También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.

La segmentación de instrucciones es similar al uso de una cadena de montaje en una fábrica de manufacturación. En las cadenas de montaje, el producto pasa a través de varias etapas de producción antes de tener el producto terminado. Cada etapa o segmento de la cadena está especializada en un área específica de la línea de producción y lleva a cabo siempre la misma actividad. Esta tecnología es aplicada en el diseño de procesadores eficientes. A estos procesadores se les conoce como pipeline processors.

Un pipeline processor está compuesto por una lista de segmentos lineales y secuenciales en donde cada segmento lleva a cabo una tarea o un grupo de tareas computacionales.

Los datos que provienen del exterior se introducen en el sistema para ser procesados. La computadora realiza operaciones con los datos que tiene almacenados en memoria, produce nuevos datos o información para uso externo.

Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes aspectos:

• Almacenamiento de operandos en la CPU: dónde se ubican los operandos aparte de la memoria.
• Número de operandos explícitos por instrucción: cuántos operandos se expresan en forma explícita en una instrucción típica. Normalmente son 0, 1, 2 y 3.
• Posición del operando: Puede cualquier operando estar en memoria?, o deben estar algunos o todos en los registros internos de la CPU. Cómo se especifica la dirección de memoria (modos de direccionamiento disponibles)
• Operaciones: Qué operaciones están disponibles en el conjunto de instrucciones.
• Tipo y tamaño de operandos y cómo se especifican.

Almacenamiento de operandos en la CPU

La diferencia básica está en el almacenamiento interno de la CPU. Las principales alternativas son:

• [Pila]
• Acumulador
• Conjunto de registros
• Características

En una arquitectura de acumulador un operando está implícitamente en el acumulador siempre leyendo e ingresando datos. (Ej: calculadora Standard -estándar-)

En la arquitectura de pila no es necesario nombrar a los operandos ya que estos se encuentran en el tope de la pila. (Ej: calculadora de pila HP)

La Arquitectura de registros tiene solo operandos explícitos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.
Ventajas de los diferentes tipos de Arquitecturas :

• Pila : Modelo sencillo para evaluación de expresiones (notación polaca inversa). Instrucciones cortas pueden dar una buena densidad de código.

• Acumulador: Instrucciones cortas. Minimiza estados internos de la máquina (unidad de control sencilla) .

• Registro: Modelo mas general para el código de instrucciones parecidas. Automatiza generación de código y la reutilización de operandos. Reduce el tráfico a memoria. Una computadora actualmente tiene como estándar 32 registros. El acceso a los datos es más rápido.

Desventajas de los diferentes tipos de Arquitecturas:

• Pila: A una pila no se puede acceder aleatoriamente. Esta limitación hace difícil generar código eficiente. Tambien dificulta una implementación eficente, ya que la pila llega a ser un cuello de botella.

• Acumulador: Como el acumulador es solamente almacenamiento temporal, el tráfico de memoria es el mas alto en esta aproximación.

• Registro: Todos los operadores deben ser nombrados, conduciendo a instrucciones más largas.

Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han adherido la mayoría de los fabricantes de compiladores más modernos. Existen también algunos intérpretes como ROOT (enlace externo). Las principales características del C++ son las facilidades que proporciona para la programación orientada a objetos y para el uso de plantillas o programación genérica (templates).

Además posee una serie de propiedades difíciles de encontrar en otros lenguajes de alto nivel:

• Posibilidad de redefinir los operadores (sobrecarga de operadores)
• Identificación de tipos en tiempo de ejecución (RTTI)

C++ está considerado por muchos como el lenguaje más potente, debido a que permite trabajar tanto a alto como a bajo nivel, sin embargo es a su vez uno de los que menos automatismos trae (obliga a hacerlo casi todo manualmente al igual que C) lo que “dificulta” mucho su aprendizaje.

El nombre C++ fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el lenguaje fue utilizado por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se había usado el nombre “C con clases”. En C++, la expresión “C++” significa “incremento de C” y se refiere a que C++ es una extensión de C.

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

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

#include <iostream>   // Esta librería permite el uso de cout(<<) y de cin(>>)

using namespace std;

int main()
{
    cout << "¡Hola mundo!" << endl;
}

Al usar la directiva #include estamos diciendole al compilador que busque determinadas cosas en un archivo que se llama iostream.h , antes en c siempre habia que poner el .h al final de los archivos, ahora en c++ el compilador se encarga de buscarlos solo. Para evitar redefinir cosas ya hechas al ponerles igual nombre, se creo algo llamado espacios de nombres o namespace en el singular del ingles, en este caso hay un espacio de nombres llamado std que es donde se incluyen las definiciones entre muchas otras cosas de los operadores cin y cout necesarios para la entrada y salida de datos por el dispositivo estandar, tipicamente pantalla o teclado, y todo esto es exactamente lo que decimos al añadir la sentencia using namespace std. La definicion de funciones es igual que en c, salvo por la caracteristica que si main no va a recoger argumentos, no tenemos porque ponerselos, a diferencia de c que habia q ponerlos explicitamente aunque no se fueran a usar. Queda solo comentar que el simbolo ‘<<’ se conoce como operador de insercion, y a grosso modo esta enviando a cout lo que queremos mostrar por pantalla para que lo pinte, en este caso la cadena “¡Hola mundo!” . El mismo operador << se puede usar varias veces en la misma sentencia, de forma que gracias a esta caracteristica podemos poner un caracter endl al final, que es el equivalente del \n en el c o \n\r segun el sistema en que se este programando.

