree ahora una segunda clase que contenga un objeto static de la
primera. Añada una función miembro static que llame a la función static print() del objeto. Ejercitu su clase
en main().
28. Cree una clase que contenga una tabla de ints estática const y otra no const. Escriba métodos static que
impriman las tablas. Ejercite su clase en main().
29. Cree una clase que contenga un string, con un constructor que inicialice el string a partir de su argumento, y
una función print() que imprima el string. Cree otra clase que contenga una tabla estática tanto const como
no const de objetos de la primera clase, y métodos static para imprimir dichas tablas. Ejercite la segunda
clase en main().
30. Cree una struct que contenga un int y un constructor por defecto que inicialice el int a cero. Haga esta struct
local a una función. Dentro de dicha función, cree una tabla de objetos de su struct y demuestre que cada int
de la tabla ha sido inicializado a cero automáticamente.

31. Cree una clase que represente una conexión a impresora, y que sólo le permita tener una impresora.
32. En un archivo de cabecera, cree una clase Mirror que contiene dos miembros dato: un puntero a un objeto
Mirror y un bool. Déle dos constructores: el constructor por defecto inicializa el bool a true y el puntero a
Mirror a cero. El segundo constructor toma como argumento un puntero a un objeto Mirror, que asigna al
puntero interno del objeto; pone el bool a false. Añada una función miembro test(): si el puntero del objeto
es distinto de cero, devuelve el valor de test() llamado a traves del puntero. Si el puntero es cero, devuelve
el bool. Cree ahora cinco archivos cpp, cada uno incluyendo la cabecera Mirror. El primer archivo cpp
define un objeto Mirror global utilizando el constructor por defecto. El segundo archivo declara el objeto
del primer archivo como extern, y define un objeto Mirror global utilizando el segundo constructor, con un
puntero al primer objeto. Siga haciendo lo mismo hasta que llegue al último archivo, que también contendrá
una definición de objeto global. En este archivo, main() debe llamar a la función test() y aportar el resultado.
Si el resultado es true, encuentre la forma de cambiar el orden de enlazado de su enlazador y cámbielo hasta
que el resultado sea false.
33. Repare el problema del Ejercicio 32 utilizando la técnica uno mostrada en este libro.

34. Repare el problema del Ejercicio 32 utilizando la técnica dos mostrada en este libro.
35. Sin incluir ningún archivo de cabecera, declare la función puts() de la Librería Estándar de C. Llame a
esta función desde main().

284

11: Las referencias y el constructor de copia
Las referencias son como punteros constantes que el compilador utiliza para
acceder directamente a su contenido.
Aunque las referencias también existen en Pascal, la versión de C++ se copió del lenguaje Algol. Las referen-
cias son esenciales en C++ para ayudar en la sintaxis de los operadores sobrecargados (vea Capítulo 12) y, además,
son una buena forma para controlar la manera en que los argumentos se pasan a las funciones tanto hacia dentro
como hacia fuera.
En este capítulo se verá primero la diferencia entre los punteros en C y en C++., y luego se presentarán las
referencias. Pero la mayor parte del capítulo ahondará en el asunto un tanto confuso para los programadores
de C++ novatos: el constructor copia, un constructor especial (que necesita referencias) que construye un nuevo
objeto de otro ya existente del mismo tipo. El compilador utiliza el constructor copia para pasar y retornar objetos
por valor a las funciones.
Finalmente, se hablará sobre la característica (un tanto oscura) de los punteros a miembro de C++.

11.1. Punteros en C++
La diferencia más importante entre los punteros en C y en C++ es que los de C++ están fuertemente tipados.
Sobre todo en lo que al tipo void * se reﬁere. C no permite asignar un puntero de un tipo a otro de forma casual,
pero sí permite hacerlo mediante el tipo void *. Por ejemplo,

Bird* b;
Rock* r;
void* v;
v = r;
b = v;

A causa de esta "característica" de C, puede utilizar cualquier tipo como si de otro se tratara sin ningún aviso
por parte del compilador. C++ no permite hacer esto; el compilador da un mensaje de error, y si realmente quiere
utilizar un tipo como otro diferente, debe hacerlo explícitamente, tanto para el compilador como para el lector,
haciendo molde (denominado cast en inglés). (En el capítulo 3 se habló sobre la sintaxis mejorada del molde
"explícito".)

11.2. Referencias en C++
Una referencia (&) es como un puntero constante que se destruye automáticamente. Normalmente se utiliza en
la lista de argumentos y el valor de retorno de una función. Pero también se puede hacer una referencia que apunte
a algo que no ha sido asignado. Por ejemplo,

//: C11:FreeStandingReferences.cpp
#include <iostream>

285

Capítulo 11. Las referencias y el constructor de copia


// Ordinary free-standing reference:
int y;
int& r = y;
// When a reference is created, it must
// be initialized to a live object.
// However, you can also say:
const int& q = 12; // (1)
// References are tied to someone else’s storage:
int x = 0; // (2)
int& a = x; // (3)
int main() {
cout << "x = " << x << ", a = " << a << endl;
a++;
cout << "x = " << x << ", a = " << a << endl;
}

En la linea (1), el compilador asigna la cantidad necesaria de memoria, la inicializa con el valor 12, y liga
la referencia a esa memoria. Lo importante es que una referencia debe estar ligada a la memoria de alguien.
Cuando se accede a una referencia, se está accediendo a esa memoria. Así pues, si escribe las lineas (2) y (3), se
incrementará x cuando se incremente a, tal como se muestra en el main(). Lo más fácil es pensar que una referencia
es como un puntero de lujo. La ventaja de este "puntero" es que nunca hay que preguntarse si ha sido inicializado
(pues el compilador lo impone) y si hay que destruirlo (pues el compilador lo hace).
Hay que seguir unas determinadas reglas cuando se utilizan referencias:

1. Cuando una referencia se crea, se ha de inicializar. (Los punteros pueden inicializarse en cualquier mo-
mento.)
2. Una vez una referencia se inicializa ligándola a un objeto, no se puede ligar a otro objeto. (Los punteros se
pueden apuntar a otro objeto en cualquier momento.)
3. No se pueden tener referencias con valor nulo. Siempre ha de suponer que una referencia está conectada a
una trozo de memoria ya asignada.

11.2.1. Referencias en las funciones
El lugar más común en el que verá referencias es los argumentos y valor de retorno de las funciones. Cuando
una referencia se utiliza como un argumento de una función, cualquier cambio realizado en la referencia dentro
de la función se realizará también en el argumento fuera de la función. Por supuesto que podría hacer lo mismo
pasando un puntero como argumento, pero una referencia es sintácticamente más claro. (Si lo desea, puede pensar
que una referencia es, nada más y nada menos, sintácticamente más conveniente.)
Si una función retorna una referencia, ha de tener el mismo cuidado que si la función retornara un puntero.
La referencia que se devuelva debe estar ligada a algo que no sea liberado cuando la función retorne. Si no, la
referencia se referirá a un trozo de memoria que ya no está asignado.
He aquí un ejemplo:

//: C11:Reference.cpp
// Simple C++ references

int* f(int* x) {
(*x)++;
return x; // Safe, x is outside this scope
}

286

11.2. Referencias en C++

int& g(int& x) {
x++; // Same effect as in f()
return x; // Safe, outside this scope
}

int& h() {
int q;
//! return q; // Error
static int x;
return x; // Safe, x lives outside this scope
}

int main() {
int a = 0;
f(&a); // Ugly (but explicit)
g(a); // Clean (but hidden)
}

La llamada a f() no tiene la ventaja ni la claridad que la utilización de referencias, pero está claro que se está
pasando una dirección mediante un puntero. En la llamada a g(), también se pasa una dirección (mediante una
referencia), pero no se ve.

Referencias constantes
El argumento referencia en Reference.cpp funciona solamente en caso de que el argumento no sea un
objeto constante (es decir, no sea const). Si fuera un objeto constante, la función g() no aceptaría el argumento, lo
cual es positivo porque la función modificaría el argumento que está fuera del ámbito de la función. Si sabe que
la función respetará el valor "constante" de un objeto, el hecho de que el argumento sea una referencia constante
permitirá que la función se pueda utilizar en cualquier situación. Esto significa que para tipos predefinidos, la
función no modificará el argumento, y para tipos definidos por el usuario, la función llamará solamente a métodos
constantes, y no modificara ningún atributo público.
La utilización de referencias constantes en argumentos de funciones es especialmente importante porque una
función puede recibir un objeto temporal. Éste podría haber sido creado como valor de retorno de otra función o
explícitamente por el usuario de la función. Los objetos temporales son siempre constantes. Así, si no utiliza una
referencia constante, el compilador se quejará. Como ejemplo muy simple:

//: C11:ConstReferenceArguments.cpp
// Passing references as const

void f(int&) {}
void g(const int&) {}

int main() {
//! f(1); // Error
g(1);
}

La llamada f(1) provoca un error en tiempo de compilación porque el compilador debe primero crear una ref-
erencia. Lo hace asignando memoria para un int, iniciánlizándolo a uno y generando la dirección de memoria para
ligarla a la referencia. La memoria debe ser constante porque no tendría sentido cambiarlo: no puede cambiarse de
nuevo. Puede hacer la misma suposición para todos los objetos temporales: son inaccesibles. Es importante que el
compilador le diga cuándo está intentando cambiar algo de este estilo porque podría perder información.

