Operadores en programación Arduino ¿Qué son, para qué sirven y cuáles son los más importantes?

En la actualidad, Arduino se cataloga como uno de los elementos más relevantes de una notable cantidad de proyectos que desarrollan los creadores, diseñadores y aficionados del mundo maker, siendo una parte importante de la cultura DIY. Ya que, entrega las características necesarias para que dichos proyectos ofrezcan gran calidad como resultado.

Así, Arduino se caracteriza por simplificar el proceso de trabajar con microcontroladores. Además, su software es multiplataforma, los diferentes modelos de placa que brinca son sumamente económicos y aparte de ello, su hardware es flexible, ampliable y de código abierto. De manera que, sin conocimientos avanzados y sin mucha inversión, las personas pueden trabajar con Arduino.

Por su parte, uno de los elementos que más destacan en el entorno de programación Arduino, son los famosos Operadores. Sin embargo, son muchos los usuarios que desconocen para qué sirven estos en la programación de hardware y es por ello que, aquí detallaremos de que se tratan, cuales son los tipos que hay y para qué sirven cada uno en Arduino.

¿Qué son los operadores en Arduino y para qué sirven en la programación de hardware?

Si bien es cierto, un operador Arduino se define como un elemento de programa que es aplicado a uno o varios operandos en una instrucción o expresión determinada. De tal modo, consiste en un símbolo que representa una operación e indica al compilador lo que se tiene que llevar a cabo en función de manipulaciones lógicas o matemáticas.

En ese sentido, los operadores de Arduino son aquellos que sirven para poder efectuar operaciones básicas (suma, resta, multiplicación y división), al igual que, operaciones booleanas (true y false), operaciones de comparación, etc. Por lo tanto, dichos operadores son esenciales a la hora de trabajar en softwares con Arduino, en vista de que con ellos existe la posibilidad de realizar segmentos de código efectuando alguna operación aritmética, contadores, comparaciones, etc.

Por consiguiente, en definitiva, los operares en Arduino son elementos que facilitan la manipulación de los datos cuando se desea programar cualquier hardware en dicho entorno y además de ello, permiten establecer las condiciones que controlarán el flujo del programa en específico. Por lo general, en el lenguaje del IDE, se encuentran los siguientes operadores: aritméticos, bit a bit, de comparación, compuestos, booleanos y apuntadores (o de acceso al puntero).

Tipos de operadores en la programación Arduino ¿Cuáles son todos los que existen?

Tal y como te mencionamos anteriormente, el IDE de Arduino cuenta con varios tipos de operadores en lo que concierne a la programación de los hardware basados en una placa Arduino. Los cuales, además de distinguirlos, vale la pena conocerlos de forma detallada.

Como consecuencia, en esta sección del post, definiremos en qué consiste cada tipo de operadores en la programación Arduino:

Operadores aritméticos

Son aquellos operadores Arduino que ofrecen la posibilidad de trabajar con las operaciones básicas. Es decir que, los operadores aritméticos que se añaden en el entorno de programación, hacen referencia a la suma, resta, multiplicación, división, módulo y asignación.  Por lo tanto, tienen la capacidad de devolver la suma, diferencia, producto, cociente o resto de dos operandos.

De tal forma, dichos operadores son esenciales para efectuar cálculos matemáticos en Arduino a fin de desarrollar una determinada tarea. Ahora bien, por defecto, al momento de combinar dos operadores de este tipo, es posible obtener otro tipo de operador como función nueva. Ya sea, un acumulador o contador (para acumular un valor en una variable en cada vuelta dentro de un bucle o para realizar un contador de vueltas de un bucle).

Por su parte, para poder realizar alguna operación aritmética, se debe tener en cuenta el tipo de datos que han sido definidos (float, int, doublé, etc.). Ya que, de lo contrario, la operación sufrirá un desbordamiento mientras el resultado sea más grande de lo que puede almacenarse en el tipo de datos.

Operadores bit a bit

En este caso, se tratan de operadores que simplifican el manejo de uno o varios dígitos de un número binario. Por ende, el uso de los operadores bit a bit en Arduino se encuentra destinados a manipular cada bit para así tratar estados mucho más precisos. Tomando en cuenta que, estas operaciones implican la realización de cálculos con números binarios, al igual que, hacer comparaciones o negaciones, ejecutar desplazamientos de la derecha o izquierda, etc.

Por ello, son operadores que muestran la capacidad de efectuar cálculos a nivel de los bits de las variables contenidas en el programa de Arduino. De ese modo, ayudan a resolver una amplia gama de problemas o averías frecuentes de programación y gracias a esto, resultan sumamente efectivos.

Operadores de comparación

Así como su nombre lo indica, estos operadores son empleados para hacer comparaciones entre valores. Es decir que, son aptos para comparar dos expresiones y como resultado, generalmente, devuelven un valor booleano que representa la relación de sus valores.