Conceptos generales de la programación orientada a objetos [edi

• Clase: Es una plantilla que define la estructura de un conjunto de objetos, que al ser creados se llamarán las instancias de la clase. Esta estructura está compuesta por la definición de los atributos y la implementación de las operaciones ( métodos ).
• Objeto: Es la implementación de una instancia de clase, es decir, una ocurrencia de esta, que tiene los atributos definidos por la clase, y sobre la que se puede ejecutar las operaciones definidas en ella.
• Identidad: Característica de cada objeto que lo diferencia de los demás, incluyendo de aquellos que pudieran pertenecer a la misma clase y tener los mismos valores en sus atributos.
• Herencia: Es la capacidad que tienen las clases para heredar propiedades y métodos de otras clases.

Tipos Primitivos en C++

Los tipos de datos en C++ pueden clasificarse como:

• "enteros" (sin decimales)
• "flotantes"(con decimales, tienen representación con coma flotante)
• "caracteres"(letras)
• "booleanos o lógicos"(representan valores verdaderos o falsos)

Cada uno de los tipos tiene a su vez, por así decirlo, subtipos, que sólo se diferencian por agregar una cualidad al tipo de dato base, alterando el manejo del contenido de los datos; con signo, sin signo, más largos en memoria, menos largos en memoria, entre otros. Veamos especificaciones y ejemplos de ellos:

1. Enteros
   1. int
   2. short int
   3. long int
   4. unsigned short int
   5. unsigned int
   6. unsigned long int
2. Flotantes
   1. float (IEEE754 Simple)
   2. double (IEEE754 Normal)
   3. long double (IEEE754 Extendido)
3. Caracter
   1. char
4. Booleano
   1. bool

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

Tamaños Asociados

Según la máquina y el compilador que se utilice los tipos primitivos pueden ocupar un determinado tamaño en memoria. La siguiente lista ilustra el número de bits que ocupan los distintos tipos primitivos en un PC de la familia 386 con gcc.

Cabe notar que los tamaños en bits destacados anteriormente son correctos sólo para arquitecturas x86 bajo los compiladores más comunes (GCC, Visual Studio...). Otras arquitecturas pueden requerir distintos tamaños de tipos de datos primitivos. C++ no dice nada acerca de cuál es el número de bits en un byte, ni del tamaño de estos tipos; más bien, ofrece solamente las siguientes "garantías de tipos":

• Un tipo char tiene el tamaño mínimo en bytes asignable por la máquina, y todos los bits de este espacio deben ser "accesibles".
• El tamaño reconocido de char es de 1. Es decir,

sizeof(char)

siempre devuelve 1.

• Un tipo short tiene al menos el mismo tamaño que un tipo char.
• Un tipo long tiene al menos el doble tamaño en bytes que un tipo short.
• Un tipo int tiene un tamaño entre el de short y el de long, ambos inclusive, preferentemente el tamaño de un apuntador de memoria de la máquina.
• Un tipo unsigned tiene el mismo tamaño que su versión signed.

wchar_t

Para la versión del estándar que se publicó en 1999, se decidió añadir el tipo de dato wchar_t, que permite el uso de caracteres UNICODE, a diferencia del tradicional char, que contempla simplemente al código de caracteres ASCII extendido. A su vez, se ha definido para la mayoría de las funciones y clases tanto de C como de C++ una versión para trabajar con wchar_t, donde usualmente se prefija el caracter w al nombre de la función (en ocasiones el caracter es un infijo). Por ejemplo:

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

Cabe resaltar que en C, se define wchar_t como:

typedef unsigned short wchar_t;

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

La Palabra Clave "void"

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

int funcion (void);

, aunque la tendencia actual es la de no colocar la palabra "void".

Además se utiliza para determinar que una función no retorna un valor, como en:

void funcion (int parametro);

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

void t;

En este sentido, void se comporta de forma ligeramente diferente a como lo hace en C, especialmente en cuanto a su significado en declaraciones y prototipos de funciones.

Sin embargo, la forma especial void * puede utilizarse como un ajuste que convierte cualquier variable a una "variable sin tipo", la cual puede sólo ser accedida y utilizada bajo una operación de cast. Por ejemplo:

void * memoria;

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

Principios

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

int main()
{}

La función main debe tener uno de los siguientes prototipos:
int main()
int main(int argc, char** argv)

La primera es la forma por defecto de un programa que no recibe parámetros ni argumentos. La segunda forma tiene dos parámetros: argc, un número describiendo el número de argumentos del programa (incluyendo el nombre del programa mismo), y argv, un puntero a un array de punteros, de argc elementos, donde el elemento argv[i] representa el i-ésimo argumento entregado al programa.

El tipo de retorno de main es int. Al finalizar la función main, debe incluirse el valor de retorno (por ejemplo, return 0;, aunque el estándar prevé solamente dos posibles valores de retorno: EXIT_SUCCESS y EXIT_ERROR, definidas en el archivo cstddef), o salir por medio de la función exit. Alternativamente puede dejarse en blanco, en cuyo caso el compilador es responsable de agregar la salida adecuada.

El Concepto de Clase

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

1. Métodos o funciones
2. Atributos o Variables Miembro

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

Este es otro ejemplo de una clase:

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

Constructores

Son unos métodos especiales que se ejecutan automáticamente al crear un objeto de la clase. En su declaración no se especifica el tipo de dato que devuelven, y poseen el mismo nombre que la clase a la que pertenecen. Al igual que otros métodos, puede haber varios constructores sobrecargados, aunque no pueden existir constructores virtuales.

Como característica especial a la hora de implementar un constructor, justo después de la declaración de los parámetros, se encuentra lo que se llama "lista de inicializadores". Su objetivo es llamar a los constructores de los atributos que conforman el objeto a construir.

Cabe destacar que no es necesario declarar un constructor al igual que un destructor, pues el compilador lo puede hacer, aunque no es la mejor forma de programar.

