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GradoenIngenieríaInformáticaGradoenIngenieríadelSoftware

GradoenIngenieríadeComputadores

LuisHernándezYáñez

FacultaddeInformáticaUniversidadComplutense

Fundamentos de la programación

1

Luis Hernández Yáñez

Informática, computadoras y programación 3Lenguaje máquina y ensamblador 12Lenguajes de programación de alto nivel 15Un poco de historia 19Programación e Ingeniería del Software 24El lenguaje de programación C++ 27Sintaxis de los lenguajes de programación 30Un primer programa en C++ 35Herramientas de desarrollo 39C++: Un mejor C 45

Fundamentos de la programación: Computadoras y programación


Página 3Fundamentos de la programación: Computadoras y programación


Informática(Cienciadelacomputación)Conjuntodeconocimientoscientíficosytécnicasquehacenposibleeltratamientoautomáticodelainformaciónpormediodeordenadores

ComputadoraMáquinaelectrónica,analógicaodigital,dotadadeunamemoria degrancapacidadydemétodosdetratamiento delainformación,capazderesolverproblemas matemáticosylógicosmediantelaejecución deprogramas informáticos



Entodaspartesyconmuchasformas



HardwareComponentesqueintegranlapartematerialdeunacomputadora

SoftwareProgramas,instruccionesyreglasinformáticasparaejecutartareasenunacomputadora



ProgramarIndicaralacomputadoraquéesloquetienequehacer

Programa Secuenciadeinstrucciones Instruccionesqueentiendelacomputadora Yquepersiguenunobjetivo:¡resolverunproblema!



TrabajoenequipoMúltiplesroles... Gestores Analistas Diseñadores Programadores Probadores Administradoresdesistemas...


Parque Jurásico


Esquemageneral


Memoriatemporal

Almacenamientopermanente

Almacenamientopermanente

Dispositivosdeentrada

TecladoRatónEscánerTáctil…

Dispositivosdesalida

MonitorImpresoraAltavoz

…


…

Dispositivosdesalida


…

Unidad Central de ProcesoCentral Processor Unit

C.P.U.


LaarquitecturadeVonNeumann


C.P.U.(Procesador)

DispositivosdeE/S

Memoria

A.L.U.UnidadAritmético‐Lógica

UnidaddeControl

Una ALU de 2 bits (Wikipedia)


Lamemoria


Memoria

Bus de

datos

01

02

03

04

05

06

07

08

. . .

Dirección

Cadaceldaenunadirección

Celdasde8/16/32/64bits

Informaciónvolátil

1Bit=0/11Byte=8bits=1carácter1Kilobyte(KB)=1024Bytes1Megabyte(MB)=1024KB1Gigabyte(GB)=1024MB1Terabyte(TB)=1024GB1Petabyte(PB)=1024TB

210 = 1024 1000




Losprocesadorestrabajanconcerosyunos(bits)Unidaddememoriabásica:Byte (8bits)(2dígitoshexadecimales:01011011 01011011 5B)

LenguajemáquinaCódigoshexadecimalesquerepresentaninstrucciones,registrosdelaCPU,direccionesdememoriaodatos

Instrucción Significado

A0 2F Accederalaceldadememoria2F3E 01 Copiarloelregistro1delaALUA0 30 Accederalaceldadememoria303E 02 Copiarloenelregistro2delaALU1D SumarB3 31 Guardarelresultadoenlaceldadememoria31


Lenguaje de bajo nivel

Dependiente de la máquina

Programación difícil


Nemotécnicosparaloscódigoshexadecimales:A0 READ 3E REG 1D ADD …

Mayorlegibilidad:READ 2FREG 01 READ 30REG 02 ADD WRITE 31

Lenguajedenivelmedio


Códigoobjeto(lenguajemáquina)

Programaensamblador

Códigofuente(lenguajeensamblador)




Máscercanosaloslenguajesnaturalymatemáticoresultado = dato1 + dato2;

Mayorlegibilidad,mayorfacilidaddecodificación Estructuracióndedatos/abstracciónprocedimental



Traducción

Compiladores:Compilanyenlazanprogramascompletos

Intérpretes:Compilan,enlazanyejecutaninstrucciónainstrucción


Compilador

EnlazadorCódigoobjetodebiblioteca

Códigofuente

#include <iostream>using namespace std;

int main(){

cout << "Hola Mundo!" << endl;return 0;