En ese sentido, existen operadores para poder contrastar valores numéricos, al igual que, para comparar cadenas e incluso, objetos. Por otro lado, las comparaciones de una constante o variable con otra en Arduino, son usadas frecuentemente en las estructuras condicionales (del tipo if, while, etc.) para lograr testear si alguna condición es verdadera o falsa. Sumado a ello, también se pueden utilizar sin ninguna estructura de comparación especificada.

Operadores compuestos

En este caso, los operadores se ocupan de combinar o enlazar una operación aritmética con una variable especifica asignada. De ese modo, tienen la potestad de realizar una operación matemática basada en una variable o constante con otra. Gracias a esto, con tan solo combinar operadores aritméticos entre sí, es posible establecer nuevas funcionalidades a las variables.

Ahora bien, por lo general, los operadores compuestos son utilizados en los bucles, en Arduino. De manera que, con estos, será posible hacer un conteo de las vueltas que realiza un bucle con un for o inclusive, acumular un valor de una determinada variable en cada vuelta del bucle.

Operadores booleanos

Estos, también son conocidos como “operadores lógicos” y hacen referencia a aquellos que permiten comparar dos variables entre sí o, en su defecto, con constantes. Por ende, usualmente, son una forma de comparar dos expresiones específicas.

Ahora bien, por lo general, este tipo de operadores en Arduino se caracterizan por devolver un valor “VERDADERO” o “FALSO”, según sea el operador que esté trabajando. Sumado a ello, se distinguen tres operadores booleanos que casi siempre se emplean en estamentos de tipo “if”. Los cuales, son los siguientes:  AND (&&), OR (||) y NOT (!).

Operadores de acceso al puntero

En Arduino, son también llamados “operadores punteros” y, en la mayoría de los casos, se utilizan para trabajar con una dirección de memoria directamente. Gracias a eso, el IDE de Arduino y los programas asociados mostrarán mucha más eficiencia. Además de ello, será más práctico para los usuarios.

De tal modo, este tipo de punteros Arduino resultan muy útiles para aquellos usuarios que inician en la programación con Arduino y encuentran un gran nivel de complejidad. Dado que, ofrecen una notable simplicidad y tienen libre acceso a ellos en cualquier momento. Sin embargo, si estos no se emplean de manera adecuada, obtendrás un programa inconsistente como consecuencia.

Lista de todos los operadores de Arduino y para qué sirve cada uno

Ahora bien, más allá de conocer cuáles son los tipos de operadores de Arduino que existen y cómo se definen cada uno de ellos, es valioso saber qué operadores componen a dichos tipos y para qué sirven.

Por lo cual, a continuación, podrás conocer los operadores que conforman cada clasificación nombrada en la parte anterior:

Operadores aritméticos

Se catalogan como los más básicos de todos en Arduino y hacen referencia a los siguientes operadores:

• + (suma): Se trata de una de las cuatro operaciones aritméticas principales y, en este caso, es un operador que influye sobre dos operandos para así producir la suma entre ellos. Tomando en cuenta que, si dichos operandos son de tipo flotante o doble y la variable almacenada en la suma es un entero, entonces solo se guardará la parte integral (mientras se pierde la parte fraccionaria).
• - (resta): Otra de las operaciones aritméticas más comunes que, a diferencia de la suma, este opera sobre dos dígitos para así generar la diferencia entre el segundo y el primero. Considerando que, por defecto, la operación de resta puede desbordarse si el resultado es menor que el que se puede almacenar en el tipo de dato.
• * (multiplicación): En este caso, el operador principal es el asterisco (*) y este, se centra en operar sobre dos operandos para dar como resultado el producto o la multiplicación de ambos. Con ello, la operación de multiplicación puede desbordarse si el resultado es mayor que el que se puede almacenar en el tipo de datos.
• / (división): Naturalmente, esta es la cuarta operación aritmética principal. En donde, el operador influye en dos operados para poder generar la división de ellos como resultado. En tal caso, si uno de los números es del tipo flotante o del tipo doble, se usará matemática de coma flotante para el cálculo.
• = (operador de asignación): Por defecto, en Arduino, el operador de asignación es el encargado de indicarle al microcontrolador que evalúe o compruebe cualquier expresión que se encuentre en el lado derecho del signo de igualdad y, asimismo, le ordena almacenarlo en la variable a la izquierda del signo igual. Para esto, la variable de la izquierda del “=” debe contener el valor almacenado en ella y si no es suficientemente grande para esto, el valor guardado en la variable será inconsistente.
• % (resto): Si bien es cierto, no es el mismo operador aritmético que la resta. Pues, esta se ocupa de calcular el resto siempre que un número entero se divide por otro. Tomando en cuenta que, para poder llevar a cabo la operación restante, es preciso emplear el símbolo de porcentaje (%). Así, se estima como una función útil para conversar una variable dentro de un rango determinado.