287


Referencias a puntero
En C, si desea modificar el contenido del puntero en sí en vez de modificar a lo que apunta, la declaración de
la función sería:

void f(int**);

y tendría que coger la dirección del puntero cuando se llamara a la función:

int i = 47;
int* ip = &i;
f(&ip);

La sintaxis es más clara con las referencias en C++. El argumento de la función pasa a ser de una referencia a
un puntero, y así no ha de manejar la dirección del puntero. Así,

//: C11:ReferenceToPointer.cpp
#include <iostream>

void increment(int*& i) { i++; }

int main() {
int* i = 0;
cout << "i = " << i << endl;
increment(i);
cout << "i = " << i << endl;
}

Al ejecutar este programa se observa que el puntero se incrementa en vez de incrementar a lo que apunta.

11.2.2. Consejos para el paso de argumentos
Cuando se pasa un argumento a un función, lo normal debería ser pasarlo como una referencia constante. A
Aunque al principio puede parecer que sólo tiene ventajas en términos de eficacia (y normalmente en diseño e
implementación inicial no se tiene muy en cuenta la eficacia), además tiene otras: como se podrá ver en el resto
del capítulo, se requiere un constructor copia para pasar un objeto por valor, y esto no siempre es posible.
La eficacia puede mejorar substancialmente por este simple hábito: pasar un argumento por valor necesita una
llamada a un constructor y otra a un destructor, pero si no se va a modificar el argumento, el hecho de pasarlo como
una referencia constante sólo necesita poner una dirección en la pila.
De hecho, prácticamente la única situación en la que no es preferible pasar la dirección, es cuando se le va a
producir al objeto tal daño que la única forma segura de que no ocurra es pasándolo por valor (en vez de modificar
el objeto que está fuera del ámbito de la función, algo que el que llama a la función normalmente no espera). Esto
es el asunto de la siguiente sección.

11.3. El constructor de copia
Ahora que entiende lo básico de las referencias en C++, está preparado para tratar uno de los conceptos más
confusos del lenguaje: el constructor de copia, a menudo denominado X(X&) ("X de la referencia X"). Este
constructor es esencial para controlar el paso y retorno por valor de los tipos definidos por el usuario durante las
llamadas a funciones. De hecho es tan importante que el compilador crea automáticamente un constructor de copia

288


en caso de que no se proporcione explícitamente.

11.3.1. Paso y retorno por valor
Para entender la necesidad del constructor copia, considere la forma en que C maneja el paso y retorno por
valor de variables cuando se llama a una función. Si declara una función y la llama,

int f(int x, char c);
int g = f(a, b);

¿cómo sabe el compilador cómo pasar y retornar esas variables? ¡Simplemente lo sabe! El rango de tipo con
los que trata es tan pequeño (char,int, float, double, y sus variaciones), que tal información ya está dentro del
compilador.
Si el compilador generara código ensamblador y quisiera ver qué sentencias se generan por llamar a la función
f(), tendría el equivalente a:

push b
push a
call f()
add sp,4
mov g, register a

Este código se ha simplificado para hacerlo genérico; las expresiones b y a serían diferentes dependiendo de
si las variables son globales (en cuyo caso serían _b y _a) o locales (el compilador las pondría en la pila). Esto
también es cierto para g. La sintaxis de la llamada a f() dependería de su guía de estilo, y "register a" dependería
de cómo su ensamblador llama a los registros de la CPU. A pesar de la simplificación, la lógica del código sería la
misma.
Tanto en C como en C++, primero se ponen los argumentos en la pila de derecha a izquierda, y luego se llama
a la función. El código de llamada es responsable de retirar los argumentos de la pila (lo cual explica la sentencia
add sp,4). Pero tenga en cuenta que cuando se pasan argumentos por valor, el compilador simplemente pone copias
en la pila (sabe el tamaño de cada uno, por lo que los puede copiar).
El valor de retorno de f() se coloca en un registro. Como el compilador sabe lo que se está retornando, porque la
información del tipo ya está en el lenguaje, puede retornarlo colocándolo en un registro. En C, con tipos primitivos,
el simple hecho de copiar los bits del valor es equivalente a copiar el objeto.

Paso y retorno de objetos grandes
Considere ahora los tipos definidos por el usuario. Si crea una clase y desea pasar un objeto de esa clase por
valor, ¿cómo sabe el compilador lo que tiene que hacer? La información de la clase no está en el compilador, pues
está definida por el usuario.
Para investigar esto, puede empezar con una estructura simple que, claramente, es demasiado grande para ser
devuelta a través de los registros:

//: C11:PassingBigStructures.cpp
struct Big {
char buf[100];
int i;
long d;
} B, B2;

Big bigfun(Big b) {
b.i = 100; // Do something to the argument
return b;

289


}

int main() {
B2 = bigfun(B);
}

La conversión a código ensamblador es un poco más complicada porque la mayoría de los compiladores utilizan
funciones "auxiliares" en vez de inline. En la función main(), la llamada a bigfun() empieza como debe: se coloca
el contenido de B en la pila. (Aquí podría ocurrir que algunos compiladores carguen registros con la dirección y
tamaño de Big y luego una función auxiliar se encargue de colocar a Big en la pila.)
En el anterior fragmento de código fuente, lo único necesario antes de llamar a la función es colocar los
argumentos en la pila. Sin embargo, en el código ensamblador de PassingBigStructures.cpp se ve una acción de
más: la dirección de B2 se coloca en la pila antes de hacer la llamada a la función aunque, obviamente, no sea un
argumento. Para entender qué pasa, necesita entender las restricciones del compilador cuando llama a una función.

Ámbito de la pila para una llamada a una función
Cuando el compilador genera código para llamar a una función, primero coloca en la pila todos los argumentos
y luego hace la llamada. Dentro de la función se genera código para mover el puntero de la pila hacia abajo, y
así proporciona memoria para las variables locales dentro de la función. ("hacia abajo" es relativo, la máquina
puede incrementar o disminuir el puntero de pila al colocar un argumento.) Pero cuando se hace el CALL del
ensamblador para llamar a la función, la CPU coloca la dirección de procedencia desde donde se realiza la llamada,
y en el RETURN del ensamblador se utiliza tal dirección para volver al punto desde donde la llamada se realizó.
Esta dirección es intocable, porque sin ella el programa se perdería por completo. He aquí lo que en el ámbito de
la pila para la llamada a esa función aparece después de que se ejecute un CALL y se pongan las variables locales
de la función:

El código generado por el resto de la función espera que la memoria tenga esta disposición para que pueda
utilizar los argumentos y las variables locales sin tocar la dirección al punto de retorno. Llámese a este bloque de
memoria, que es todo lo que una función necesita cuando se le llama, ámbito de la función.
Podría creer que es razonable intentar el retorno de valores mediante la utilización de la pila. El compilador
simplemente los colocaría allí y la función devolvería un desplazamiento que indicara cuándo empieza el valor de
retorno.

Re-entrada
Este problema ocurre porque las funciones en C y C++ pueden sufrir interrupciones; esto es, los lenguajes han
de ser (y de hecho son) re-entrantes. También permiten llamadas a funciones recursivas. Esto quiere decir que en
cualquier punto de ejecución de un programa puede sufrir una interrupción sin que el programa se vea afectado por
ello. Obviamente la persona que escribe la rutina de servicio de interrupciones (ISR) es responsable de guardar
y restaurar todos los registros que se utilicen en la ISR. Pero si la ISR necesita utilizar la pila, ha de hacerlo con
seguridad. (Piense que una ISR es como una función normal sin argumentos y con valor de retorno void que guarda
y restaura el estado de la CPU. Una llamada a una ISR se provoca con un evento hardware, y no con una llamada
dentro del programa de forma explícita.)
Ahora imagine que pasaría si una función normal intentara retornar valores en la pila. No puede tocar la pila
por encima del la dirección del punto de retorno, así que la función tendría que colocar los valores de retorno
debajo de la dirección del punto de retorno. Pero cuando el RETURN del ensamblador se ejecuta, el puntero de la
pila debería estar apuntando a la dirección del punto de retorno (o justo debajo, depende de la máquina), así que
la función debe subir el puntero de la pila, desechando todas las variables locales. Si intenta retornar valores con
la pila por debajo de la dirección del punto de retorno, en ese momento es vulnerable a una interrupción. La ISR
escribiría encima de los valores de retorno para colocar su dirección de punto de retorno y sus variables locales.
Para resolver este problema, el que llama a la función podría ser responsable de asignar la memoria extra en la
pila para los valores de retorno antes de llamar a la función. Sin embargo, C no se diseñó de esta manera y C++ ha
de ser compatible. Como pronto verá, el compilador de C++ utiliza un esquema más eﬁcaz.
Otra idea sería retornar el valor utilizando un área de datos global, pero tampoco funcionaría. La re-entrada
signiﬁca que cualquier función puede ser una rutina de interrupción para otra función, incluida la función en la que

290


ya se está dentro. Por lo tanto, si coloca un valor de retorno en un área global, podría retornar a la misma función,
lo cual sobreescribiría el valor de retorno. La misma lógica se aplica a la recurrencia.
Los registros son el único lugar seguro para devolver valores, así que se vuelve al problema de qué hacer
cuando los registros no son lo suficientemente grandes para contener el valor de retorno. La respuesta es colocar
la dirección de la ubicación del valor de retorno en la pila como uno de los argumentos de la función, y dejar
que la función copie la información que se devuelve directamente en la ubicación. Esto no solo soluciona todo
los problemas, si no que además es más eficaz. Ésta es la razón por la que el compilador coloca la dirección de
B2 antes de llamar a bigfun en la función main() de PassingBigStructures.cpp. Si mirara bigfun() en el código
ensamblador, observaría que la función espera este argumento escondido y copia el valor de retorno ahí.