Tomando el ejemplo de la Clase Punto, si deseamos que cada vez que se cree un objeto de esta clase las coordenadas del punto sean igual a cero podemos agregar un constructor como se muestra a continuación:

// Clase Punto
//-----------------------------------------------------------------------
class Punto
{
public:

 // Coordenadas del punto

      float x;
      float y;  

 // Constructor

      Punto() : x ( 0 ), y ( 0 ) // Inicializamos las variables "x" e "y"
      {}

};
//-----------------------------------------------------------------------

// Main para demostrar el funcionamiento de la clase

#include <iostream>    // Esto nos permite utilizar la función COUT

using namespace std;

int main()
{
    Punto MiPunto;         // creamos un elemento de la clase Punto llamado MiPunto

    cout<<"Coordenada X:"<<MiPunto.x<<endl;    // mostramos el valor acumulado en la variable x 
    cout<<"Coordenada Y:"<<MiPunto.y<<endl;    // mostramos el valor acumulado en la variable y 
    return 0;
}

Si compilamos y ejecutamos el anterior programa, obtenemos una salida que debe ser similar a la siguiente:

Coordenada X:0 Coordenada Y:0

Destructores

Los destructores son funciones miembro especiales llamadas automáticamente en la ejecución del programa, y por tanto no tienen por qué ser llamadas explícitamente por el programador. Su cometido es liberar los recursos computacionales que el objeto de dicha clase haya adquirido en tiempo de ejecución al expirar este.

Los destructores son invocados automáticamente al alcanzar el flujo del programa el fin del ámbito en el que está declarado el objeto.

Existen dos tipos de destructores pueden ser públicos o privados, según si se declaran:

• si es publico se llama desde cualquier parte del programa para destruir el objeto.

• si es privado no se permite la destrucción del objeto por el usuario.

Funciones Miembro

Función miembro es aquella que está declarada en ámbito de clase. Son similares a las funciones habituales, con la salvedad de que el compilador realizara el proceso de Decoración de nombre (Name Mangling en inglés): Cambiara el nombre de la función añadiendo un identificador de la clase en la que está declarada, pudiendo incluir caracteres especiales o identificadores numéricos. Además, las funciones miembro reciben implícitamente un parámetro adicional: El puntero this, que referencia al objeto que ejecuta la función.

Las funciones miembro se invocan accediendo primero al objeto al cual refieren, con la sintaxis: myobject.mymemberfunction(), esto es un claro ejemplo de una función miembro..

a

// Clase Punto
//-----------------------------------------------------------------------
class Punto
{
public:

 // Coordenadas del punto

      float x;
      float y;  

 // Constructor

      Punto() : x ( 0 ), y ( 0 ) // Inicializamos las variables "x" e "y"
      {}

};
//-----------------------------------------------------------------------

// Main para demostrar el funcionamiento de la clase

#include <iostream>    // Esto nos permite utilizar la función COUT

using namespace std;

int main()
{
    Punto MiPunto;         // creamos un elemento de la clase Punto llamado MiPunto

    cout<<"Coordenada X:"<<MiPunto.x<<endl;    // mostramos el valor acumulado en la variable x 
    cout<<"Coordenada Y:"<<MiPunto.y<<endl;    // mostramos el valor acumulado en la variable y 
    return 0;
}

Si compilamos y ejecutamos el anterior programa, obtenemos una salida que debe ser similar a la siguiente:

Coordenada X:0 Coordenada Y:0

Plantillas

Las plantillas son el mecanismo de C++ para implantar el paradigma de la programación genérica. Permiten que una clase o función trabaje con tipos de datos abstractos, especificándose más adelante cuales son los que se quieren usar. Por ejemplo, es posible construir un vector genérico que pueda contener cualquier tipo de estructura de datos. De esta forma se pueden declarar objetos de la clase de este vector que contengan enteros, flotantes, polígonos, figuras, fichas de personal, etc.

La declaración de una plantilla se realiza anteponiendo la declaración template <typename A,....> a la declaración de la estructura (clase, estructura o función) deseado.

Por ejemplo:

template <typename T>
T max(T x, T y)
{
    if (x > y)
        return x;
    else
        return y;
}

La función max() es un ejemplo de programación genérica, y dados dos parámetros de un tipo T (que puede ser int, long, float, double, etc.) devolverá el mayor de ellos (usando el operador >). Al ejecutar la función con parámetros de un cierto tipo, el compilador intentará "calzar" la plantilla a ese tipo de datos, o bien generará un mensaje de error si fracasa en ese proceso.

Especialización

El siguiente ejemplo:

template <typename A> int myfunction(A a);

crea una plantilla bajo la cual pueden ser definidas en el código de cabecera cualesquiera funciones especializadas para un tipo de datos como int myfunction(int), int myfunction(std::string), int myfunction(bool), etcétera:

int myfunction (int a) {
     return a + 5;
     };

int myfunction (std::string a) {
     return -a.size();
     };

int myfunction (bool a) {
     return (a & rand() );
     };

Cada una de estas funciones tiene su propia definición (cuerpo). Cada cuerpo diferente, no equivalente ("no convertible") corresponde a una especialización. Si una de estas funciones no fuera definida, el compilador tratará de aplicar las conversiones de tipos de datos que le fuesen permitidas para "calzar" una de las plantillas, o generará un mensaje de error si fracasa en ese proceso.

Todas las definiciones habilitadas de una plantilla deben estar disponibles al momento de la compilación, por lo cual no es posible actualmente "compilar" una plantilla como archivo de objeto, sino simplemente compilar especializaciones de la plantilla. Por lo tanto, las plantillas se distribuyen junto con el código fuente de la aplicación. En otras palabras, no es posible compilar la plantilla std::vector< > a código objeto, pero sí es posible, por ejemplo, compilar un tipo de datos std::vector<std::string>.