Operadores bit a bit

Por otro lado, también se distinguen varios operadores bit a bit en Arduino.

Así como todos, es esencial conocer cuáles son detalladamente y aquí, especificamos cada uno:

• & (AND bit a bit): Se trata de un operador que trabaja en cada posición de bit de las expresiones circundantes de modo independiente y para realizarlo, se basa en una regla especifica que reza “si ambos bits de entrada son 1, la salida resultante será 1 y de lo contrario, la salida será 0”. Así, uno de sus usos más comunes consiste en elegir uno o varios bits particulares de un valor entero (conocido como “enmascaramiento”).
• >> (desplazamiento de bits a la derecha): Este logra que los bits del operando izquierdo puedan desplazarse hacia la derecha, basándose en la cantidad de posiciones especificadas por el operando derecho. Ahora bien, la sintaxis que utiliza es “x >> y”, por lo que el comportamiento depende del tipo de datos exactos de x (el bit más alto en x podrá ser 1).
• << (desplazamiento de bits a la izquierda): A diferencia del anterior, el operador “<<” se ocupa de mover los bits del operando izquierdo en dirección a la izquierda, dependiendo del número de posiciones especificado por el operando derecho. En este caso, al cambiar un valor X por Y bits (x << y), los bits y más a la izquierda en x se perderán automáticamente.
• ^ (XOR bit a bit): Consiste en un operador que se especifica con el símbolo de intercalación (^) y ofrece como resultado un “0” cuando los bits de entrada son igual. Por lo que, si dichos bits son diferentes, esta función proporciona un 1. Habitualmente, este operador se emplea a la hora de alternar algunos de los bits de una expresión entera. Es decir, al cambiar de 1 a 0 o de 0 a 1.
• ~ (NOT bit a bit): En este caso, se caracteriza por ser un operador que se aplica a un único operando a su derecha. Además, en ocasiones, este cambia cada bit a su opuesto (por ejemplo, el 1 se convierte en 0 y el 0 se transforma en 1). Aparte de ello, proporciona codificaciones de números positivos y negativos (lo cual, es llamado “complemento a dos”).
• | (OR bit a bit): Por lo general, opera independientemente cada bit en sus dos expresiones enteras circundantes. De esa manera, da como resultado un 1 si uno o ambos bits de entrada son 1 y de lo contrario, será un 0. Este se utiliza con el símbolo de barra vertical.

Operadores de comparación

Ahora, es momento de detallar cuales son los principales operadores de comparación que se manejan en Arduino.

A continuación, un listado detallado de estos elementos:

• > (mayor que): Se centra en comparar la variable de la izquierda con el valor que se ubica a la derecha del operador. Si el operando de la izquierda es mayor que el operando de la derecha, la función devolverá VERDADERO. Para ello, el operador se basa en que los números positivos son mayores que los números negativos, principalmente. En caso de comparar variables de distintos tipos de datos, los resultados serán impredecibles.
• > = (mayor o igual que): En este caso, devuelve VERDADERO siempre y cuando el operando de la izquierda es mayor o mayor igual que el operando de la derecha. Así, también es recomendable comparar variables que correspondan a la misma clase de datos.
• < (menor que): Es eficaz a la hora de contrastar una variable de la izquierda con el valor que se encuentra a la derecha del operador. Una vez realice dicha comparación, devolverá VERDADERO si el operando de la izquierda es más pequeño (o menor) que el operando localizado a la derecha. Para esto, parte de que los números negativos son menores que los positivos.
• <= (menor o igual que): Sencillamente, es un operador que se utiliza para comparar el valor de la izquierda con el de la derecha del operando, para así saber si este es menor o igual que el operando ubicado a la derecha y en tal caso, devolverá VERDADERO como resultado.
• == (igual a): Es otro operador de comparación que, básicamente, se ocupa de definir si la variable que se encuentra a la izquierda es igual al valor de la derecha del operador. Para poder obtener resultados efectivos, es esencial comparar dos variables que sean del mismo tipo de datos. Pues, aunque admite la posibilidad de comparar variables diferentes, esto podría causar resultados inconsistentes.
• ! = (no igual a): Así como todos los operadores de comparación, este también se ocupa de comparar la variable de la izquierda con el valor o la variable de la derecha del operador. Si ambos no son iguales, automáticamente, la función en cuestión mostrará VERDADERO como resultado.

Operadores compuestos

Como son operadores que se ocupan de combinar o enlazar una operación aritmética con una variable específica, también cuentan con varias funciones que se fundamentan en operaciones matemáticas.