Copia bit a bit vs. inicialización
Hasta aquí, todo bien. Tenemos un procedimiento para pasar y retornar estructuras simples grandes. Pero note
que lo único que tiene es una manera de copiar los bits de un lugar a otro, lo que ciertamente funciona bien para
la forma (muy primitiva) en que C trata las variables. Sin embargo, en C++ los objetos pueden ser mucho más
avanzados que un puñado de bits, pues tienen significado y, por lo tanto, puede que no responda bien a ser copiado.
Considere un simple ejemplo: una clase que conoce cuantos objetos de un tipo existen en cualquier momento.
En el Capítulo 10 se vio la manera de hacerlo incluyendo un atributo estático (static):

//: C11:HowMany.cpp
// A class that counts its objects
#include <fstream>
#include <string>
ofstream out("HowMany.out");

class HowMany {
static int objectCount;
public:
HowMany() { objectCount++; }
static void print(const string& msg = "") {
if(msg.size() != 0) out << msg << ": ";
out << "objectCount = "
<< objectCount << endl;
}
~HowMany() {
objectCount--;
print("~HowMany()");
}
};

int HowMany::objectCount = 0;

// Pass and return BY VALUE:
HowMany f(HowMany x) {
x.print("x argument inside f()");
return x;
}

int main() {
HowMany h;
HowMany::print("after construction of h");
HowMany h2 = f(h);
HowMany::print("after call to f()");
}

291


La clase HowMany contiene un entero estático llamado objectCount y un método estático llamado print() para
presentar el valor de objectCount, junto con argumento de mensaje optativo. El constructor incrementa objectCount
cada vez que se crea un objeto, y el destructor lo disminuye.
Sin embargo la salida no es lo que uno esperaría:

after construction of h: objectCount = 1
x argument inside f(): objectCount = 1
~HowMany(): objectCount = 0
after call to f(): objectCount = 0
~HowMany(): objectCount = -1
~HowMany(): objectCount = -2

Después de crear h, el contador es uno, lo cual está bien. Pero después de la llamada a f() se esperaría que el
contador estuviera a dos, porque h2 está ahora también dentro de ámbito. Sin embargo, el contador es cero, lo cual
indica que algo ha ido muy mal. Esto se confirma por el hecho de que los dos destructores, llamados al final de
main(), hacen que el contador se pase a negativo, algo que nunca debería ocurrir.
Mire lo que ocurre dentro de f() después de que el argumento se pase por valor. Esto quiere decir que el
objeto original h existe fuera del ámbito de la función y, por otro lado, hay un objeto de más dentro del ámbito
de la función, el cual es la copia del objeto que se pasó por valor. El argumento que se pasó utiliza el primitivo
concepto de copia bit a bit de C, pero la clase C++ HowMany necesita inicializarse correctamente para mantener
su integridad. Por lo tanto, se demuestra que la copia bit a bit no logra el efecto deseado.
Cuando el objeto local se sale de ámbito al salir de la función f(), se llama a su destructor, lo cual disminuye
objectCount, y por lo tanto el objectCount se pone a cero. La creación de h2 se realiza también mediante la copia
bit a bit, así que tampoco se llama al constructor, y cuando h y h2 se salen de ámbito, sus destructores causan el
valor negativo en objectCount.

11.3.2. Construcción por copia
El problema se produce debido a que el compilador hace una suposición sobre cómo crear un nuevo objeto de
otro ya existente. Cuando se pasa un objeto por valor, se crea un nuevo objeto, que estará dentro del ámbito de la
función, del objeto original ya existente fuera del ámbito de la función. Esto también es a menudo cierto cuando
una función retorna un objeto. En la expresión

HowMany h2 = f(h);

h2, un objeto que no estaba creado anteriormente, se crea a partir del valor que retorna f(), y otra vez un nuevo
objeto se crea de otro ya existente.
El compilador supone que la creación ha de hacerse con una copia bit a bit, lo que en muchos casos funciona
bien, pero en HowMany no funciona porque la inicialización va más allá de una simple copia. Otro ejemplo muy
común ocurre cuando la clase contiene punteros pues, ¿a qué deben apuntar? ¿debería copiar sólo los punteros o
debería asignar memoria y que apuntaran a ella?
Afortunadamente, puede intervenir en este proceso y prevenir que el compilador haga una copia bit a bit.
Se soluciona definiendo su propia función siempre que el compilador necesite crear un nuevo objeto de otro ya
existente. Lógicamente, está creando un nuevo objeto, por lo que esta función es un constructor, y también el único
argumento del constructor tiene que ver con el objeto del que se pretende partir para crear el nuevo. Pero no puede
pasar ese objeto por valor al constructor porque usted está intentando definir la función que maneja el paso por
valor, y, por otro lado, sintácticamente no tiene sentido pasar un puntero porque, después de todo, está creando
un objeto de otro ya existente. Aquí es cuando las referencias vienen al rescate, y puede utilizar la referencia del
objeto origen. Esta función se llama el constructor copia, que también se lo puede encontrar como X(X&), que es
el constructor copia de una clase denominada X.
Si crea un constructor copia, el compilador no realizará una copia bit a bit cuando cree un nuevo objeto de otro
ya existente. El compilador siempre llamará al constructor copia. Si no crea el constructor copia, el compilador
hará algo sensato, pero usted tiene la opción de tener control total del proceso.
Ahora es posible solucionar el problema en HowMany.cpp:

292


//: C11:HowMany2.cpp
// The copy-constructor
#include <fstream>
#include <string>
ofstream out("HowMany2.out");

class HowMany2 {
string name; // Object identifier
static int objectCount;
public:
HowMany2(const string& id = "") : name(id) {
++objectCount;
print("HowMany2()");
}
~HowMany2() {
--objectCount;
print("~HowMany2()");
}
// The copy-constructor:
HowMany2(const HowMany2& h) : name(h.name) {
name += " copy";
++objectCount;
print("HowMany2(const HowMany2&)");
}
if(msg.size() != 0)
out << msg << endl;
out << ’t’ << name << ": "
<< "objectCount = "
<< objectCount << endl;
}
};

int HowMany2::objectCount = 0;

// Pass and return BY VALUE:
HowMany2 f(HowMany2 x) {
x.print("x argument inside f()");
out << "Returning from f()" << endl;
return x;
}

int main() {
HowMany2 h("h");
out << "Entering f()" << endl;
HowMany2 h2 = f(h);
h2.print("h2 after call to f()");
out << "Call f(), no return value" << endl;
f(h);
out << "After call to f()" << endl;
}

Hay unas cuantas cosas nuevas para que pueda hacerse una idea mejor de lo que pasa. Primeramente, el string
name hace de identiﬁcador de objeto cuando se imprima en la salida. Puede poner un identiﬁcador (normalmente
el nombre del objeto) en el constructor para que se copie en name utilizando el constructor con un string como
argumento. Por defecto se crea un string vacío. El constructor incrementa objectCount y el destructor lo disminuye,
igual que en el ejemplo anterior.

293


Lo siguiente es el constructor copia, HowMany2(const HowMany2&). El constructor copia crea un objeto
solamente desde otro ya existente, así que copia en name el identificador del objeto origen, seguido de la palabra
"copy", y así puede ver de dónde procede. Si mira atentamente, verá que la llamada name(h.name) en la lista de
inicializadores del constructor está llamando al constructor copia de la clase string.
Dentro del constructor copia, se incrementa el contador igual que en el constructor normal. Esto quiere decir
que obtendrá un contador de objetos preciso cuando pase y retorne por valor.
La función print() se ha modificado para imprimir en la salida un mensaje, el identificador del objeto y el
contador de objetos. Como ahora accede al miembro name de un objeto en particular, ya no puede ser un método
estático.
Dentro de main() puede ver que hay una segunda llamada a f(). Sin embargo esta llamada utiliza la característica
de C para ningunear el valor de retorno. Pero ahora que sabe cómo se retorna el valor (esto es, código dentro
de la función que maneja el proceso de retorno poniendo el resultado en un lugar cuya dirección se pasa como
un argumento escondido), podría preguntarse qué ocurre cuando se ningunea el valor de retorno. La salida del
programa mostrará alguna luz sobre el asunto.
Pero antes de mostrar la salida, he aquí un pequeño programa que utiliza iostreams para añadir números de
línea a cualquier archivo:

//: C11:Linenum.cpp
//{T} Linenum.cpp
// Add line numbers
#include <vector>
#include <string>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <cmath>

requireArgs(argc, 1, "Usage: linenum filen"
"Adds line numbers to file");
string line;
vector<string> lines;
while(getline(in, line)) // Read in entire file
lines.push_back(line);
if(lines.size() == 0) return 0;
int num = 0;
// Number of lines in file determines width:
const int width =
int(log10((double)lines.size())) + 1;
for(int i = 0; i < lines.size(); i++) {
cout.setf(ios::right, ios::adjustfield);
cout.width(width);
cout << ++num << ") " << lines[i] << endl;
}
}

El archivo se pasa a un vector(string), utilizando el mismo código fuente que se ha visto anteriormente en este
libro. Cuando se pone los números de línea, nos gustaría que todas las líneas estuvieran alineadas, y esto necesita
conocer el número de líneas en el archivo para que sea coherente. Se puede conocer el número de líneas con
vector::size(), pero lo que realmente necesitamos es conocer si hay más líneas de 10, 100, 1000, etc. Si se utiliza
el logaritmo en base 10 sobre el número de líneas en el archivo, se trunca a un entero y se añade uno al valor
resultante y eso determinará el ancho máximo en dígitos que un número de línea puede tener.