Clases Abstractas

En C++ es posible definir clases abstractas. Una clase abstracta, o clase base abstracta (ABC), es una que está diseñada sólo como clase padre de las cuales se deben derivar clases hijas. Una clase abstracta se usa para representar aquellas entidades o métodos que después se implementarán en las clases derivadas, pero la clase abstracta en sí no contiene ninguna implementación -- solamente representa los métodos que se deben implementar. Por ello, no es posible instanciar una clase abstracta, pero sí una clase concreta que implemente los métodos definidos en ella.

Las clases abstractas son útiles para definir interfaces, es decir, un conjunto de métodos que definen el comportamiento de un módulo determinado. Estas definiciones pueden utilizarse sin tener en cuenta la implementación que se hará de ellos.

En C++ los métodos de las clases abstractas se definen como funciones virtuales puras.

class Abstracta
{
 public:
    virtual int metodo() = 0;
};

class ConcretaA : public Abstracta
{
 public:
     int metodo()
     {
      //haz algo
      return foo () + 2;
     }
};

class ConcretaB : public Abstracta
{
  public:
     int metodo()
     {
         //otra implementación
         return baz () - 5;
    }
};

En el ejemplo, la clase ConcretaA es una implementación de la clase Abstracta, y la clase ConcretaB es otra implementación. Debe notarse que el = 0 es la notación que emplea C++ para definir funciones virtuales puras.

Espacios de Nombres

Una adición a las características de C son los espacios de nombre (namespace en inglés), los cuales pueden describirse como áreas virtuales bajo las cuales ciertos nombres de variable o tipos tienen validez. Esto permite evitar las ocurrencias de conflictos entre nombres de funciones, variables o clases.

El ejemplo más conocido en C++ es el espacio de nombres std::, el cual almacena todas las definiciones nuevas en C++ que difieren de C (algunas estructuras y funciones), así como las funcionalidades propias de C++ (streams) y los componentes de la biblioteca STL.

Por ejemplo:

#include <iostream>
// Las funciones en esta cabecera existen dentro del espacio de nombres std::

namespace mi_paquete{
   int mi_valor;
};

int main()
{
   int mi_valor= 3;
   mi_paquete::mi_valor= 4;

   std::cout<< mi_valor<< '\n'; // imprime '3'
   std::cout<< mi_paquete::mi_valor<< '\n'; // imprime '4'
   return 0;

}

Como puede verse, las invocaciones directas a mi_valor darán acceso solamente a la variable descrita localmente; para acceder a la variable del paquete mi_paquete es necesario acceder específicamente el espacio de nombres. Un atajo recomendado para programas sencillos es la directiva using namespace, que permite acceder a los nombres de variables del paquete deseado en forma directa, siempre y cuando no se produzca alguna ambigüedad o conflicto de nombres.

Excepciones

C++ permite la existencia de excepciones, las cuales son una metodología de flujo de ejecución basada en la prueba del código deseado (try) seguida por la intercepción de ciertas condiciones bajo un flujo de programa adicional (catch). La declaración de estas condiciones se hace "arrojando" (throw) sentencias especiales que son capturadas por el flujo catch correspondiente.

Por ejemplo:

#include <iostream>

// Muestra el uso de try y catch

int main()
{
std::string x = "Hola Mundo"; 

try {
   std::cout<< x.at(99)<<std::endl;
}
catch (std::exception& X) {
   std::cerr<< X.what()<<std::endl;
}
return 0;
}

En el ejemplo anterior, se hace el intento de acceder al caracter número 99 de la cadena "Hola Mundo", el cual no existe. El tipo de datos std::string arroja en estos casos, en la llamada a la función "at", una excepción, del tipo std::out_of_range, derivado de std::exception. El bloque catch "atrapará" la excepción arrojada como una variable X, para la cual el método what() muestra un mensaje con la causa del error (en nuestro caso, un mensaje similar a "Index Out of Range").

Es buena idea al crear nuevas excepciones derivarlas de std::exception ya que es el bloque catch que muchos programadores colocan por defecto.

Si una excepción se propaga sin ser atrapada por un bloque catch, y llegara hasta el punto de terminación del programa, se produce la terminación abrupta de éste ("abort").

Herencia

Existen varios tipos de herencia entre clases en el lenguaje de programación C++. Estos son:

Herencia Simple

La herencia en C++ es un mecanismo de abstracción creado para poder facilitar, y mejorar el diseño de las clases de un programa. Con ella se pueden crear nuevas clases a partir de clases ya hechas, siempre y cuando tengan un tipo de relación especial.

En la herencia, las clases derivadas "heredan" los datos y las funciones miembro de las clases base, pudiendo las clases derivadas redefinir estos comportamientos (polimorfismo) y añadir comportamientos nuevos propios de las clases derivadas. Para no romper el principio de encapsulamiento (ocultar datos cuyo conocimiento no es necesario para el uso de las clases), se proporciona un nuevo modo de visibilidad de los datos/funciones: "protected". Cualquier cosa que tenga visibilidad protected se comportará como pública en la clase Base y en las que componen la jerarquía de herencia, y como privada en las clases que NO sean de la jerarquía de la herencia.

Antes de utilizar la herencia, nos tenemos que hacer una pregunta, y si tiene sentido, podemos intentar usar esta jerarquía: Si la frase <claseB> ES-UN <claseA> tiene sentido, entonces estamos ante un posible caso de herencia donde clase A será la clase base y clase B la derivada.

Ejemplo: clases Barco, Acorazado, Carguero, etc... un Acorazado ES-UN Barco, un Carguero ES-UN Barco, un Trasatlántico ES-UN Barco, etc...

