En el nivel más bajo, una variable se almacena en la memoria del ordenador. Los lenguajes de alto nivel facilitan mucho la creación y mantenimiento de variables. Para un ser humano, resulta mucho más fácil recordar un nombre que un número, y los lenguajes de alto nivel facilitan mucho la tarea al permitirnos acceder a una variable mediante un nombre, y no mediante una dirección.
En este sentido, lo único que necesita conocer un compilador de C para crear una variable es el tipo al que pertenece y el nombre que se le quiere dar; el compilador se encarga de mantener la tabla de variables, y de asociar a cada nombre la dirección correspondiente. El lenguaje C obliga a declarar una variable antes de ser usada. Declarar una variable no significa que se le asigne contenido, sino simplemente se indica que la variable existe. Sin embargo en C no está permitido usar una variable sin antes haberle asignado un contenido, a lo que se denomina “inicializar la variable”. Por tanto, al tratar de ejecutar un programa donde una variable está sin inicializar puede producirse un error de compilación. Nosotros vamos a trabajar con C por lo que habremos de declarar e inicializar las variables que usemos siempre.
Tipos de Datos Enteros para Valores Grandes
El lenguaje C posee una notable cantidad de tipos de datos enteros, con objeto de abarcar distintas gamas de alcances (con distintos consumos de memoria, claro está). Algunos tipos básicos de datos se pueden ampliar utilizando los cualificadores de tipos de datos short (corto), long (largo), signed (con signo) y unsigned (sin signo). Si se omite el clasificador por defecto se considera 'signed'. Signed y unsigned pueden combinarse.
El subrayado de signed indica que se trata de la opción por defecto. El tipo char es, además, el único que tiene un tamaño conocido y constante; su tamaño de memoria es de 1 byte u octeto, con un rango típico entre -128 y 127 para su versión signed. Para manejar valores enteros de mayor magnitud, C ofrece el tipo long int y el tipo long long. Los tipos long long y unsigned long long pueden no encontrarse en todos los compiladores. Ciertamente procede un comentario tranquilizador: como puede observarse, C ofrece tipos de datos enteros de alcance tan grande que sería preciso abordar problemas de Física o de Matemáticas para alcanzar sus límites.
Tabla de Tipos Enteros Comunes en C
La siguiente tabla muestra algunos tipos enteros con sus características comunes, aunque es importante recordar que los tamaños pueden variar ligeramente según el compilador y el sistema operativo.
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| Tipo | Modificadores comunes | Tamaño típico (bytes) | Rango aproximado (signed) |
|---|---|---|---|
| char | signed, unsigned | 1 | -128 a 127 |
| short int | signed, unsigned | 2 | -32,768 a 32,767 |
| int | signed, unsigned, short, long | 2 o 4 | -32,768 a 32,767 (2 bytes) o -2,147,483,648 a 2,147,483,647 (4 bytes) |
| long int | signed, unsigned | 4 o 8 | Al menos -2,147,483,648 a 2,147,483,647 |
| long long int | signed, unsigned | 8 | -9,223,372,036,854,775,808 a 9,223,372,036,854,775,807 |
Manejo de Valores Reales y de Alta Precisión (Coma Flotante)
Cuando trabajemos con números grandes, pero también necesitemos gran precisión, son aptos para variables de tipo real los formatos en coma flotante. Los formatos en coma flotante sacrifican precisión en favor de tamaño. Sin embargo, para la mayoría de los casos, la precisión de un double o long double es más que suficiente.
Los tipos de coma flotante estándar son float (hasta 6 decimales), double (hasta 14 decimales) y long double. En el caso de que la precisión sea un factor crítico, es preferible olvidarnos de float y optar por double o long double. Este formato nos permite almacenar números muy grandes o muy pequeños, aunque en un ordenador se usa aritmética binaria. En este caso hemos supuesto que vamos a requerir la mayor precisión posible, de ahí que hayamos cogido tipos double.
Prevención de Desbordamientos y Elección del Tipo Adecuado
El objetivo de este procedimiento es no perder nunca información por efectuar operaciones con tipos de menor precisión que pudieran dar lugar a desbordamientos. Por ejemplo, en operaciones aritméticas, el lenguaje C, como cabía esperar de un lenguaje destinado a la programación de sistemas, permite manipular enteros de forma rápida y flexible. Los operadores aritméticos de tratamiento de enteros admiten cualquier tipo de entero, y permiten evaluar expresiones mixtas (con distintos tipos de enteros) siguiendo el principio de promoción de tipos: todos los valores se traducen temporalmente al tipo de mayor precisión; luego se efectúan las operaciones y se traduce automáticamente el resultado al tipo de destino.