294


Nótese que hay un par de llamadas extrañas dentro del bucle for: setf() y width(). Hay llamadas de ostream
que permiten controlar, en este caso, la justificación y anchura de la salida. Sin embargo se debe llamar cada vez
que una línea se imprime y por eso están dentro del bucle for. El Volumen 2 de este libro tiene un capítulo entero
que explica los iostreams y que cuenta más sobre estas llamadas así como otras formas de controlar los iostreams.
Cuando se aplica Linenum.cpp abactor HowMany2.out, resulta:

1) HowMany2()
2) h: objectCount = 1
3) Entering f()
4) HowMany2(const HowMany2&)
5) h copy: objectCount = 2
6) x argument inside f()
8) Returning from f()
10) h copy copy: objectCount = 3
11) ~HowMany2()
13) h2 after call to f()
15) Call f(), no return value
18) x argument inside f()
20) Returning from f()
23) ~HowMany2()
25) ~HowMany2()
27) After call to f()
28) ~HowMany2()
30) ~HowMany2()
31) h: objectCount = 0

Como se esperaba, la primera cosa que ocurre es que para h se llama al constructor normal, el cual incrementa
el contador de objetos a uno. Pero entonces, mientras se entra en f(), el compilador llama silenciosamente al
constructor copia para hacer el paso por valor. Se crea un nuevo objeto, que es la copia de h (y por tanto tendrá el
identificador "h copy") dentro del ámbito de la función f(). Así pues, el contador de objetos se incrementa a dos,
por cortesía del constructor copia.
La línea ocho indica el principio del retorno de f(). Pero antes de que se destruya la variable local "h copy"
(pues sale de ámbito al final de la función), se debe copiar al valor de retorno, que es h2. Por tanto h2, que no
estaba creado previamente, se crea de un objeto ya existente (la variable local dentro de f()) y el constructor copia
vuelve a utilizarse en la línea 9. Ahora el identificador de h2 es "h copy copy" porque copió el identificador de la
variable local de f(). Cuando se devuelve el objeto, pero antes de que la función termine, el contador de objetos
se incrementa temporalmente a tres, pero la variable local con identificador "h copy" se destruye, disminuyendo a
dos. Después de que se complete la llamada a f() en la línea 13, sólo hay dos objetos, h y h2, y puede comprobar,
de hecho, que h2 terminó con el identificador "h copy copy".

Objetos temporales
En la línea 15 se empieza la llamada a f(h), y esta vez ningunea el valor de retorno. Puede ver en la línea 16
que el constructor copia se llama, igual que antes, para pasar el argumento. Y también, igual que antes, en la línea
21 se llama al constructor copia para el valor de retorno. Pero el constructor copia necesita una dirección con la
que trabajar como su destino ( es decir, para trabajar con el puntero this). ¿De dónde procede esta dirección?
Esto prueba que el compilador puede crear un objeto temporal cuando lo necesita para evaluar una expresión
adecuadamente. En este caso él crea uno que ni siquiera se le ve actuar como el destino para el ninguneado valor

295


que f() retorna. El tiempo de vida de este objeto temporal es tan corto como sea posible para que el programa
no se llene de objetos temporales esperando a ser destruidos, lo cual provocaría la utilización ineﬁcaz de recursos
valiosos. En algunos casos, el objeto temporal podría pasarse inmediatamente a otra función, pero en este caso no
se necesita después de la llamada a la función, así que tan pronto como la función termina llamando al destructor
del objeto local (líneas 23 y 24), el objeto temporal también se destruye (líneas 25 y 26).
Finalmente, de la línea 28 a la línea 31, se destruye el objeto h2, seguido de h y el contador de objetos vuelve
a cero.

11.3.3. Constructor copia por defecto
Como el constructor de copia implementa el paso y retorno por valor, es importante que el compilador cree
uno en el caso de estructuras simples (de hecho, es lo mismo que hace C). Sin embargo todo lo que se ha visto es
el comportamiento por defecto: una copia bit a bit.
Cuando se utilizan tipos más complejos, el compilador de C++ creará un constructor copia automáticamente si
no se implementa explícitamente. Se insiste en que una copia bit a bit no tiene sentido, pues no tiene porqué ser el
comportamiento que se necesita.
He aquí un ejemplo para mostrar el comportamiento más inteligente del compilador. Suponga que crea una
nueva clase compuesta por objetos de varias clases diferentes. A esto se le denomina composición, y es una de
las formas en las que se pueden hacer nuevas clases a partir de las ya existentes. Ahora desempeñe el papel de
un novato que trata de resolver un problema rápidamente creando una nueva clase de esta manera. No sabe nada
sobre los constructores de copia, así que no lo implementa. El ejemplo muestra lo que el compilador hace cuando
crea un constructor copia por defecto para su nueva clase:

//: C11:DefaultCopyConstructor.cpp
// Automatic creation of the copy-constructor
#include <iostream>
#include <string>

class WithCC { // With copy-constructor
public:
// Explicit default constructor required:
WithCC() {}
WithCC(const WithCC&) {
cout << "WithCC(WithCC&)" << endl;
}
};

class WoCC { // Without copy-constructor
string id;
public:
WoCC(const string& ident = "") : id(ident) {}
if(msg.size() != 0) cout << msg << ": ";
cout << id << endl;
}
};

class Composite {
WithCC withcc; // Embedded objects
WoCC wocc;
public:
Composite() : wocc("Composite()") {}
wocc.print(msg);
}

296


};

int main() {
Composite c;
c.print("Contents of c");
cout << "Calling Composite copy-constructor"
<< endl;
Composite c2 = c; // Calls copy-constructor
c2.print("Contents of c2");
}

La clase WithCC contiene un constructor copia, que simplemente anuncia que ha sido llamado, y esto muestra
un asunto interesante: dentro de la clase Composite se crea un objeto tipo WithCC utilizando el constructor por
defecto. Si WithCC no tuviera ningún constructor, el compilador crearía uno por defecto automáticamente, el cual,
en este caso, no haría nada. No obstante, si añade un constructor por defecto, al compilador se le está diciendo que
ha de utilizar los constructores disponibles, por lo que no crea ningún constructor por defecto y se quejará a no ser
que explícitamente cree un constructor por defecto, como se hizo en WithCC.
La clase WoCC no tiene constructor copia, pero su constructor mantendrá un string interno imprimible por la
función print(). La lista de inicializadores en el constructor de Composite llama explícitamente a este constructor
(presentado brevemente en el Capítulo 8 y tratado completamente en el Capítulo 14). La razón de esto se verá
posteriormente.
La clase Composite tiene miembros objeto tanto de WithCC como de WoCC (note que el objeto interno wocc
se inicializa en la lista de inicializadores del constructor de Composite, como debe ser), pero no están inicializados
explícitamente en el constructor copia. Sin embargo un objeto Composite se crea en main() utilizando el constructor
copia:

Composite c2 = c;

El compilador ha creado un constructor copia para Composite automáticamente, y la salida del programa revela
la manera en que se crea:

Contents of c: Composite()
Calling Composite copy-constructor
WithCC(WithCC&)
Contents of c2: Composite()

Para la creación de un constructor copia para una clase que utiliza composición (y herencia, que se trata en el
Capítulo 14), el compilador llama a todos los constructores copia de todos los miembros objeto y de las clases base
de manera recursiva. Es decir, si el miembro objeto también contiene otro objeto, también se llama a su constructor
copia. En el ejemplo, el compilador llama al constructor copia de WithCC. La salida muestra que se llama a este
constructor. Como WoCC no tiene constructor copia, el compilador crea uno que realiza simplemente una copia
bit a bit para que el constructor copia de Composite lo pueda llamar. La llamada a Composite::print() en main()
muestra que esto ocurre, porque el contenido de c2.wocc es idéntico al contenido de c.wocc. El proceso que realiza
el compilador para crear un constructor copia se denomina inicialización inteligente de miembros(memberwise
initialization).
Se recomienda deﬁnir constructor copia propio en vez del que hace el compilador. Esto garantiza que estará
bajo control.

11.3.4. Alternativas a la construcción por copia
A estas alturas su cabeza debe estar echando humo, y se preguntará cómo es posible que pudiera escribir una
clase que funcionase sin saber nada acerca del constructor copia. No obstante, recuerde que el constructor copia
sólo es necesario cuando la clase se pasa por valor. Si esto no va a ocurrir, entonces no lo necesita.