}

Códigoobjeto 0100010100111010011100…

Programaejecutable

Para una arquitectura concretay un sistema operativo


Genealogíadelenguajes


BASIC1964BASIC1964BASIC1964

Logo1968Logo1968Logo1968

Ruby1993Ruby1993Ruby1993

Python1991Python1991Python1991

Eiffel1986Eiffel1986Eiffel1986

Modula1975

Modula1975

Modula1975

Fuente:http://www.levenez.com/lang/Fuente:http://www.levenez.com/lang/

Versiones / Estándares

Prolog1970Prolog1970

Haskell1987Haskell1987

C#2000C#2000C#2000

Java1995Java1995Java1995C++

1983C++1983C++1983

Smalltalk1971

Smalltalk1971

Smalltalk1971

Scheme1975

Scheme1975

Scheme1975

PL/I1964PL/I1964PL/I1964

Simula1964Simula1964Simula1964

Ada1979Ada1979Ada1979

C1971C

1971C

1971

Pascal1970Pascal1970Pascal1970

CPL1963CPL1963CPL1963

COBOL1959COBOL1959

ALGOL1958ALGOL1958ALGOL1958

FORTRAN1954

FORTRAN1954

Lisp1958Lisp1958




LaprehistoriaElábaco

SigloXIXMáquinaanalíticadeCharlesBabbage


LadyAdaLovelaceesconsideradalaprimeraprogramadora

(Wikipedia)


SigloXX

1936 MáquinadeTuring1946 ENIAC:Primeracomputadoradigital

depropósitogeneral1947 Eltransistor1953 IBM650:Primera

computadoraagranescala1966 ARPANET:OrigendeInternet1967 Eldisquete1970 SistemaoperativoUNIX1972 Primervirus informático(Creeper)

LenguajedeprogramaciónC1974 ProtocoloTCP.Primeraredlocal


ENIAC (Wikipedia)


1975 SefundaMicrosoft

1976 SefundaApple

1979 JuegoPacman

1981 IBMPCSistemaoperativoMS‐DOS

1983 LenguajedeprogramaciónC++

1984 CD‐ROM

1985 Windows 1.0

1990 LenguajeHTMLWorld Wide Web

1991 SistemaoperativoLinux


Apple II (Wikipedia)

IBM PC (Wikipedia)Linux


1992 Windows3.1

1995 LenguajedeprogramaciónJavaDVD

1998 SefundaGoogle

1999 MSNMessenger

SigloXXI2001 WindowsXP

MacOS X

2002 Mozilla Firefox

2007 iPhone

2008 Android ...





¿Quéesprogramar?Decirleauntontomuy rápidoexactamente loquetienequehacer

Especificarlaestructura yelcomportamiento deunprograma,asícomoprobar queelprogramarealizasutareaadecuadamente yconunrendimiento aceptable

Programa:Transformaentradaensalida

Algoritmo:Secuenciadepasosyoperacionesquedeberealizarelprogramapararesolverelproblema

Elprogramaimplementaelalgoritmoenunlenguajeconcreto

SalidaPrograma


Entrada


Laprogramaciónessólounaetapadelprocesodedesarrollo

Modelodedesarrollo“encascada”:


MantenimientoMantenimiento

PruebaydepuraciónPruebaydepuración

ProgramaciónProgramación

DiseñoDiseño

AnálisisAnálisis

Planificación Recursosnecesarios,presupuesto,plan,…

¿Qué?

¿Cómo?

Implementación




Bjarne Stroustrup (1983)

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

cout << "Hola Mundo!" << endl;

// Muestra Hola Mundo!

return 0;

}


Hola Mundo!


Instrucciones

Datos:literales,variables,tipos

Subprogramas(funciones)

Comentarios

Directivas

...

Fundamentos de la programación: Computadoras y programación Página 29


int main(){

cout << "Hola Mundo!" << endl;// Muestra Hola Mundo!

return 0;}


int main(){

cout << "Hola Mundo!" << endl;// Muestra Hola Mundo!

return 0;}

DirectivaDirectiva

SubprogramaSubprograma

ComentarioComentario

InstrucciónInstrucción

InstrucciónInstrucción

Dato

Dato




Sintaxisysemánticadeloslenguajes

Sintaxis— Reglasquedeterminancómosepuedenconstruir

ysecuenciarloselementosdellenguaje

Semántica— Significadodecadaelementodellenguaje

¿Paraquésirve?



Especificación Lenguajes(BNF) Diagramas


<numero entero> ::= <signo opcional><secuencia de dígitos><signo opcional> ::= +|‐|<nada><secuencia de dígitos> ::= <dígito>|<dígito><secuencia de dígitos><dígito> ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9<nada> ::=

BNF

| significa ó +23 ‐159 1374 1‐34 3.4 002

Ejemplo:Númerosenteros(sindecimales)

+

0 .. 9

‐

+

0 .. 9

‐



<numero entero> ::= <signo opcional><secuencia de dígitos><signo opcional> ::= +|‐|<nada><secuencia de dígitos> ::= <dígito>|<dígito><secuencia de dígitos><dígito> ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9<nada> ::=