Cuando se produce un desbordamiento, los resultados carecen de sentido, y el programa sigue su ejecución sin mostrar ninguna indicación de fallo. Por tanto, será preciso asegurarse de que las operaciones realizadas no puedan dar lugar a este tipo de circunstancias. Téngase en cuenta que, por ejemplo, si utilizamos deliberadamente enteros del tipo short, cuyo rango de validez oscila entre -32768 y 32767, al sumar dos números mayores que 16384, se producirá un desbordamiento.
Para evitar estos problemas y optimizar el uso de recursos, se debe elegir siempre el tipo de variable más sencillo posible. Consideraremos que el grado de sencillez viene definido por la memoria requerida (a menor memoria requerida mayor es la sencillez). Pero si necesitamos la gran precisión de un double o long double, ¿por qué derrochar recursos? No siempre debemos optar por los tipos más grandes sin una justificación. Debemos cuidar los recursos, tanto en cuanto al uso de memoria como al uso de procesador, de nuestros clientes, para los que crearemos nuestros programas.
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Sintaxis y Buenas Prácticas en la Declaración
Los identificadores son nombres que se les da a algunos elementos de un programa, como variables, funciones y arreglos. El tipo_base es cualquier tipo válido de C, y el nombre_variable es un identificador válido en C, esto es, una letra seguida opcionalmente por otras letras y números. Téngase en cuenta que no se admiten signos diacríticos (acentos, tildes, etc.) y que las letras mayúsculas y minúsculas no se consideran equivalentes. Por otra parte, no se admite utilizar como identificadores los nombres de palabras reservadas en C. Las palabras reservadas sólo se pueden utilizar para su propósito ya establecido; no se pueden utilizar como identificadores definidos por el programador.
En C podemos declarar variables en múltiples líneas una por línea pero también varias variables en una línea. Existen distintas formas para realizar declaraciones. La declaración de variables en C debe hacerse al principio del programa. Para facilitar la corrección y claridad de nuestros programas el lugar donde realizaremos la declaración de variables, al menos de momento, será después de la línea int main(), que constituye el inicio del código ejecutivo de nuestro programa.
Este tipo de escritura nos permite declarar e inicializar la variable con un valor en una sola línea. No siempre lo haremos así, pero en algunas ocasiones nos puede resultar de interés. Siempre será preferible usar expresiones claras como momento1, momento2 y momento3 antes que m1, m2 y m3 que resultan más confusas. A veces es una buena idea utilizar paréntesis para hacer más clara una expresión, aunque no sean necesarios.
Entrada y Salida de Datos de Diferentes Tipos
Se pueden escribir datos en el dispositivo de salida estándar, utilizando la función de biblioteca printf. La función scanf se puede utilizar para introducir cualquier combinación de valores numéricos, caracteres individuales y cadenas de caracteres. Los indicadores de formato comienzan por el signo %, y van seguidos por caracteres que indican el tipo de formato que debe darse a la variable correspondiente.
En el caso de las variables enteras, las letras que hay que utilizar son d o ld (%d o bien %ld), en función de la longitud del tipo entero empleado. Los compiladores actuales producen resultados correctos para ambos tipos de enteros empleando el factor de conversión %d. Para valores en coma flotante, el dato es visualizado como un valor utilizando la conversión tipo e o tipo f según sea el caso. La lista_de_variables es una colección de variables formada por uno o más elementos separados mediante comas.
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Téngase en cuenta que el compilador utilizará los descriptores homólogos, sin importarle que coincidan correctamente los tipos. Los resultados son a menudo interesantes, pero no los esperados. Si se lee más información que la que cabe en la variable señalada por una dirección, los resultados son imprevisibles y generalmente negativos. Si el programador sospecha que hay peligro de entrada de datos excesivo y/o incorrectos, procederá a emplear la función fgets() para limitar la extensión de la cadena leída, realizando después una traducción al formato oportuno mediante funciones como strtol(), strtof(), etc.
Conceptos Adicionales Relevantes
Tipos Enumerados (enum)
Este tipo nos permite definir conjuntos de constantes enteras, llamados datos de tipo enumerado. Los tipos enumerados (enum) son variables especiales que tienen un nombre “general” y luego n valores posibles, por ejemplo la variable “color” podría tener como valores posibles “rojo”, “verde” y “azul”.
Tipo void
void es un tipo especial que indica la ausencia de tipo. Las funciones que no devuelven valores parecen una contradicción. Sin embargo, estas funciones se llaman procedimientos. Simplemente hacen su trabajo, y no devuelven valores.
Comentarios
El concepto de comentario, presente en todos los lenguajes de programación, tiene una importancia mayor que la que pudiera otorgársele a primera vista. Un comentario es un mensaje del programador para otros programadores posteriores, o quizá para sí mismo al cabo de algún tiempo. Es una buena práctica en cualquier lenguaje de programación realizar comentarios para documentar el programa.