En este ejemplo tendríamos las cosas generales de un Barco (en C++)

class Barco {
   protected:
     char* nombre;
     float peso;
   public:
     //Constructores y demás funciones básicas de barco
};

y ahora las características de las clases derivadas, podrían (a la vez que heredan las de barco) añadir cosas propias del subtipo de barco que vamos a crear, por ejemplo:

class Carguero: public Barco { // Esta es la manera de especificar que hereda de Barco
    private:
       float carga;
    //El resto de cosas
};

class Acorazado: public Barco {
    private:
       int numeroArmas;
       int Soldados;
       // Elresto de cosas
};

Por último, hay que mencionar que existen 3 clases de herencia que se diferencian en el modo de manejar la visibilidad de los componentes de la clase resultante:

• Herencia publica (class Derivada: public Base ) : Con este tipo de herencia se respetan los comportamientos originales de las visibilidades de la clase Base en la clase Derivada.
• Herencia privada (clase Derivada: private Base) : Con este tipo de herencia todo componente de la clase Base, será privado en la clase Derivada (ojo! siempre será privado aunque ese dato fuese público en la clase Base)
• Herencia protegida (clase Derivada: protected Base) : Con este tipo de herencia, todo componente publico y protegido de la clase Base, será protegido en la clase Derivada, y los componentes privados, siguen siendo privados.

Herencia Múltiple

La herencia múltiple es el mecanismo que permite al programador hacer clases derivadas a partir, no de una sola clase base, sino de varias. Para entender esto mejor, pongamos un ejemplo: Cuando ves a quien te atiende en una tienda, como persona que es, podrás suponer que puede hablar, comer, andar, pero, por otro lado, como empleado que es, también podrás suponer que tiene un jefe, que puede cobrarte dinero por la compra, que puede devolverte el cambio, etc... Si esto lo trasladamos a la programación sería herencia múltiple (clase empleado_tienda):

class Persona {
 ...
  Hablar();
  Caminar();
 ...
};

class Empleado {
  Persona jefe;
  int sueldo;
  Cobrar();
 ...
};

class empleado_tienda: public Persona, Empleado {
 ...
  AlmacenarStock();
  ComprobarExistencias();
 ...
};

Por tanto, es posible utilizar más de una clase para que otra herede sus características.

Sobrecarga de Operadores

La sobrecarga de operadores es una forma de hacer polimorfismo. Es posible definir el comportamiento de un operador del lenguaje para que trabaje con tipos de datos definidos por el usuario. No todos los operadores de C++ son factibles de sobrecargar, y, entre aquellos que pueden ser sobrecargados, se deben cumplir condiciones especiales. En particular, los operadores sizeof y :: no son sobrecargables.

No es posible en C++ crear un operador nuevo.

Los comportamientos de los operadores sobrecargados se implementan de la misma manera que una función, salvo que esta tendrá un nombre especial: Tipo de dato de devolución operator<token del operador>(parámetros)

Los siguientes operadores pueden ser sobrecargados:

• Operadores Unarios
  • Operador * (de indirección)
  • Operador -> (de indirección)
  • Operador +
  • Operador -
  • Operador ++
  • Operador --
• Operadores Binarios
  • Operador +
  • Operador -
  • Operador *
  • Operador /
  • Operador %
  • Operador <<
  • Operador >>
  • Operador &
  • Operador ^
  • Operador |
  • Operador []
  • Operador ()
• Operadores de Asignación
  • Operador =
  • Operador +=
  • Operador -=
  • Operador *=
  • Operador /=
  • Operador %=
  • Operador <<=
  • Operador >>=
  • Operador &=
  • Operador ^=
  • Operador |=

Dado que estos operadores son definidos para un tipo de datos definido por el usuario, éste es libre de asignarles cualquiera semántica que desee. Sin embargo, se considera de primera importancia que las semánticas sean tan parecidas al comportamiento natural de los operadores como para que el uso de los operadores sobrecargados sea intuitivo. Por ejemplo, el uso del operador unario - debiera cambiar el "signo" de un "valor".

Los operadores sobrecargados no dejan de ser funciones, por lo que pueden devolver un valor, si este valor es del tipo de datos con el que trabaja el operador, permite el encadenamiento de sentencias. Por ejemplo, si tenemos 3 variables A,B y C de un tipo T y sobrecargamos el operador = para que trabaje con el tipo de datos T, hay dos opciones: si el operador no devuelve nada una sentencia como "A=B=C;" (sin las comillas) daría error, pero si se devuelve un tipo de datos T al implementar el operador, permitiría concatenar cuantos elementos se quisieran, permitiendo algo como "A=B=C=D=...;"

Librería Estándar de Plantillas (STL)

Los lenguajes de programación suelen tener una serie de librerías integradas para la manipulación de datos a nivel más básico. En C++, además de poder usar las librerías de C, se puede usar la nativa STL (Standard Template Library), propia del lenguaje. Proporciona una serie de clases parametrizadas (véase más arriba plantillas) que permite efectuar operaciones sobre el almacenado de datos, procesado y flujos de entrada/salida. La STL más que una librería es un conjunto de ellas. De esta forma únicamente se incluyen en el fichero ejecutable final aquellas que sean necesarias para la aplicación que se esté programando, reduciendo drásticamente el uso innecesario de memoria.

ostreams / istreams

Cabe destacar las clases basic_ostream y basic_stream, y los objetos cout y cin, pertenecientes a estas clases, respectivamente. Proporcionan la entrada y salida estándar de datos (teclado/pantalla). También está disponible cerr, similar a cout, usado para la salida estándar de errores. Estas clases tienen sobrecargados los operadores << y >>, respectivamente, con el objeto de ser útiles en la inserción/extracción de datos a dichos flujos. Son operadores inteligentes, ya que son capaces de adaptarse al tipo de datos que reciben, aunque tendremos que definir el comportamiento de dicha entrada/salida para clases/tipos de datos definidos por el usuario. Por ejemplo:

ostream& operator<<(ostream& fs,const Punto& punto)
{
  fs << punto.x << "," << punto.y;
  return fs;
}

De esta forma, para mostrar un punto, solo habría que realizar la siguiente expresión:

//...
Punto p(4,5);
//...
cout << "Las coordenadas son: " << p << endl;
//...

