Типы данных. Программа на процедурных языках, к которым относится Си, представляет собой описание операций над величинами различных типов. Тип определяет множество значений, которые может принимать величина, и множество операций, в которых она может участвовать.
В языке Си типы связаны с именами (идентификаторами) величин, т. е. с переменными. С переменной в языке Си связывается ячейка памяти. Тип переменной задает размер ячейки, способ кодирования ее содержимого, допустимые преобразования над значением данной переменной. Все переменные должны быть описаны до их использования. Каждая переменная должна быть описана только один раз.
Описание состоит из спецификатора типа и следующего за ним списка переменных. Переменные в списке разделяются запятыми. В конце описания ставится точка с запятой.
Примерыописаний:
char a,b; /* Переменные а и b имеют тип
char */ intх; /* Переменная х - типа int
*/ char sym; /" Описаны переменные sym типа char;
*/ int count.num; /* num и count типа int */
Переменным могут быть присвоены начальные значения внутри их описаний. Если за именем переменной следует знак равенства и константа, то эта константа служит в качестве инициализатора.
Примеры: char backch = "\0";
Рассмотрим основные типы в языке Си.
int - целый ("integer"). Значения этого типа - целые числа из некоторого ограниченного диапазона (обычно от- 32768 до 32767). Диапазон определяется размером ячейки для типа и зависит от конкретного компьютера. Кроме того, имеются служебные слова, которые можно использовать с типом int: short int («short integer» - «короткое целое»), unsigned int («unsigned integer» - «целое без знака»), long int («длинное целое»), которые сокращают или, наоборот, расширяют диапазон представления чисел.
char - символьный («character»). Допустимое значение для этоготипа - одинсимвол (не путать с текстом!). Символ записывается в апострофах.
Примеры: "х"2"?"
В памяти компьютера символ занимает один байт. Фактически хранится не символ, а число - код символа (от 0 до 255). В специальных таблицах кодировки указываются все допустимые символы и соответствующие им коды.
В языке Си разрешается использовать тип char как числовой, т. е. производить операции с кодом символа, применяя при этом спецификатор целого типа в скобках - (int).
float - вещественный (с плавающей точкой). Значения этого типа - числа, но, в отличии от char и int, не обязательно целые.
12.87 -316.12 -3.345е5 12.345e-15
double - вещественные числа двойной точности. Этот тип аналогичен типу float, но имеет значительно больший диапазон значений (например, для системы программирования Borland-C от 1.7Е-308 до 1.7Е+308 вместо диапазона от 3.4Е-38 до 3.4Е+38 для типа float). Однако увеличение диапазона и точности представления чисел ведет к снижению скорости выполнения программ и неэкономному использованию оперативной памяти компьютера.
Обратите внимание на отсутствие в этом списке строкового типа. В языке Си нет специального типа, который можно было бы использовать для описания строк. Вместо этого строки представляются в виде массива элементов типа char. Это означает, что символы в строке будут располагаться в соседних ячейках памяти.
Необходимо отметить, что последним элементом массива является символ \0. Это «нуль-символ», и в языке Си он используется для того, чтобы отмечать конец строки. Нуль-символ не цифра 0; он не выводится на печать и в таблице кодов ASCII имеет номер 0. Наличие нуль-символа означает, что количество ячеек массива должно быть. по крайней мере, на одну больше,чем число символов, которые необходимо размещать в памяти.
Приведем пример использования строк.
Программа 84
# include
scanf("%s",string) ;
printf("%s",string);
В этом примере описан массив из 31 ячейки памяти, в 30 из которых можно поместить один элемент типа char. Он вводится при вызове функции scanf("%s",string); "&"отсутствует при указании массива символов.
Указатели . Указатель - некоторое символическое представление адресаячейкипамяти, отведенной для переменной.
Например, &name - указатель на переменную name;
Здесь & - операция получения адреса. Фактический адрес - это число, а символическое представление адреса &name является константой типа «указатель».
В языке Си имеются и переменные типа указатель. Точно так же, как значением переменной типа char является символ, а значением переменной типа int - целое число, значением переменной типа указатель служит адрес некоторой величины.