297


Prevención del paso por valor
"Pero", puede decir, "si no defino el constructor copia, el compilador lo creará por mí. ¿Cómo sé que un objeto
nunca se pasará por valor?
Existe una técnica simple que previene el paso por valor: declare un constructor copia private. Ni siquiera
necesita definirlo (sólo declararlo), a no ser que un método o una función friend necesite realizar un paso por valor.
Si el usuario intenta pasar o retornar el objeto por valor, el compilador se quejará con un error porque el constructor
copia es private. El compilador ya no puede crear un constructor copia por defecto porque explícitamente ya hay
uno creado.
He aquí un ejemplo:

//: C11:NoCopyConstruction.cpp
// Preventing copy-construction

class NoCC {
int i;
NoCC(const NoCC&); // No definition
public:
NoCC(int ii = 0) : i(ii) {}
};

void f(NoCC);

int main() {
NoCC n;
//! f(n); // Error: copy-constructor called
//! NoCC n2 = n; // Error: c-c called
//! NoCC n3(n); // Error: c-c called
}

Note la utilización de la forma más general

NoCC(const NoCC&);

utilizando const

Funciones que modifican objetos externos
La sintaxis de referencias es más agradable que la de punteros, aunque oculte significado al que lea el código
fuente. Por ejemplo, en la librería iostreams existe una versión sobrecargada de la función get() que tiene como
argumento un char &, y su cometido es modificar ese argumento y utilizarlo como el valor que retorna get(). No
obstante, cuando se lee el código fuente de esta función, no es inmediatamente obvio que la variable que se pasa
como argumento vaya a ser modificada:

char c;
cin.get(c);

Parece que a la función se le pasa por valor, lo que sugiere que el argumento que se pasa no se modifica.
A causa de esto, es probablemente más seguro, desde el punto de vista de mantenimiento del código fuente,
utilizar punteros que pasen la dirección del argumento que se desee modificar. Si siempre pasa direcciones como
referencias constantes excepto cuando intenta modificar el argumento que se pasa a través de la dirección, donde
pasaría un puntero no constante, entonces es más fácil para el lector seguir el código fuente.

298

11.4. Punteros a miembros

Un puntero es una variable que contiene la dirección de una ubicación. Se puede cambiar a lo que el puntero
apunta en tiempo de ejecución. La ubicación a la que apunta puede ser un dato o función. El puntero a miembro
de C++ sigue el mismo concepto, excepto que a lo que apunta es una ubicación dentro de una clase. Pero surge el
dilema de que un puntero necesita una dirección, pero no hay "dirección" alguna dentro de una clase; La selección
de un miembro de una clase se realiza mediante un desplazamiento dentro de la clase. Pero primero hay que
conocer la dirección donde comienza un objeto en particular para luego sumarle el desplazamiento y así localizar
el miembro de la clase. La sintaxis de los punteros a miembros requiere que usted seleccione un objeto al mismo
tiempo que está accediendo al contenido del puntero al miembro.
Para entender esta sintaxis, considere una simple estructura, con un puntero sp y un objeto so. Puede selec-
cionar sus miembros de la misma manera que en el siguiente ejemplo:

//: C11:SimpleStructure.cpp
struct Simple { int a; };
int main() {
Simple so, *sp = &so;
sp->a;
so.a;
}

Ahora suponga que tiene un puntero normal que se llama ip y que apunta a un entero. Para acceder a lo que ip
está apuntando, ha de estar precedido por un ’*’:

*ip=4;

Finalmente, se preguntará qué pasa si tiene un puntero que está apuntando a algo que está dentro de un objeto,
incluso si lo que realmente representa es un desplazamiento dentro del objeto. Para acceder a lo que está apuntando,
debe preceder el puntero con ’*’. Pero como es un desplazamiento dentro de un objeto, también ha de referirse al
objeto con el que estamos tratando. Así, el * se combina con el objeto. Por tanto, la nueva sintaxis se escribe ->*
para un puntero que apunta a un objeto, y .* para un objeto o referencia, tal como esto:

objectPointer->*pointerToMember = 47;
object.*pointerToMember = 47;

Pero, ¿cuál es la sintaxis para definir el pointerToMember? Pues como cualquier puntero, tiene que decir el
tipo al que apuntará, por lo que se utilizaría el * en la definición. La única diferencia es que debe decir a qué clase
de objetos este miembro puntero apuntará. Obviamente, esto se consigue con el nombre de la clase y el operador
de resolución de ámbito. Así,

int ObjectClass::*pointerToMember;

define una variable miembro puntero llamado pointerToMember que apunta a cualquier entero dentro de Ob-
jectClass. También puede inicializar el miembro puntero cuando se define (o en cualquier otro momento):

int ObjectClass::*pointerToMember = &ObjectClass::a;

Realmente no existe una "dirección" de ObjectClass::a porque se está refiriendo a la clase y no a un objeto de
esa clase. Así, &ObjectClass::a se puede utilizar sólo con la sintaxis de un puntero a miembro.
He aquí un ejemplo que muestra cómo crear y utilizar punteros a atributos:

299


//: C11:PointerToMemberData.cpp
#include <iostream>

class Data {
public:
int a, b, c;
cout << "a = " << a << ", b = " << b
<< ", c = " << c << endl;
}
};

int main() {
Data d, *dp = &d;
int Data::*pmInt = &Data::a;
dp->*pmInt = 47;
pmInt = &Data::b;
d.*pmInt = 48;
pmInt = &Data::c;
dp->*pmInt = 49;
dp->print();
}

Obviamente, son muy desagradables de utilizar en cualquier lugar excepto para caso especiales (que es exac-
tamente para lo que crearon).
Además, los punteros a miembro son bastante limitados: pueden asignarse solamente a una ubicación específica
dentro de una clase. No podría, por ejemplo, incrementarlos o compararlos tal como puede hacer con punteros
normales.

11.4.1. Funciones
Un ejercicio similar se produce con la sintaxis de puntero a miembro para métodos. Un puntero a una función
(presentado al final del Capítulo 3) se define como:

int (*fp)(float);

Los paréntesis que engloban a (*fb) son necesarios para que fuercen la evaluación de la definición apropiada-
mente. Sin ellos sería una función que devuelve un int*.
Los paréntesis también desempeñan un papel importante cuando definen y utilizan punteros a métodos. Si
tiene una función dentro de una clase, puede definir un puntero a ese método insertando el nombre de la clase y el
operador de resolución de ámbito en una definición normal de puntero a función:

//: C11:PmemFunDefinition.cpp
class Simple2 {
public:
int f(float) const { return 1; }
};
int (Simple2::*fp)(float) const;

300


int (Simple2::*fp2)(float) const = &Simple2::f;
int main() {
fp = &Simple2::f;
}

En la definición de fp2 puede verse que el puntero a un método puede inicializarse cuando se crea, o en
cualquier otro momento. A diferencia de las funciones que no son miembros, el & no es optativo para obtener la
dirección de un método. Sin embargo, se puede dar el identificador de la función sin la lista de argumentos, porque
la sobrecarga se resuelve por el tipo de puntero a miembro.

Un ejemplo
Lo interesante de un puntero es que se puede cambiar el valor del mismo para apuntar a otro lugar en tiempo
de ejecución, lo cual proporciona mucha flexibilidad en la programación porque a través de un puntero se puede
cambiar el comportamiento del programa en tiempo de ejecución. Un puntero a miembro no es diferente; le permite
elegir un miembro en tiempo de ejecución. Típicamente, sus clases sólo tendrán métodos visibles públicamente
(los atributos normalmente se consideran parte de la implementación que va oculta), así que el siguiente ejemplo
elige métodos en tiempo de ejecución.

//: C11:PointerToMemberFunction.cpp
#include <iostream>

class Widget {
public:
void f(int) const { cout << "Widget::f()n"; }
void g(int) const { cout << "Widget::g()n"; }
void h(int) const { cout << "Widget::h()n"; }
void i(int) const { cout << "Widget::i()n"; }
};

int main() {
Widget w;
Widget* wp = &w;
void (Widget::*pmem)(int) const = &Widget::h;
(w.*pmem)(1);
(wp->*pmem)(2);
}

Por supuesto, no es razonable esperar que el usuario casual cree expresiones tan complejas. Si el usuario
necesita manipular directamente un puntero a miembro, los typedef vienen al rescate. Para dejar aún mejor las
cosas, puede utilizar un puntero a función como parte del mecanismo interno de la implementación. He aquí un
ejemplo que utiliza un puntero a miembro dentro de la clase. Todo lo que el usuario necesita es pasar un número
para elegir una función. 1

//: C11:PointerToMemberFunction2.cpp
#include <iostream>

1 Gracias a Owen Mortensen por este ejemplo

301


class Widget {
void f(int) const { cout << "Widget::f()n"; }
void g(int) const { cout << "Widget::g()n"; }
void h(int) const { cout << "Widget::h()n"; }
void i(int) const { cout << "Widget::i()n"; }
enum { cnt = 4 };
void (Widget::*fptr[cnt])(int) const;
public:
Widget() {
fptr[0] = &Widget::f; // Full spec required
fptr[1] = &Widget::g;
fptr[2] = &Widget::h;
fptr[3] = &Widget::i;
}
void select(int i, int j) {
if(i < 0 || i >= cnt) return;
(this->*fptr[i])(j);
}
int count() { return cnt; }
};

int main() {
Widget w;
for(int i = 0; i < w.count(); i++)
w.select(i, 47);
}

En la interfaz de la clase y en main(), puede observar que toda la implementación, funciones incluidas, han sido
puestas como privadas. El código ha de pedir el count() de las funciones. De esta manera, el que implementa la
clase puede cambiar la cantidad de funciones en la implementación por debajo sin que afecte al código que utilice
la clase.
La inicialización de los punteros a miembro en el constructor para que estén sobre especiﬁcado. ¿No debería
ser capaz de poner

fptr[1] = &g;

porque el nombre g es un método, la cual está en el ámbito de la clase? El problema aquí es que no sería
conforme a la sintaxis de puntero a miembro. Así todo el mundo, incluido el compilador, puede imaginarse qué
está pasando. De igual forma, cuando se accede al contenido del puntero a miembro, parece que

(this->*fptr[i])(j);

también está sobre especiﬁcado; this parece redundante. La sintaxis necesita que un puntero a miembro siempre
esté ligado a un objeto cuando se accede al contenido al que que apunta.