Es posible formatear la entrada/salida, indicando el número de dígitos decimales a mostrar, si los textos se pasarán a minúsculas o mayúsculas, si los números recibidos están en formato octal o hexadecimal, etc.

fstreams

Tipo de flujo para el manejo de ficheros. La definición previa de ostreams/istreams es aplicable a este apartado. Existen tres clases (ficheros de lectura, de escritura o de lectura/escritura): ifstream,ofstream y fstream.

Pueden abrirse pasando al constructor los parámetros relativos a la ubicación del fichero y el modo de apertura:

ostringstream s;
s << nombre << "," << edad << "," << estatura << "," << punto(5,6) << endl;
cout << s.str();
istringstream s(cadena);
s >> nombre >> edad >> estatura >> p;

copy (inicio_origen, fin_origen, inicio_destino);

Para simplificar la comunicación entre programas (aplicaciones) de distintos equipos, se definió el Modelo OSI por la ISO, el cual especifica 7 distintas capas de abstracción. Con ello, cada capa desarrolla una función específica con un alcance definido.

Intranet

Una Intranet es una red privada que la tecnología Internet usó como arquitectura elemental. Una red interna se construye usando los protocolos TCP/IP para comunicación de Internet, que pueden ejecutarse en muchas de las plataformas de hardware y en proyectos por cable. El hardware fundamental no es lo que construye una Intranet, lo que importa son los protocolos del software. Las Intranets pueden coexistir con otra tecnología de red de área local. En muchas compañías, los “sistemas patrimoniales” existentes que incluyen sistemas centrales, redes Novell, mini – computadoras y varias bases de datos, están integrados en un Intranet. Una amplia variedad de herramientas permite que esto ocurra. El guión de la Interfaz Común de Pasarela (CGI) se usa a menudo para acceder a bases de datos patrimoniales desde una Intranet. El lenguaje de programación Java también puede usarse para acceder a bases de datos patrimoniales.

Una Intranet o una Red Interna se limita en alcance a una sola organización o entidad. Generalmente ofrecen servicios como HTTP, FTP, SMTP, POP3 y otros de uso general.

Clasificación de Redes

• Por alcance:
  • Red de área personal (PAN)
  • Red de área local (LAN)
  • Red de área de campus (CAN)
  • Red de área metropolitana (MAN)
  • Red de área amplia (WAN)

• Por método de la conexión:
  • Medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables.
  • Medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas.

• Por relación funcional:
  • Cliente-servidor
  • Igual-a-Igual (p2p)

Arquitecturas de red

• Por Topología de red:
  • Red de bus
  • Red de estrella
  • Red de anillo (o doble anillo)
  • Red en malla (o totalmente conexa)
  • Red en árbol
  • Red Mixta (cualquier combinación de las anteriores)

• Por la direccionalidad de los datos (tipos de transmisión)
  • Simplex (unidireccionales), un Equipo Terminal de Datos transmite y otro recibe. (p.e. Streaming)
  • Half-Duplex (bidireccionales), sólo un equipo transmite a la vez. También se llama Semi-Duplex.(p.e. Una comunicación por equipos de radio, si los equipos no son full dúplex, uno no podría transmitir (hablar) si la otra persona está también transmitiendo (hablando) porque su equipo estaría recibiendo (escuchando) en ese momento).
  • Full-Duplex (bidireccionales) , ambos pueden transmitir y recibir a la vez una misma información. (p.e. Video-Conferencia)

Protocolos de redes

El Protocolo de red o también Protocolo de Comunicación es el conjunto de reglas que especifican el intercambio de datos u órdenes durante la comunicación entre las entidades que forman parte de una red.

Estándares de redes

• IEEE 802.3, estándar para Ethernet
• IEEE 802.5, estándar para Token Ring
• IEEE 802.11, estándar para Wi-Fi
• IEEE 802.15, estándar para Bluetooth

Véase también

• Bridges
• Router
• Switch
• Hub

Algunas Tecnologías Relacionadas

Red Token Ring.

• AppleTalk
• ATM
• Bluetooth
• DECnet
• Ethernet
• FDDI
• Frame Relay
• HIPPI
• PPP
• HDLC
• FidoNet

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Para la disciplina científica y de la ingeniería que estudia las redes de ordenadores, ver el establecimiento de una red de la computadora. Una red de ordenadores son computadoras múltiples conectadas, junto con un sistema de telecomunicación con el fin de comunicarse y de compartir recursos.

Expertos en la materia de discusión del establecimiento de una red si dos computadoras que están conectadas juntas con una cierta forma de medio de comunicaciones constituyen una red. Por lo tanto, algo trabaja el estado que una red requiere tres computadoras conectadas. por ejemplo, “telecomunicaciones: El glosario de la telecomunicación llama” estados que una red de ordenadores es “una red de los nodos de proceso de datos que se interconectan con el fin de la comunicación de datos”, del término “red” que es definida en el mismo documento que “una interconexión de tres o más entidades que se comunican”. Una computadora conectada con un dispositivo (e.g., networked a una impresora vía un acoplamiento de Ethernet) puede también representar una red de ordenadores, aunque este artículo no trata esta configuración.

Este artículo utiliza la definición que requiere dos o más computadoras que se conectarán juntas con la forma una red. Las mismas funciones básicas están generalmente presentes en este caso como son números más grandes de computadoras conectadas.