Если мы дадим указателю имя ptr, то сможем написать такой оператор:
ptr = &name;/* присваивает адрес name переменной ptr */
Мы говорим в этом случае, что prt «указатель на» name. Различие между двумя формами записи: ptr и &name - в том, что prt - это переменная, в то время как &name - константа. В случае необходимости можно сделать так, чтобы переменная ptr указывала на какой-нибудь другой объект:
ptr = &bah; /* ptr указывает на bah, а не на name */
Теперь значением переменной prt является адрес переменной bah. Предположим, мы знаем, что в переменной ptr содержится ссылка на переменную bah. Тогда для доступа к значению этой переменной можно воспользоваться операцией «косвенной адресации» * :
val = *ptr; /* определение значения, на которое указывает ptr */ Последние два оператора, взятые вместе, эквивалентны следующему:
Итак, когда за знаком & следует имя переменной, результатом операции является адрес указанной переменной; &nurse дает адрес переменной nurse; когда за знаком * следует указатель на переменную, результатом операции является величина, помещенная в ячейку памяти с указанным адресом.
Пример: nurse = 22;
ptr = &nuse; /* указатель на nurse */
Результат- присваивание значения 22 переменной val.
Недостаточно сказать, что некоторая переменная является указателем. Кроме этого необходимо сообщить, на переменную какого типа ссылается данный указатель. Причина заключается в том, что переменные разных типов занимают различное число ячеек памяти, в то время как для некоторых операций, связанных с указателями, требуется знать объем отведенной памяти.
Примеры правильного описания указателей: int *pi; char *pc;
Спецификация типа задает тип переменной, на которую ссылается указатель, а символ * определяет саму переменную как указатель. Описание вида int *pi; говорит, что pi - это указатель и что *pi - величина типа int.
В языке Си предусмотрена возможность определения имен типов данных. Любому типу данных с помощью определения typedef можно присвоить имя и использовать это имя в дальнейшем при описании объектов.
Формат: typedef <старый тип> <новый тип> Пример: typedef long LARGE; /* определяется тип large, эквивалентный типу long */
Определение typedef не вводит каких-либо новых типов, а только добавляет новое имя для уже существующего типа. Описанные таким способом переменные обладают точно теми же свойствами, что и переменные, описанные явно. Переименование типов используется для введения осмысленных или сокращенных имен типов, что повышает понятность программ, и для улучшения переносимости программ (имена одного типа данных могут различаться на разных компьютерах).
Операции. Язык Си отличается большим разнообразием операций (более 40). Здесь мы рассмотрим лишь основные из них, табл. 3.3.
Арифметические операции . К ним относят
Сложение(+),
Вычитание (бинарное) (-),
Умножение (*),
Деление (/),
Остаток от деления нацело (%),
Вычитание (унарное) (-) .
В языке Си принято правило: если делимое и делитель имеют тип int, то деление производится нацело, т е. дробная часть результата отбрасывается.
Как обычно, в выражениях операции умножения, деления и нахождения остатка выполняются раньше сложения и вычитания. Для изменения порядка действий используют скобки.
Программа 85
#include
5 = -3 + 4 * 5 - 6; printf("%d\n",s);
s = -3 + 4%5 - 6; printf("%d\n",s);
s = -3 * 4% - 6/5; printf("%d\n",s);
s= (7 + 6)%5/2; printf("%d\n",s);
Результат выполнения программы: 11 1 0 1
Таблица 3.3 Старшинство и порядок выполнения операций
Тип данных определяет множество значений, набор операций, которые можно применять к таким значениям и способ реализации хранения значений и выполнения операций.
Процесс проверки и накладывания ограничений на типы используемых данных называется контролем типов или типизацией программных данных . Различают следующие виды типизации:
- Статическая типизация - контроль типов осуществляется при компиляции.
- Динамическая типизация - контроль типов осуществляется во время выполнения.
Язык Си поддерживает статическую типизацию, и типы всех используемых в программе данных должны быть указаны перед ее компиляцией.
Различают простые, составные и прочие типы данных.
Простые данные
Простые данные можно разделить на
- целочисленные,
- вещественные,
- символьные
- логические.
Составные (сложные) данные
- Массив — индексированный набор элементов одного типа.
- Строковый тип — массив, хранящий строку символов.
- Структура — набор различных элементов (полей записи), хранимый как единое целое и предусматривающий доступ к отдельным полям структуры.
Другие типы данных
- Указатель — хранит адрес в памяти компьютера, указывающий на какую-либо информацию, как правило - указатель на переменную.