11.5. Resumen
Los puntero en C++ son casi idénticos a los punteros en C, lo cual es bueno. De otra manera, gran cantidad
de código C no compilaría bajo C++. Los únicos errores en tiempo de compilación serán aquéllos que realicen
asignaciones peligrosas. Esos errores pueden eliminarse con una simple (¡pero explícito!) molde al tipo deseado.
C++ también añade la referencia de Algol y Pascal, que es como un puntero constante que el compilador hace
que se acceda directamente al contenido al que apunta. Una referencia contiene una dirección, pero lo trata como
un objeto. Las referencias son esenciales para una sintaxis clara con la sobrecarga de operadores (el tema del
siguiente capítulo), pero también proporcionan mejoras sintácticas para el paso y retorno de objetos en funciones
normales.

302

11.6. Ejercicios

El constructor copia coge una referencia de un objeto ya existente del mismo tipo que el argumento, y lo
utiliza para la creación de un nuevo objeto procedente del ya existente. El compilador llama automáticamente
al constructor copia cuando pasa o retorna un objeto por valor. Aunque el compilador crea un constructor copia
automáticamente, si cree que su clase necesita uno, debería definirlo para asegurar un comportamiento apropiado.
Si no desea que el objeto se pase o retorne por valor, debería crear un constructor copia privado.
Los punteros a miembro tienen la misma capacidad que los punteros normales: puede elegir una región de
memoria particular (atributo o método) en tiempo de ejecución. Los punteros a miembro funcionan con los miem-
bros de una clase en vez de datos o funciones globales. Tiene la suficiente flexibilidad para cambiar el compor-
tamiento en tiempo de ejecución.

11.6. Ejercicios

1. Convierta el fragmento de código "bird & rock" al principio de este capítulo a un programa C (utilizando
structuras para los tipos de datos), y que compile. Ahora intente compilarlo con un compilador de C++ y
vea qué ocurre.
2. Coja los fragmentos de código al principio de la sección titulada "Referencias en C++" y póngalos en un
main(). Añada sentencias para imprimir en la salida para que pueda demostrar usted mismo que las referen-
cias son como punteros que acceden automáticamente a lo que apuntan.
3. Escriba un programa en el cual intente (1) Crear una referencia que no esté inicializada cuando se crea. (2)
Cambiar una referencia para que se refiera a otro objeto después de que se haya inicializado. (3) Crear una
referencia nula.
4. Escriba una función que tenga un puntero por argumento, modifique el contenido de lo que el puntero apunta,
y retorno ese mismo contenido como si de una referencia se tratara.
5. Cree una nueva clase con algunos métodos, y haga que el objeto que sea apuntado por el argumento del
Ejercicio 4. Haga que el puntero pasado por como argumento y algunos métodos sean constantes y pruebe
que sólo puede llamar a los métodos constantes dentro de su función. Haga que el argumento de su función
sea una referencia en vez de un puntero.
6. Coja los fragmentos de código al principio de la sección "referencias a puntero" y conviértalos en un pro-
grama.
7. Cree una función que tome como argumento una referencia a un puntero que apunta a otro puntero y modi-
fique ese argumento. En main(), llame a la función.
8. Cree una función que toma un argumento del tipo char& y lo modifica. En el main() imprima a la salida una
variable char, llame a su función con esa variable e imprima la variable de nuevo para demostrar que ha sido
cambiada. ¿Cómo afecta esto a la legibilidad del programa?
9. Escriba una clase que tiene un método constante y otra que no lo sea. Escriba tres funciones que toman
un objeto de esa clase como argumento; la primera lo toma por valor, la segunda lo toma por referencia
y la tercera lo toma mediante una referencia constante. Dentro de las funciones, intente llamar a las dos
funciones de su clase y explique los resultados.
10. (Algo difícil) Escriba una función simple que toma un entero como argumento, incrementa el valor, y lo
retorna. En el main(), llame a su función. Intente que el compilador genere el código ensamblador e intente
entender cómo los argumentos se pasan y se retornan, y cómo las variables locales se colocan en la pila.
11. Escriba una función que devuelva un double. Genere el código ensamblador y explique cómo se retorna el
valor.
12. Genere el código ensamblador de PassingBigStructures.cpp. Recorra y desmitifique la manera en que su
compilador genera el código para pasar y devolver estructuras grandes.
13. Escriba una simple función recursiva que disminuya su argumento y retorne cero si el argumento llega a
cero, o que se vuelva a llamar. Genere el código ensamblador para esta función y explique la forma en el el
compilador implementa la recurrencia.

303


14. Escriba código para demostrar que el compilador genera un constructor copia automáticamente en caso de
que usted no lo implemente. Demuestre que el constructor copia generado por el compilador realiza una
copia bit a bit de tipos primitivos y llama a los constructores copia de los tipos definidos por el usuario.

15. Escriba una clase que en el constructor copia se anuncia a sí mismo a través de un cout. Ahora cree una
función que pasa un objeto de su nueva clase por valor y otro más que crea un objeto local de su nueva
clase y lo devuelve por valor. Llame a estas funciones para demostrar que el constructor copia es, en efecto,
llamado cuando se pasan y retornan objetos por valor.

16. Cree un objeto que contenga un double*. Que el constructor inicialice el double* llamando a new double y
asignando un valor. Entonces, que el destructor imprima el valor al que apunta, asigne ese valor a -1, llame a
delete para liberar la memoria y que ponga el puntero a cero. Ahora cree una función que tome un objeto de
su clase por valor, y llame a esta función en el main(). ¿Qué ocurre? Solucione el problema implementando
un constructor copia.
17. Cree una clase con un constructor que parezca un constructor copia, pero que tenga un argumento de más
con un valor por defecto. Muestre que aún así se utiliza como constructor copia.
18. Cree una clase con un constructor copia que se anuncie a sí mismo (es decir que imprima por la salida que
ha sido llamado). Haga una segunda clase que contenga un objeto miembro de la primera clase, pero no
cree un constructor copia. Muestre que el constructor copia, que el compilador genera automáticamente en
la segunda clase, llama al constructor copia de la primera.

19. Cree una clase muy simple, y una función que devuelva un objeto de esa clase por valor. Cree una segunda
función que tome una referencia de un objeto de su clase. Llame a la segunda función pasándole como
argumento una llamada a la primera función, y demuestre que la segunda función debe utilizar una referencia
constante como argumento.

20. Cree una clase simple sin constructor copia, y una simple función que tome un objeto de esa clase por valor.
Ahora cambie su clase añadiéndola una declaración (sólo declare, no defina) privada de un constructor copia.
Explique lo que ocurre cuando compila la función.
21. Este ejercicio crea una alternativa a la utilización del constructor copia. Cree una clase X y declare (pero
no defina) un constructor copia privado. Haga una función clone() pública como un método constante que
devuelve una copia del objeto creado utilizando new. Ahora escriba una función que tome como argumento
un const X& y clone una copia local que puede modificarse. El inconveniente de esto es que usted es
responsable de destruir explícitamente el objeto clonado (utilizando delete) cuando ya haya terminado con
él.
22. Explique qué está mal en Mem.cpp y MemTest.cpp del Capítulo 7. Solucione el problema.

23. Cree una clase que contenga un double y una función print() que imprima el double. Cree punteros a
miembro tanto para el atributo como al método de su clase. Cree un objeto de su clase y un puntero a ese
objeto, y manipule ambos elementos de la clase a través de los punteros a miembro, utilizando tanto el objeto
como el puntero al objeto.
24. Cree una clase que contenga un array de enteros. ¿Puede recorrer el array mediante un puntero a miembro?

25. Modifique PmemFunDefinition.cpp añadiendo un método f() sobrecargada (puede determinar la lista de ar-
gumentos que provoque la sobrecarga). Ahora haga un segundo puntero a miembro, asígnelo a la versión
sobrecargada de f(), y llame al método a través del puntero. ¿Cómo sucede la resolución de función sobre-
cargada en este caso?

26. Empiece con la función FunctionTable.cpp del Capítulo 3. Cree una clase que contenga un vector
de punteros a funciones, con métodos add() y remove() para añadir y quitar punteros a función. Añada una
función denominada run() que recorra el vector y llame a todas la funciones.
27. Modifique el Ejercicio 27 para que funcione con punteros a métodos.