+23<numero entero> ::= <signo opcional><secuencia de dígitos>

::= +<secuencia de dígitos> ::= +<dígito><secuencia de dígitos>

::= +2<secuencia de dígitos> ::= +2<dígito> ::= +23

1374<numero entero> ::= <signo opcional><secuencia de dígitos>

::= <secuencia de dígitos> ::= <dígito><secuencia de dígitos>

::= 1<secuencia de dígitos> ::= 1<dígito><secuencia de dígitos>

::= 13<secuencia de dígitos> ::= 13<dígito><secuencia de dígitos>

::= 137<secuencia de dígitos> ::= 137<dígito> ::= 1374

1‐34<numero entero> ::= <signo opcional><secuencia de dígitos>::= <secuencia de dígitos> ::= <dígito><secuencia de dígitos> ::= 1<secuencia de dígitos> ::= ERROR (‐ no es <dígito>)



++2233

113377 44

11‐‐ ??

+23+23

13741374

1‐341‐34

+0 .. 90 .. 9

+

+

‐

‐

‐

0 .. 90 .. 9

0 .. 90 .. 9




HolaMundo!Unprogramaquemuestraunsaludoenlapantalla:

#include <iostream>


int main()

// main() es donde empieza la ejecución

{

cout << "Hola Mundo!" << endl; // Muestra Hola Mundo!

return 0;

}



Análisisdelprograma

#include <iostream>


int main()

{

cout << "Hola Mundo!" << endl;

return 0;

}

Página 37

Las instrucciones terminan en ;


Directiva

Instrucción

Declaración

Instrucción

Instrucción

Biblioteca

Espacio de nombres

Palabras reservadasTipo

Datos literales

Cuerpo de la función

Cabecera de la función

Bloque de código Cadena de caracteres Constante

OperadorOperador

Variable

Número

ColoreadosintácticoColoreadosintáctico


HolaMundo!Casitodoesinfraestructura

Sólocout << "Hola Mundo!" << endl

hacealgopalpable

Lainfraestructura(notación,bibliotecasyotrosoporte)hacenuestrocódigosimple,completo,confiableyeficiente

¡Elestiloimporta!





Editor Blocdenotas,Wordpad,Word,Writer,Gedit,Kwrite,…

(textosimple,sinformatos)

Editoresespecíficos:coloreadosintáctico

Recomendación:Notepad++

Página 40

Instalaciónyuso:Sección

Herramientas de desarrolloenelCampusVirtual






hola.cpp(código fuente)

hola.obj(código objeto)

Compilador

Códigoobjetodelabibliotecaiostream

hola.exe(ejecutable)

Enlazador

Hola Mundo!

CargadorCargador


Compilador Importante:C++estándar

Recomendación:GNUG++(MinGW enWindows)

Página 42







Entornosdedesarrollo Paraeditar,compilaryprobarelcódigodelprograma

Recomendaciones:

— Windows:MSVisualStudio/C++ExpressoEclipse

— Linux:Netbeans oEclipse

Página 43







¿Quéhaceelprograma? Laejecucióndelprogramasiempreempiezaenmain()

Seejecutanlasinstruccionesensecuenciadeprincipioafin

Página 44

_Hola Mundo!Hola Mundo!

Pantalla (cout)

_

MuestraHola Mundo!enlapantallaysaltadelínea

Devuelve0 comocódigodeterminacióndelprograma

FinFin

return 0;return 0;

cout << "Hola Mundo!" << endl;cout << "Hola Mundo!" << endl;

Inicio





EllenguajeC LenguajecreadoporDennisM.Ritchie en1972

Lenguajedenivelmedio:

— Estructurastípicasdeloslenguajesdealtonivel

— Construccionesparacontrolaniveldemáquina

Lenguajesencillo(pocaspalabrasreservadas)

Lenguajeestructurado(noestrictamenteestructuradoenbloques)

Compartimentalizacióndecódigo (funciones) ydatos(ámbitos)

Componenteestructuralbásico:lafunción(subprograma)

Programaciónmodular

Distingue entremayúsculasyminúsculas

Palabrasreservadas(oclave):enminúsculas



LicenciaCC(Creative Commons)Estetipodelicenciasofrecenalgunosderechosaterceraspersonasbajociertascondiciones.

Estedocumentotieneestablecidaslassiguientes:

Pulsaenlaimagendearribaaladerechaparasabermás.


Reconocimiento(Attribution):Encualquierexplotacióndelaobraautorizadaporlalicenciaharáfaltareconocerlaautoría.

Nocomercial(Noncommercial):Laexplotacióndelaobraquedalimitadaausosnocomerciales.

Compartirigual(Sharealike):Laexplotaciónautorizadaincluyelacreacióndeobrasderivadassiemprequemantenganlamismalicenciaalserdivulgadas.

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