Программа, написанная на языке Си, оперирует с данными различных типов. Все данные имеют имя и тип. Обращение к данным в программе осуществляется по их именам (идентификаторам).
Идентификатор - это последовательность, содержащая не более 32 символов, среди которых могут быть любые буквы латинского алфавита a — z, A — Z, цифры 0 — 9 и знак подчеркивания (_). Первый символ идентификатора не должен быть цифрой.
Несмотря на то, что допускается имя, имеющее до 32 символов, определяющее значение имеют только первые 8 символов. Помимо имени, все данные имеют тип. Указание типа необходимо для того, чтобы было известно, сколько места в оперативной памяти будет занимать данный объект.
Компилятор языка Си придерживается строгого соответствия прописных и строчных букв в именах идентификаторов и лексем.
Целочисленные данные
Целочисленные данные могут быть представлены в знаковой и беззнаковой форме.
Беззнаковые целые числа представляются в виде последовательности битов в диапазоне от 0 до 2 n -1, где n-количество занимаемых битов.
Знаковые целые числа представляются в диапазоне -2 n-1 …+2 n-1 -1. При этом старший бит данного отводится под знак числа (0 соответствует положительному числу, 1 – отрицательному).
Основные типы и размеры целочисленных данных:
Вещественные данные
Вещественный тип предназначен для представления действительных чисел. Вещественные числа представляются в разрядной сетке машины в нормированной форме.
Нормированная форма числа предполагает наличие одной значащей цифры (не 0) до разделения целой и дробной части. Такое представление умножается на основание системы счисления в соответствующей степени. Например, число 12345,678 в нормированной форме можно представить как
12345,678 = 1,2345678·10 4
Число 0,009876 в нормированной форме можно представить как
0,009876 = 9,876·10 -3
В двоичной системе счисления значащий разряд, стоящий перед разделителем целой и дробной части, может быть равен только 1. В случае если число нельзя представить в нормированной форме (например, число 0), значащий разряд перед разделителем целой и дробной части равен 0.
Значащие разряды числа, стоящие в нормированной форме после разделителя целой и дробной части, называются мантиссой числа .
В общем случае вещественное число в разрядной сетке вычислительной машины можно представить в виде 4 полей.
- знак — бит, определяющий знак вещественного числа (0 для положительных чисел, 1 — для отрицательных).
- степень
— определяет степень 2, на которую требуется умножить число в нормированной форме. Поскольку степень 2 для числа в нормированной форме может быть как положительной, так и отрицательной, нулевой степени 2 в представлении вещественного числа соответствует величина сдвига, которая определяется как
где n — количество разрядов, отводимых для представления степени числа.
- целое — бит, который для нормированных чисел всегда равен 1, поэтому в некоторых представлениях типов этот бит опущен и принимается равным 1.
- мантисса — значащие разряды представления числа, стоящие после разделителя целой и дробной части в нормированной форме.
Различают три основных типа представления вещественных чисел в языке Си:
Как видно из таблицы, бит целое у типов float
и double
отсутствует. При этом диапазон представления вещественного числа состоит из двух диапазонов, расположенных симметрично относительно нуля. Например, диапазон представления чисел типа float
можно представить в виде:
Пример : представить число -178,125 в 32-разрядной сетке (тип float ).
Для представления числа в двоичной системе счисления преобразуем отдельно целую и дробную части:
178 10 = 10110010 2 .
0,125 10 = 0,001 2 .
178,125 10 = 10110010,001 2 =1,0110010001·2 111
Для преобразования в нормированную форму осуществляется сдвиг на 7 разрядов влево).
Для определения степени числа применяем сдвиг:
0111111+00000111 = 10000110 .
Таким образом, число -178,125 представится в разрядной сетке как
Символьный тип
Символьный тип хранит код символа и используется для отображения символов в различных кодировках. Символьные данные задаются в кодах и по сути представляют собой целочисленные значения. Для хранения кодов символов в языке Си используется тип char
.
Логический тип
Логический тип имеет применяется в логических операциях, используется при алгоритмических проверках условий и в циклах и имеет два значения:
- истина — true
- ложь — — false
В программе должно быть дано объявление всех используемых данных с указанием их имени и типа. Описание данных должно предшествовать их использованию в программе.