Para conocer cuáles son, te invitamos a leer el siguiente listado:

• + = (suma compuesta): Por lo general, se trata de un operador en Arduino que permite efectuar la suma de una variable con otra variable o constante. Para ello, hace uso de la sintaxis “x += y;” en la que tanto X como Y permiten introducir los mismos tipos de datos (int, float, double, byte, short y long).
• ++ (incremento): Así como su mismo nombre lo indica, es una función que tiene la capacidad de incrementar o aumentar el valor de una variable en 1 y para poder hacerlo, solamente permite algunos tipos de datos (int y long). Así, como resultado, proporciona el valor original o el valor reciente incrementado de la variable utilizada.
• - = (resta compuesta): Se considera conveniente para poder realizar la resta de una constante o una variable de una variable especificada. Por ende, dado que su estructura correcta es “x -= y”, admite la introducción de dos datos que pueden ser diferentes tipos (int, float, double, byte, short y long).
• -- (decremento): Este se refiere a un operador que realiza todo lo contrario de incremento (++), ya que, reduce el valor de una variable en 1. Por lo tanto, devuelve como resultado el valor original o recientemente decrementado de la variable.
• * = (multiplicación compuesta): Se define como un método abreviado que resulta apropiado para efectuar la multiplicación entre una variable con otra variable o constante. Para poder hacer uso de ella, es necesario recurrir a la estructura “x *= y;”.
• / = (división compuesta): Se utiliza para poder hacer la división de una variable con otra constante o variable, de forma efectiva. Respecto a su estructura, concretamos que es “x /= y;”, por lo que en el caso de Y, tendrá que ser una variable o constante diferente de cero.
• % = (resto compuesto): Específicamente, se trata de un operador que emplea la estructura “x %= divisor;” y bajo ella, se califica como un método abreviado apropiado para calcular el resto mientras que un entero se divide por otro para así proceder a asignarlo a la variable en la que se efectuó el cálculo, nuevamente. Es apropiado resaltar que, el operador de resto compuesto no trabaja con flotadores en ningún caso.
• & = (AND bit a bit compuesto): Con el objetivo de forzar bits particulares en una variable al estado BAJO (a 0), este operador se utiliza con una variable y una constante, en la mayoría de los casos. Lo cual, también es conocido como “restablecer” o “borrar” bits en lo que concierne a la programación con Arduino. En este caso, es conveniente usar el formateador binario con constantes, debido a que se tratarán bits en un operador bit a bit.
• ^ = (XOR bit a bit compuesto): Por lo general, este es un operador que se emplea con una variable y una constante, de ese modo, permite invertir o alternar bits particulares en una variable concreta. Al igual que en el caso anterior, es oportuno usar el formateador binario con constantes.
• | = (OR bit a bit compuesto): Si quieres establecer bits particulares dentro de una variable, puedes hacer uso de la presente función con una variable y una constante determinada. Esto, empleando la sintaxis “x |= y;” en la que tanto el digito X como el digito Y deben pertenecer a algunos tipos de datos específicos para revelar un óptimo funcionamiento (char, int y long).

Operadores booleanos

Si bien es cierto, este tipo de operadores permiten comparar dos variables entre sí e incluso, con constantes.

Por ende, para realizar dichas comparaciones, es importante conocer qué soluciones existen y a continuación, listamos tres de ellas:

• && (AND): Es aquel operador que devuelve “TRUE” o “VERDADERO” siempre que la primera Y junto con la segunda condición se cumplan específicamente. Gracias a esto, se puede utilizar dentro de la condición de una sentencia if.
• || (OR): A diferencia del operador booleano anterior, el OR se ocupa de devolver “TRUE” o “VERDADERO” cuando la primera O y la segunda condición se cumplan. De lo contrario, devolverá un resultado negativo. De esa forma, se utiliza también en estamentos de tipo if.
• ! (NOT): Si no se cumple ninguna condición aplicada, automáticamente, este tipo de operador booleano devolverá el resultado de “TRUE” o “VERDADERO”.

Operadores de acceso al puntero

Básicamente, en lo que respecta a los punteros u operadores de acceso al puntero en Arduino, solo se manejan dos de ellos.

Es por eso que, a continuación, te damos a conocer de que se tratan ambos:

• & (operador de referencia): Es la referencia y se define como una de las principales funciones que son utilizadas con punteros en la programación Arduino, específicamente. De este modo, logra simplificar el código y la manipulación de ciertas estructuras de datos. Además de esto, en algunos casos, el símbolo & se emplea también como declarador de referencia para pasar argumentos a funciones.
• * (operador de desreferencia): También conocido como “operador de indirección”, se trata de un operador que se centra en la desreferenciación y por ello, se utilizan específicamente con punteros en Arduino. En ese sentido, mayormente, la función se ocupa de devolver el valor del objeto señalado por el operando.