Componentes básicos de las redes de ordenadores

Computadoras

Muchos de los componentes de una red media son las computadoras individuales, que son generalmente sitios de trabajo (incluyendo ordenadores personales) o servidores.

Tipos de sitios de trabajo

Hay muchos tipos de sitios de trabajo que se pueden incorporar en una red particular, algo de la cual tiene exhibiciones high-end, las CPU múltiples, las cantidades grandes de RAM, las grandes cantidades de espacio de almacenamiento en disco duro, u otros componentes requeridos para las tareas de proceso de datos especiales, los gráficos, u otros usos intensivos del recurso. (Véase también la computadora de red).

Tipos de servidores

En las siguientes listas, hay algunos tipos comunes de servidores y de su propósito.

• Servidor de archivo: almacena varios tipos de archivos y los distribuye a otros clientes en la red.

• Servidor de impresiones: controla y maneja una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de otros clientes de la red, poniendo en cola los trabajos de impresión (Aunque también puede cambiar la prioridad de las diferentes impresiones), y realizando la mayoría o todas las otras funciones que un sitio de trabajo se realizaría para lograr una tarea de impresión si la impresora fue conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de trabajo.

• Servidor de correo: almacenan, envían, reciben, enrutan, y realizan otras operaciones relacionadas con email para otros clientes en la red.

• Servidor de fax: almacenan, envían, reciben, enrutan, y realizan otras funciones necesarias para la transmisión, la recepción, y la distribución apropiadas de los fax.

• Servidor de la telefonía: realiza funciones relacionadas con la telefonía, tales como contestador automático, realizando las funciones de un sistema interactivo de la respuesta de la voz, almacenando los mensajes de voz, encaminando las llamadas, también controla la red o el Internet (e.j., entrada excesiva del IP de la voz (VoIP),), etc.

• Proxy server: realiza un cierto tipo de función a nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones (e.j., prefetching y depositar documentos u otros datos que se soliciten muy frecuentemente), también sirve seguridad, esto es, tiene un Firewall. Permite administrar el acceso a internet en una Red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes web sites

• Servidor del acceso alejado (RAS): controla las líneas de módem de los monitores u otros canales de comunicación de la red para que las peticiones conecten con la red de una posición remota, respuestas la llamada telefónica entrante o reconocen la petición de la red, y realizan los chequeos necesarios de la seguridad y otros procedimientos necesarios para registrar a un usuario sobre la red.

• Servidor del uso: realiza la parte de la lógica de la informática o del negocio de un uso del cliente, aceptando las instrucciones para que las operaciones se realicen de un sitio de trabajo y sirviendo los resultados de nuevo al sitio de trabajo, mientras que el sitio de trabajo realiza el interfaz operador o la porción del GUI del proceso (es decir, la lógica de la presentación) que se requiere para trabajar correctamente.

• Servidor web: almacena documentos HTML, imágenes, archivos de texto, escrituras, y demás material Web compuesto por datos (conocidos colectivamente como contenido), y distribuye este contenido a clientes que la piden en la red.

• Servidor de reserva: tiene el software de reserva de la red instalado y tiene cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras formas del almacenamiento (cinta, etc.) disponibles para que se utilice con el fin de asegurarse de que la pérdida de un servidor principal no afecte a la red. Esta técnica también es denominada clustering.

• Impresoras: muchas impresoras son capaces de actuar como parte de una red de ordenadores sin ningún otro dispositivo, tal como un “print server”, a actuar como intermediario entre la impresora y el dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado.

• Clientes finos: muchas redes utilizan a clientes finos en vez de sitios de trabajo o para la entrada de datos y exhiben propósitos o en algunos casos donde el uso funciona enteramente en el servidor.

• Otros dispositivos: hay muchos otros tipos de dispositivos que se puedan utilizar para construir una red, muchos de los cuales requieren una comprensión de conceptos más avanzados del establecimiento de una red de la computadora antes de que puedan ser entendidos fácilmente (e.g., los cubos, las rebajadoras, los puentes, los interruptores, los cortafuegos del hardware, etc.). En las redes caseras y móviles, que conecta la electrónica de consumidor los dispositivos tales como consolas vídeo del juego está llegando a ser cada vez más comunes.

Construcción de una red de ordenadors

Una red simple

Una red de computadoras simple se puede construir a partir de dos computadoras agregando un adaptador de la red (controlador de interfaz de red (NIC) a cada computadora y conectándolas luego mediante un cable especial llamado “cable cruzado” (el cual es un cable de red con algunos cables invertidos, para evitar el uso de un router o switch). Este tipo de red es útil para transferir información entre dos computadoras que normalmente no están conectadas entre sí por una conexión de red permanente o para usos caseros básicos del establecimiento de una red. Alternativamente, una red entre dos computadoras se puede establecer sin hardware dedicado adicional usando una conexión estándar tal como el puerto serial RS-232 en ambas computadoras, conectándolas entre sí vía un cable especial cruzado nulo del módem.

Redes prácticas

Redes prácticas constan generalmente de más de dos computadoras interconectadas y generalmente requieren dispositivos especiales además del controlador de interfaz de red con el cual cada computadora necesita estar equipada. Ejemplos de algunos de estos dispositivos especiales son los concentradores (hubs), multiplexores (switches) y enrutadores (routers).

Tipos de redes

Abajo está una lista de los tipos más comunes de redes de ordenadores

• Red pública: una red publica se define como una red que puede usar cualquier persona y no como las redes que están configuradas con clave de acceso personal. Es una red de computadoras interconectados, capaz de compartir información y que permite comunicar a usuarios sin importar su ubicación geográfica.

• Red privada: una red privada se definiría como una red que puede usarla una sola persona y que están configuradas con clave de acceso personal.