304

12: Sobrecarga de operadores
La sobrecarga de operadores es solamente “azucar sintáctico”, lo que significa
que es simplemente otro manera de invocar funciones.
La diferencia es que los argumentos para estas funciones no aparecen entre paréntesis, sino que rodean o siguen
a los caracteres que siempre pensó como operadores inalterables.
Hay dos diferencias entre el uso de un operador y el de una llamada a función normal. La sintaxis es diferente:
un operador es a menudo “llamado” situándolo entre (o después de) los argumentos. La segunda diferencia es que
el compilador determina qué “función” llamar. Por ejemplo, si usted está usando el operador + con argumentos
de punto flotante, el compilador “llama” a la función para realizar una suma de punto flotante (esta “llamada”
es normalmente el acto de insertar código en linea, o una instrucción de punto flotante del procesador). Si usa
el operador + con un nómero de punto flotante y un entero, el compilador “llama” a una función especial para
convertir el int a un float,y entonces “llama” a la función de suma de punto flotante.
Sin embargo, en C++ es posible definir nuevos operadores que trabajen con clases. Esta definición es exac-
tamente como la defición de una función ordinaria, excepto que el nombre de la función consiste en la palabra
reservada operator seguida del operador. Siendo esta la única diferencia, el operador se convierte en una fun-
ción como otra cualquiera que el compilador llama cuando ve el prototipo adecuado.

12.1. Precaución y tranquilidad
Es tentador convertirse en un super-entusiasta de la sobrecarga de operadores. Son un juguete divertido, ini-
cialmente. Pero recuerde que es sólo un endulzamiento sintáctico, otra manera de llamar a una función. Mirándolo
desde esa perspectiva, no hay razón para sobrecargar un operador excepto si eso hace al código implicado con la
clase más sencillo e intuitivo de escribir y especialmente de leer. (Recuerde, el código se lee mucho más que se
escribe). Si éste no es el caso no se moleste.
Otra reacción cmún frente al uso de la sobrecarga de operadores es el pánico: de repente, los operadores de C
pierden su significado familiar.“¡Todo ha cambiado y mi código C por completo hará cosas diferentes!”. Esto no
es verdad. Todos los operadores usados en expresiones que contienen solo tipos de datos incorporados no pueden
ser cambiados. Nunca podrá sobrecargar operadores así

1 << 4;

para que se comporten de forman diferente, o

1.414 << 2;

que tengan significado. Sólo una expresión que contenga tipos de datos definidos por el usuario podrá tener
operadores sobrecargados.

12.2. Sintaxis
Definir un operador sobrecargado es como definir una función, pero el nombre de esa función es operator@
en la que arroba representa el operador que está siendo sobrecargado. El número de argumentos en la lista de

305

Capítulo 12. Sobrecarga de operadores

argumentos del operador sobrecargado depende de dos factores:

1. Si es un operador unario (un argumento) o un operador binario (dos argumentos)

2. Si el operador es definido como una función global (un argumento para los unarios, dos para los binarios)
o una función miembro (cero argumentos para los unarios y uno para los binarios. En este último caso el
objeto (this) se convierte en el argumento del lado izquierdo al operador).

He aquí una pequeña clase que muestra la sintaxis de la sobrecarga de operadores:

//: C12:OperatorOverloadingSyntax.cpp
#include <iostream>

class Integer {
int i;
public:
Integer(int ii) : i(ii) {}
const Integer
operator+(const Integer& rv) const {
cout << "operator+" << endl;
return Integer(i + rv.i);
}
Integer&
operator+=(const Integer& rv) {
cout << "operator+=" << endl;
i += rv.i;
return *this;
}
};

int main() {
cout << "built-in types:" << endl;
int i = 1, j = 2, k = 3;
k += i + j;
cout << "user-defined types:" << endl;
Integer ii(1), jj(2), kk(3);
kk += ii + jj;
}

Los dos operadores sobrecargados son definidos como funciones miembros en línea que imprimen un mensaje
al ser llamados. El único argumento de estas funciones miembro será el que aparezca del lado derecho del operador
binario. Los operadores unarios no tienen argumentos cuando son definidos como funciones miembro. La función
miembro es llamada por el objeto de la parte izquierda del operador.
Para los operadores incondicionales (los condicionales generalmente devuelven un valor booleano), general-
mente se deseará devolver un objeto o una referencia del mismo tipo que está operando, si los dos argumentos son
del mismo tipo. (Si no son del mismo tipo, la interpretación de lo que debería pasar es responsabilidad nuestra).
De esta manera, se pueden construir expresiones tan complicadas como la siguiente:

kk += ii + jj ;

La expresión operator+ crea un nuevo objeto Integer (temporal) que se usa como el argumento rv para
el operador operator+=. Este objeto temporal se destruye tan pronto como deja de necesitarse.

306

12.3. Operadores sobrecargables

Aunque usted puede sobrecargar casi todos los operadores disponibles en C, el uso de operadores sobrecargados
es bastante restrictivo. En particular, usted no puede combinar operadores que actualmente no tienen significado en
C (como ** para representar la potencia), no puede cambiar la prioridad de evaluación de operadores, y tampoco
el número de argumentos requeridos por un operador. Estas restricciones existen para prevenir que la creación de
nuevos operadores ofusquen el significado más que clarificarlo.
Las siguientes dos subsecciones muestran ejemplos de todos los operadores normales, sobrecargados en la
forma que usted mas comúnmente usará.

12.3.1. Operadores unarios
El ejemplo siguiente muestra la sintaxis para sobrecargar todos los operadores unarios, en ambas formas:
como funciones globales (funciones friend que no son funciones miembro) y como funciones miembroenderá
la clase Integer vista previamente y añadirá una nueva clase byte. El significado de sus operadores particulares
dependerá de la forma en que los use, pero considere a los programadores del grupo antes de hacer algo inesperado.
He aquí un catálogo de todas las funciones unarias:

//: C12:OverloadingUnaryOperators.cpp
#include <iostream>

// Non-member functions:
class Integer {
long i;
Integer* This() { return this; }
public:
Integer(long ll = 0) : i(ll) {}
// No side effects takes const& argument:
friend const Integer&
operator+(const Integer& a);
friend const Integer
operator-(const Integer& a);
operator~(const Integer& a);
friend Integer*
operator&(Integer& a);
friend int
operator!(const Integer& a);
// Side effects have non-const& argument:
// Prefix:
operator++(Integer& a);
// Postfix:
operator++(Integer& a, int);
// Prefix:
operator--(Integer& a);
// Postfix:
operator--(Integer& a, int);
};

// Global operators:
const Integer& operator+(const Integer& a) {
cout << "+Integern";
return a; // Unary + has no effect

307


}
const Integer operator-(const Integer& a) {
cout << "-Integern";
return Integer(-a.i);
}
const Integer operator~(const Integer& a) {
cout << "~Integern";
return Integer(~a.i);
}
Integer* operator&(Integer& a) {
cout << "&Integern";
return a.This(); // &a is recursive!
}
int operator!(const Integer& a) {
cout << "!Integern";
return !a.i;
}
// Prefix; return incremented value
const Integer& operator++(Integer& a) {
cout << "++Integern";
a.i++;
return a;
}
// Postfix; return the value before increment:
const Integer operator++(Integer& a, int) {
cout << "Integer++n";
Integer before(a.i);
a.i++;
return before;
}
// Prefix; return decremented value
const Integer& operator--(Integer& a) {
cout << "--Integern";
a.i--;
return a;
}
// Postfix; return the value before decrement:
const Integer operator--(Integer& a, int) {
cout << "Integer--n";
Integer before(a.i);
a.i--;
return before;
}

// Show that the overloaded operators work:
void f(Integer a) {
+a;
-a;
~a;
Integer* ip = &a;
!a;
++a;
a++;
--a;
a--;
}

// Member functions (implicit "this"):
class Byte {
unsigned char b;
public:
Byte(unsigned char bb = 0) : b(bb) {}
// No side effects: const member function:
const Byte& operator+() const {
cout << "+Byten";

308


return *this;
}
const Byte operator-() const {
cout << "-Byten";
return Byte(-b);
}
const Byte operator~() const {
cout << "~Byten";
return Byte(~b);
}
Byte operator!() const {
cout << "!Byten";
return Byte(!b);
}
Byte* operator&() {
cout << "&Byten";
return this;
}
// Side effects: non-const member function:
const Byte& operator++() { // Prefix
cout << "++Byten";
b++;
return *this;
}
const Byte operator++(int) { // Postfix
cout << "Byte++n";
Byte before(b);
b++;
return before;
}
const Byte& operator--() { // Prefix
cout << "--Byten";
--b;
return *this;
}
const Byte operator--(int) { // Postfix
cout << "Byte--n";
Byte before(b);
--b;
return before;
}
};

void g(Byte b) {
+b;
-b;
~b;
Byte* bp = &b;
!b;
++b;
b++;
--b;
b--;
}

int main() {
Integer a;
f(a);
Byte b;
g(b);
}

309


Las funciones están agrupadas de acuerdo a la forma en que se pasan los argumentos. Más tarde se darán unas
cuantas directivas de cómo pasar y devolver argumentos. Las clases expuestas anteriormente (y las que siguen en
la siguiente sección) son las típicas que usted usará, asi que empiece con ellas como un patrón cuando sobrecargue
sus propios operadores.

Incremento y decremento
Los operadores de incremento++ y de decremento -- provocan un conflicto porque querrá ser capaz de llamar
diferentes funciones dependiendo de si aparecen antes(prefijo) o después(posfija) del objeto sobre el que actuan.
La solución es simple, pero la gente a veces lo encuentra un poco confuso inicialmente. Cuando el compilador
ve, por ejemplo, ++a (un preincremento), genera una llamada al operator++(a) pero cuando ve a++, genera
una llamada a operator++(a, int). Asi es como el compilador diferencia entre los dos tipos, generando
llamadas a funciones sobrecargadas diferentes. En OverloadingUnaryOperators.cpp para la versión de
funciones miembro, si el compilador ve ++b, genera una llamada a B::operator++()y si be b++genera una
llamada a B::operator++(int). Todo lo que el usuario ve es que una función diferente es llamada para las
versiones posfija y prefija. Ocultamente, sin embargo, las dos llamadas de funciones tienen diferentes firmas, asi
que conectan con dos diferentes cuerpos. El compilador pasa un valor constante ficticio para el argumento int(el
cual nunca es proporcionado por un identificador porque el valor nunca se usa) para generar las diferentes firmas
para la versión posfija.

