Capítulo 1: Hello World

Tu primer programa en C++ y una inmersión profunda en qué sucede realmente desde que escribes el código hasta que ves el resultado en pantalla.

Objetivos

• Escribir, compilar y ejecutar tu primer programa en C++
• Entender el proceso de compilación completo
• Conocer cómo funciona la función main()
• Comprender la diferencia entre código fuente y código máquina

El código

// Main.cc
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello world!" << std::endl;
    return 0;
}

Explicación línea por línea

#include <iostream>

Esta es una directiva del preprocesador. El preprocesador es la primera fase del proceso de compilación, ejecutándose antes de que el compilador propiamente dicho vea tu código. Su función principal es procesar directivas que comienzan con #.

Esta directiva #include le indica al preprocesador que copie textualmente todo el contenido del archivo especificado (iostream en este caso) en la ubicación donde aparece la directiva. Es literalmente como hacer "copiar y pegar" del archivo completo.

Los corchetes angulares <> Indican al compilador que busque el archivo en los directorios del sistema (biblioteca estándar de C++).

Las comillas dobles "" buscan primero en el directorio actual del proyecto, luego en los del sistema. Usa comillas para tus propios headers. le dicen al compilador que busque en los directorios estándar del sistema (donde se instala la biblioteca estándar de C++). Si usaras comillas dobles (#include "iostream"), buscaría primero en tu directorio de proyecto, luego en los directorios del sistema.

int main()

La función main() es el punto de entrada de todo programa en C++. Cuando ejecutas tu programa desde la terminal o haciendo doble clic, el sistema operativo realiza varias operaciones: carga el ejecutable en memoria, configura el entorno de ejecución, y finalmente transfiere el control a la función main(). Es una convención heredada del lenguaje C (creado en 1972 por Dennis Ritchie en Bell Labs) - el sistema operativo busca específicamente un símbolo llamado main en el binario compilado. El int antes de main int indica que main() debe retornar un número entero al sistema operativo cuando termine. Este número es el código de salida:

0 = Éxito
Otro número = Error

Puedes verlo con echo $? (Linux/Mac) o echo %ERRORLEVEL% (Windows). especifica el tipo de retorno: un entero que representa el código de salida del programa (0 = éxito, cualquier otro valor = error). Este código es crucial para scripts y herramientas de automatización: ./mi_programa && echo "Éxito" || echo "Falló"

// Forma 1: Sin argumentos
int main() { return 0; }

// Forma 2: Con argumentos de línea de comandos
int main(int argc, char* argv[]) { return 0; }

std::cout << "Hello world!"

Esta línea imprime texto en la consola. Vamos a desglosarla:

• std - El namespace Un namespace es como una carpeta que agrupa código relacionado para evitar conflictos de nombres.
  
  Todo lo que está en la biblioteca estándar de C++ está dentro del namespace std. Por eso escribimos std::cout, std::string, etc.
  
  Sin namespaces, dos bibliotecas podrían definir funciones con el mismo nombre y causar conflictos. de la biblioteca estándar
• :: - Operador de resolución de scope (acceso a miembros del namespace)
• cout - "Character Output", el objeto que representa la salida estándar
• << - Operador de inserción (envía datos a cout)

#include <iostream>
using namespace std;  // Ahora puedes omitir std::

int main() {
    cout << "Hello!" << endl;  // Sin std::
    return 0;
}

std::endl

std::endl hace dos cosas:

1. Inserta un salto de línea (\n)
2. Flush del buffer Flush significa forzar que los datos en el buffer de salida se escriban inmediatamente a su destino (pantalla, archivo, etc.).
   
   Normalmente, el sistema operativo acumula datos en un buffer temporal para hacer menos escrituras (más eficiente). El flush vacía ese buffer de inmediato. de salida (fuerza la escritura inmediata)

return 0;

Retorna 0 al sistema operativo, indicando que el programa terminó exitosamente sin errores.

El proceso de compilación

Cuando ejecutas g++ Main.cc -o programa, suceden 4 etapas:

flowchart TB
    A["1. PREPROCESADOR<br/>Main.cc"] --> B["Procesa #include, #define<br/>Genera archivo .i"]
    B --> C["2. COMPILADOR<br/>Main.i"]
    C --> D["Traduce C++ a assembly<br/>Genera archivo .s"]
    D --> E["3. ENSAMBLADOR<br/>Main.s"]
    E --> F["Traduce assembly a código máquina<br/>Genera archivo .o"]
    F --> G["4. LINKER<br/>Main.o + libstdc++.a"]
    G --> H["Combina .o con bibliotecas<br/>Genera ejecutable final"]
    H --> I["📦 programa (ejecutable)"]

    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:2px
    style C fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:2px
    style E fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:2px
    style G fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:2px
    style I fill:#c8e6c9,stroke:#388e3c,stroke-width:3px

Dónde vive tu programa en memoria

Cuando ejecutas ./programa, el sistema operativo:

1. Lee el archivo ejecutable del disco
2. Crea un nuevo proceso
3. Asigna memoria dividida en secciones
4. Salta a la función main()

flowchart TB
    subgraph "Direcciones Altas"
    A["Stack<br/>(crece hacia abajo)<br/>Variables locales, parámetros<br/>Memoria automática"]
    end
    A --> C["Espacio libre"]
    C --> E["Heap<br/>(crece hacia arriba)<br/>Memoria dinámica (new/delete)<br/>Tú controlas la vida útil"]
    E --> F["BSS<br/>Variables globales no inicializadas"]
    F --> G["Data<br/>Variables globales inicializadas"]
    G --> H["Text (Code)<br/>READ-ONLY<br/>main(), funciones, constantes"]
    subgraph "Direcciones Bajas"
    H
    end

    style A fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:2px
    style E fill:#fce4ec,stroke:#c2185b,stroke-width:2px
    style F fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2,stroke-width:2px
    style G fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2,stroke-width:2px
    style H fill:#e8f5e9,stroke:#388e3c,stroke-width:2px

Checklist

• Puedo compilar el programa con g++ -std=c++20 -Wall Main.cc -o programa
• Entiendo las 4 etapas de compilación
• Sé por qué main() retorna int
• Entiendo qué es un namespace y por qué usamos std::
• Conozco la diferencia entre endl y \n
• Puedo explicar qué hace el preprocesador

Preguntas para reflexionar