• Red de área Personal (PAN): (Personal Area Network) es una red de ordenadores usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora (teléfonos incluyendo las ayudantes digitales personales) cerca de una persona. Los dispositivos pueden o no pueden pertenecer a la persona en cuestión. El alcance de una PAN es típicamente algunos metros. Las PAN se pueden utilizar para la comunicación entre los dispositivos personales de ellos mismos (comunicación del intrapersonal), o para conectar con una red de alto nivel y el Internet (un up link). Las redes personales del área se pueden conectar con cables con los buses de la computadora tales como USB y FireWire. Una red personal sin hilos del área (WPAN) se puede también hacer posible con tecnologías de red tales como IrDA y Bluetooth.

• Red de área local (LAN): una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión. Las redes de área local a veces se llaman una sola red de la localización. Nota: Para los propósitos administrativos, LANs grande se divide generalmente en segmentos lógicos más pequeños llamados los Workgroups. Un Workgroups es un grupo de las computadoras que comparten un sistema común de recursos dentro de un LAN.

• Red del área del campus (CAN): Se deriva a una red que conecta dos o más LANs los cuales deben estar conectados en un área geográfica específica tal como un campus de universidad, un complejo industrial o una base militar.
• Red de área metropolitana (MAN): una red que conecta las redes de un área dos o más locales juntos pero no extiende más allá de los límites de la ciudad inmediata, o del área metropolitana. Las rebajadoras múltiples, los interruptores y los cubos están conectados para crear a una MAN.

• Red de área amplia (WAN): es una red de comunicaciones de datos que cubre un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a menudo las instalaciones de transmisión proporcionadas por los portadores comunes, tales como compañías del teléfono. Las tecnologías WAN funcionan generalmente en las tres capas más bajas del Modelo de referencia OSI: la capa física, la capa de transmisión de datos, y la capa de red.

Tipos de WAN

• Centralizado: Un WAN centralizado consiste en una computadora central que esté conectada con las terminales nodos y/u otros tipos de dispositivos del Terminal.
• Distribuido: Un WAN distribuido consiste en dos o más computadoras en diversas localizaciones y puede también incluir conexiones a los terminales nodos y a otros tipos de dispositivos del Terminal.

Red interna

Dos o más redes o segmentos de la red conectados con los dispositivos que funcionan en la capa 3 (la capa de la “red”) del modelo de la referencia básica de la OSI, tal como un router. Nota: Cualquier interconexión entre las redes del público, privadas, comerciales, industriales, o gubernamentales se puede también definir como red interna.

Estas redes pueden comunicarse al exterior utilizando NAT.

Internet

Una red interna específica, consiste en una interconexión mundial de las redes gubernamentales, académicas, públicas, y privadas basadas sobre el Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET) desarrollado por ARPA del departamento de los EE.UU. de la defensa también a casa al World Wide Web (WWW) y designado el “Internet” con un capital “I” para distinguirlo de otros internetworks genéricos

Intranet

Una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o entidad y que utilicen el TCP/IP Protocol Suite, el HTTP, el FTP, y los otros protocolos y software de red de uso general en el Internet. Nota: Intranets se puede también categorizar como el LAN, CAN, MAN, WAN

Extranet

Una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o entidad pero que también han limitado conexiones a las redes de una o más generalmente, pero no necesariamente, organizaciones confiadas o entidades .

Nota: Técnico, un extranet se puede también categorizar como CAN, MAN, WAN, u otro tipo de red, aunque, por la definición, un extranet no puede consistir en un solo LAN, porque un extranet debe tener por lo menos una conexión con una red exterior. Intranets y los extranets pueden o no pueden tener conexiones al Internet. Si está conectado con el Internet, el Intranet o el extranet se protege normalmente contra ser alcanzado del Internet sin la autorización apropiada. El Internet en sí mismo no se considera ser una parte del Intranet o del extranet, aunque el Internet puede servir como portal para el acceso a las porciones de un extranet.

Clasificación de las redes de ordenadores

Por capa de red

Las redes de ordenadores se pueden clasificar según la capa de red en la cual funcionan según algunos modelos de la referencia básica que se consideren ser estándares en la industria tal como el modelo OSI de siete capas y el modelo del TCP/IP de cinco capas.

Por la escala

Las redes de ordenadores se pueden clasificar según la escala o el grado del alcance de la red, por ejemplo como red personal del área (PAN), la red de área local (LAN), red del área del campus (CAN), red de área metropolitana (MAN), o la red de área amplia (WAN).

Por método de la conexión

Las redes de ordenadores se pueden clasificar según la tecnología que se utiliza para conectar los dispositivos individuales en la red tal como HomePNA, línea comunicación, Ethernet, o LAN sin hilos de energía.

Por la relación funcional

Las redes de ordenadores se pueden clasificar según las relaciones funcionales que existen entre los elementos de la red, servidor activo por ejemplo del establecimiento de una red, de cliente y arquitecturas del Par-a-par (workgroup). También, las redes de ordenadores son utilizadas para enviar datos a partir del uno a otro por el hardrive.

Por topología de la red

Define como están conectadas computadoras, impresoras, dispositivos de red y otros dispositivos. En otras palabras, una topología de red describe la disposición de los cables y los dispositivos, así como las rutas utilizadas para las transmisiones de datos. La topología influye enormemente en el funcionamiento de la red.

las topologias son las siguientes:

bus anillo estrella estrella extendida jerárquica malla

Por los servicios proporcionados

Las redes de ordenadores se pueden clasificar según los servicios que proporcionan, por ejemplo redes del almacén, granjas del servidor, redes del control de proceso, red de valor añadido, red sin hilos de la comunidad, etc.

Por protocolo

Las redes de ordenadores se pueden clasificar según el protocolo de comunicaciones que se está utilizando en la red. Ver los artículos sobre la lista de los apilados del protocolo de red y la lista de los protocolos de red para más información.