12.3.2. Operadores binarios
El listado siguiente repite el ejemplo de OverloadingUnaryOperators.cpp para los operadores bina-
rios presentándole un ejemplo de todos los operadores que usted pueda querer sobrecargar. De nuevo se muestran
ambas versiones, la global y la de función miembro.

//: C12:Integer.h
// Non-member overloaded operators
#ifndef INTEGER_H
#define INTEGER_H
#include <iostream>

// Non-member functions:
class Integer {
long i;
public:
Integer(long ll = 0) : i(ll) {}
// Operators that create new, modified value:
operator+(const Integer& left,
const Integer& right);
operator-(const Integer& left,
operator*(const Integer& left,
operator/(const Integer& left,
operator%(const Integer& left,
operator^(const Integer& left,
operator&(const Integer& left,

310


operator|(const Integer& left,
operator<<(const Integer& left,
operator>>(const Integer& left,
// Assignments modify & return lvalue:
friend Integer&
operator+=(Integer& left,
friend Integer&
operator-=(Integer& left,
friend Integer&
operator*=(Integer& left,
friend Integer&
operator/=(Integer& left,
friend Integer&
operator%=(Integer& left,
friend Integer&
operator^=(Integer& left,
friend Integer&
operator&=(Integer& left,
friend Integer&
operator|=(Integer& left,
friend Integer&
operator>>=(Integer& left,
friend Integer&
operator<<=(Integer& left,
// Conditional operators return true/false:
friend int
operator==(const Integer& left,
friend int
operator!=(const Integer& left,
friend int
operator<(const Integer& left,
friend int
operator>(const Integer& left,
friend int
operator<=(const Integer& left,
friend int
operator>=(const Integer& left,
friend int
operator&&(const Integer& left,
friend int
operator||(const Integer& left,

311


// Write the contents to an ostream:
void print(std::ostream& os) const { os << i; }
};
#endif // INTEGER_H

//: C12:Integer.cpp {O}
// Implementation of overloaded operators
#include "Integer.h"

const Integer
operator+(const Integer& left,
const Integer& right) {
return Integer(left.i + right.i);
}
const Integer
operator-(const Integer& left,
return Integer(left.i - right.i);
}
const Integer
operator*(const Integer& left,
return Integer(left.i * right.i);
}
const Integer
operator/(const Integer& left,
require(right.i != 0, "divide by zero");
return Integer(left.i / right.i);
}
const Integer
operator%(const Integer& left,
require(right.i != 0, "modulo by zero");
return Integer(left.i % right.i);
}
const Integer
operator^(const Integer& left,
return Integer(left.i ^ right.i);
}
const Integer
operator&(const Integer& left,
return Integer(left.i & right.i);
}
const Integer
operator|(const Integer& left,
return Integer(left.i | right.i);
}
const Integer
operator<<(const Integer& left,
return Integer(left.i << right.i);
}

312


const Integer
operator>>(const Integer& left,
return Integer(left.i >> right.i);
}
// Assignments modify & return lvalue:
Integer& operator+=(Integer& left,
if(&left == &right) {/* self-assignment */}
left.i += right.i;
return left;
}
Integer& operator-=(Integer& left,
left.i -= right.i;
return left;
}
Integer& operator*=(Integer& left,
left.i *= right.i;
return left;
}
Integer& operator/=(Integer& left,
require(right.i != 0, "divide by zero");
left.i /= right.i;
return left;
}
Integer& operator%=(Integer& left,
require(right.i != 0, "modulo by zero");
left.i %= right.i;
return left;
}
Integer& operator^=(Integer& left,
left.i ^= right.i;
return left;
}
Integer& operator&=(Integer& left,
left.i &= right.i;
return left;
}
Integer& operator|=(Integer& left,
left.i |= right.i;
return left;
}
Integer& operator>>=(Integer& left,
left.i >>= right.i;
return left;
}
Integer& operator<<=(Integer& left,

313


left.i <<= right.i;
return left;
}
int operator==(const Integer& left,
return left.i == right.i;
}
int operator!=(const Integer& left,
return left.i != right.i;
}
int operator<(const Integer& left,
return left.i < right.i;
}
int operator>(const Integer& left,
return left.i > right.i;
}
int operator<=(const Integer& left,
return left.i <= right.i;
}
int operator>=(const Integer& left,
return left.i >= right.i;
}
int operator&&(const Integer& left,
return left.i && right.i;
}
int operator||(const Integer& left,
return left.i || right.i;
}

//: C12:IntegerTest.cpp
//{L} Integer
#include "Integer.h"
#include <fstream>
ofstream out("IntegerTest.out");

void h(Integer& c1, Integer& c2) {
// A complex expression:
c1 += c1 * c2 + c2 % c1;
#define TRY(OP)
out << "c1 = "; c1.print(out);
out << ", c2 = "; c2.print(out);
out << "; c1 " #OP " c2 produces ";
(c1 OP c2).print(out);
out << endl;
TRY(+) TRY(-) TRY(*) TRY(/)
TRY(%) TRY(^) TRY(&) TRY(|)
TRY(<<) TRY(>>) TRY(+=) TRY(-=)
TRY(*=) TRY(/=) TRY(%=) TRY(^=)
TRY(&=) TRY(|=) TRY(>>=) TRY(<<=)

314


// Conditionals:
#define TRYC(OP)
out << "c1 = "; c1.print(out);
out << ", c2 = "; c2.print(out);
out << "; c1 " #OP " c2 produces ";
out << (c1 OP c2);
out << endl;
TRYC(<) TRYC(>) TRYC(==) TRYC(!=) TRYC(<=)
TRYC(>=) TRYC(&&) TRYC(||)
}

int main() {
cout << "friend functions" << endl;
Integer c1(47), c2(9);
h(c1, c2);
}

//: C12:Byte.h
// Member overloaded operators
#ifndef BYTE_H
#define BYTE_H
#include <iostream>
// Member functions (implicit "this"):
class Byte {
unsigned char b;
public:
Byte(unsigned char bb = 0) : b(bb) {}
// No side effects: const member function:
const Byte
operator+(const Byte& right) const {
return Byte(b + right.b);
}
const Byte
operator-(const Byte& right) const {
return Byte(b - right.b);
}
const Byte
operator*(const Byte& right) const {
return Byte(b * right.b);
}
const Byte
operator/(const Byte& right) const {
require(right.b != 0, "divide by zero");
return Byte(b / right.b);
}
const Byte
operator%(const Byte& right) const {
require(right.b != 0, "modulo by zero");
return Byte(b % right.b);
}
const Byte
operator^(const Byte& right) const {
return Byte(b ^ right.b);
}
const Byte
operator&(const Byte& right) const {
return Byte(b & right.b);

315


}
const Byte
operator|(const Byte& right) const {
return Byte(b | right.b);
}
const Byte
operator<<(const Byte& right) const {
return Byte(b << right.b);
}
const Byte
operator>>(const Byte& right) const {
return Byte(b >> right.b);
}
// Assignments modify & return lvalue.
// operator= can only be a member function:
Byte& operator=(const Byte& right) {
// Handle self-assignment:
if(this == &right) return *this;
b = right.b;
return *this;
}
Byte& operator+=(const Byte& right) {
if(this == &right) {/* self-assignment */}
b += right.b;
return *this;
}
Byte& operator-=(const Byte& right) {
b -= right.b;
return *this;
}
Byte& operator*=(const Byte& right) {
b *= right.b;
return *this;
}
Byte& operator/=(const Byte& right) {
require(right.b != 0, "divide by zero");
b /= right.b;
return *this;
}
Byte& operator%=(const Byte& right) {
require(right.b != 0, "modulo by zero");
b %= right.b;
return *this;
}
Byte& operator^=(const Byte& right) {
b ^= right.b;
return *this;
}
Byte& operator&=(const Byte& right) {
b &= right.b;
return *this;
}
Byte& operator|=(const Byte& right) {
b |= right.b;
return *this;
}
Byte& operator>>=(const Byte& right) {

316


b >>= right.b;
return *this;
}
Byte& operator<<=(const Byte& right) {
b <<= right.b;
return *this;
}
int operator==(const Byte& right) const {
return b == right.b;
}
int operator!=(const Byte& right) const {
return b != right.b;
}
int operator<(const Byte& right) const {
return b < right.b;
}
int operator>(const Byte& right) const {
return b > right.b;
}
int operator<=(const Byte& right) const {
return b <= right.b;
}
int operator>=(const Byte& right) const {
return b >= right.b;
}
int operator&&(const Byte& right) const {
return b && right.b;
}
int operator||(const Byte& right) const {
return b || right.b;
}
// Write the contents to an ostream:
void print(std::ostream& os) const {
os << "0x" << std::hex << int(b) << std::dec;
}
};
#endif // BYTE_H

//: C12:ByteTest.cpp
// Co

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