Escribir tabla trigonométrica¶
El siguiente programa
crea un archivo llamado trig.txt
que contiene una tabla
con los senos y los cosenos
de números reales entre 0 y π,
de 0.1 en 0.1.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define DELTA_THETA 0.1
int main() {
FILE *a_trig;
a_trig = fopen("trig.txt", "w");
if (a_trig == NULL) {
fprintf(stderr, "No se pudo crear el archivo trig.txt\n");
exit(1);
}
fprintf(a_trig, "Angulo\tSeno\tCoseno\n");
double theta;
for (theta = 0.0; theta <= M_PI; theta += DELTA_THETA) {
fprintf(a_trig, "%.2lf\t", theta);
fprintf(a_trig, "%.4lf\t", sin(theta));
fprintf(a_trig, "%.4lf\n", cos(theta));
}
fclose(a_trig);
return 0;
}
Si intenta compilar este programa
tal como viene haciéndolo hasta ahora,
es probable que el compilador arroje un error
parecido a «referencia indefinida a sin».
Para evitar este error,
debe agregar la opción -lm al momento de compilar
—ya explicaremos por qué—:
$ gcc trig.c -lm -o trig
Transcriba, compile y ejecute el programa.
Verá que un archivo llamado trig.txt
fue creado.
Vea el contenido de ese archivo.
Si está trabajando en la consola,
puede usar la instrucción cat:
$ cat trig.txt
Escritura de archivos de texto¶
La escritura de datos en un archivo no puede hacerse directamente en él, sino que debe hacerse a través de operaciones sobre un flujo, que es una abstracción que permite al programa interactuar con dispositivos físicos.
El tipo de datos para representar flujos en C se llama FILE,
que es una estructura definida en stdio.h.
Para crear un flujo de datos,
primero hay que declarar un puntero a FILE
(como la variable a_trig de nuestro programa)
y luego inicializarlo con el valor que retorna la función fopen,
que es la que abre el flujo para poder interactuar con él.
El primer parámetro de fopen es el nombre del archivo,
y el segundo es un string que describe el modo en que éste será abierto.
Si el modo contiene una w,
significa que el archivo se abrirá para escribir datos en él.
Si tiene una r,
es que se leerán datos de él.
Además, hay varios otros modos posibles.
En nuestro ejemplo estamos creando un archivo de texto.
Para escribir el texto, usamos la función fprintf,
pasando como primer parámetro el flujo con el que abrimos el archivo.
A esta altura ya no debería sorprender que
si hubiéramos abierto un archivo de texto para lectura,
entonces leeríamos los datos usando una función llamada fscanf.
Por supuesto,
siempre que se abre un archivo
hay que cerrarlo después de terminar de usarlo.
Para eso,
usamos la función fclose.
La apertura de un archivo puede fallar por varios motivos.
Por ejemplo, el disco duro podría estar lleno
o uno podría no tener permisos para escribir en ese directorio.
Cuando la apertura falla, entonces fopen retorna NULL.
Es importante verificar que la apertura fue exitosa
antes de hacer cualquier lectura o escritura con el flujo.
Tipos de datos de coma flotante¶
En nuestro programa decidimos declarar la variable theta como double,
que es otro tipo de datos asociado a los números reales.
Los números reales no pueden ser representados exactamente en un computador, sino que deben ser aproximados de alguna manera que sea lo suficientemente general como para abarcar a la vez valores muy grandes y muy pequeños, como los que suelen aparecer en ciencia e ingeniería.
La manera estándar que utilizan los computadores para esto es la representación de coma flotante, que es una especie de notación científica en base 2.
El tipo float que habíamos usado hasta ahora
utiliza 32 bits para representar números reales.
Lo podemos verificar al imprimir el valor de sizeof(float).
De estos 32 bits,
1 es para almacenar el signo del número,
8 son para almacenar el exponente de la base,
y el resto son para el factor que la acompaña (llamado mantisa).
Esto permite al tipo float representar números reales
con aproximadamente 7 cifras decimales de precisión.
A veces esta precisión no es suficiente,
y para ello existe el tipo double,
que dedica 64 bits para representar el número.
Esto permite alcanzar una precisión de aproximadamente 15 cifras decimales.
A pesar de lo que parecen indicar sus nombres,
ambos tipos son representaciones de coma flotante.
A los valores float se le llama «de precisión simple»
y a los double, bueno, «de precisión doble».
Biblioteca matemática¶
La cabecera math.h provee declaraciones
de funciones y constantes matemáticas de la biblioteca estándar de C.
Las constantes e y π están declaradas, respectivamente,
como M_E y M_PI.
Además, también están disponibles otras constantes
precalculadas como
π/2 (M_PI_2) y la raíz de 2 (M_SQRT2).
La mayoría de las funciones matemáticas viene en dos versiones:
una para float y una para double.
Las primeras llevan una letra f al final de su nombre.
Las funciones sin y cos que usamos en nuestro programa
están declaradas en math.h.
Si theta hubiera sido declarada como float en vez de double,
habríamos tenido que usar las funciones sinf y cosf.
Para explorar todas las funciones que están disponibles,
consulte el manual de math.h.
Enlazado de bibliotecas¶
¿Por qué hubo que agregar el -lm al compilar?
En general, al usar bibliotecas, no basta con sólo incluir al archivo de cabecera, sino que además es necesario indicar al compilador que debe enlazar nuestro programa compilado con la biblioteca.
La razón es que la cabecera contiene sólo las declaraciones, pero no las implementaciones de las funciones, que están en algún archivo ya compilado que se encuentra instalado en alguna parte de nuestro sistema.
Las funciones de la mayoría de las cabeceras estándares
están implementadas en una biblioteca llamada libc.
que es enlazada automáticamente al compilar cualquier programa.
Por razones históricas que podemos obviar,
las funciones matemáticas no están implementadas en libc
sino en otra biblioteca llamada libm,
que no es enlazada automáticamente.
Para enlazar libm al momento de compilar
es que se agrega la opción -lm.
Si quisiera enlazar explícitamente con libc,
podría agregar -lc, pero esto no tendría ningún efecto.
Cuando usted, más adelante, sea ya una experta programadora en C
y comience a usar bibliotecas escritas por otros desarrolladores
(o incluso por usted misma),
deberá siempre tener el cuidado de enlazarlas correctamente
al momento de compilar usando la opción -lnombre_de_la_biblioteca.
Ejercicios¶
Interprete qué es lo que ocurre al usar los siguientes descriptores de formato para imprimir los valores en el archivo:
%.2lf% .2lf%+.2lf%10.2lf%lf%lg
Modifique el programa para que escriba una columna adicional con el logaritmo natural de cada número.