Пример объявления объектов
int
n; // Переменная n целого типа
double
a; // Переменная a вещественного типа двойной точности
Типы данных в Си — класс данных, значения которых имеют схожие характеристики. Тип определяет внутреннее представление данных в памяти. Самые основные типы данных: логический, целочисленный, числа с плавающей точкой, строковые, указатели.
При динамической типизации переменная связывается с типом на момент инициализации. Получается, что переменная в разных участках кода может иметь разные типы. Динамическую типизацию поддерживают Java Script, Python, Ruby, PHP.
Статическая типизация является противоположностью динамической. При объявлении переменная получает тип, который не меняется в дальнейшем. Языки Си и Си++ являются именно такими. Этот способ наиболее удобный для написания сложного кода, а на стадии компиляции исключается много ошибок.
Языки неформально делятся на сильнотипизированный и слаботипизированный. Сильная типизация подразумевает, что компилятор выдаст ошибку при несовпадении ожидаемого и фактического типов.
x = 1 + “2”; //ошибка — нельзя прибавить к числу символьный знак
Пример слабой типизации.
Проверка согласования типов осуществляется системой типобезопасности. Ошибка типизации возникает, например, при попытке использовать число как функцию. Существуют нетипизированные языки. В противоположность типизированным, они позволяют осуществлять любые операции над каждым объектом.
Классы памяти
Переменные, независимо от их типа, имеют свою область видимости и время существования.
Классы памяти:
- auto;
- static;
- extern;
- register.
Все переменные в языке Си по умолчанию являются локальными. Они могут использоваться только внутри функции или блока. По завершении функции их значение уничтожается.
Статическая переменная также является локальной, но вне своего блока может иметь другое значение, а между вызовами функции значение сохраняется.
Внешняя переменная является глобальной. Она доступна в любой части кода и даже в другом файле.
Спецификаторы типов данных в Си могут не указываться в таких случаях:
- Все переменные внутри блока не являются переменными, соответственно, если предполагается использование именно этого класса памяти, то спецификатор auto не указывается.
- Все функции, объявленные вне блока или функции, являются по умолчанию глобальными, поэтому спецификатор extern не обязателен.
Для указания простых типов указываются спецификаторы int, char, float или double. К переменным могут подставляться модификаторы unsigned (беззнаковый), signed (знаковый), short, long, long long.
По умолчанию все числа являются знаковыми, соответственно, могут находиться в диапазоне только положительных чисел. Чтобы определить переменную типа char как знаковую, пишется signed char. Long, long long и short указывают, как много места в памяти отводится для хранения. Наибольшее — long long, наименьшее — short.
Char — самый маленький тип данных в Си. Для хранения значений выделяется всего 1 байт памяти. Переменной типа character обычно присваиваются символы, реже — цифры. Символьные значения берутся в кавычки.
Тип int хранит целые числа, его размер не определен — занимает до 4 байт памяти, в зависимости от архитектуры компьютера.
Явное преобразование беззнаковой переменной задается так:
Неявное выглядит так:
Float и double определяют числа с точкой. Числа float представляются в виде -2.3 или 3.34. Double используется для большей точности — после разделителя целой и дробной части указывается больше цифр. Этот тип занимает больше места в памяти, чем float.
Void имеет пустое значение. Он определяет функции, которые ничего не возвращают. С помощью этого спецификатора указывается пустое значение в аргументах методов. Указатели, которые могут принимать любой тип данных, также определяются как void.
Логический тип Bool
Применяется в проверках условий и циклах. Имеет всего два значения:
- истина;
- ложь.
Булевые значения могут преобразовываться в значение типа int. True эквивалентно единице, false — нулю. Преобразование типов предусмотрено только между bool и int, в противном случае компилятор выдаст ошибку.
if (x) { //Error: «Cannot implicitly convert type ‘int’ to ‘bool"»
if (x != 0) // The C# way
Строки и массивы
Массивы относятся к сложными типам даным в Си. ЯП не работает со строками так же, как это делает Джаваскрипт или Руби. В Си все строки являются массивами элементов символьного значения. Строки оканчиваются нулевым байтом “
Пожалуйста, приостановите работу AdBlock на этом сайте.
Чтобы хранить в своей программе какие-либо данные, вам понадобятся переменные. Прежде всего, нужно научиться эти переменные в программе создавать. Другими словами, вспоминая нашу аналогию с коробками, чтобы в коробку что-то положить, её, эту самую коробку, хорошо бы сначала где-нибудь раздобыть.
В книжках по программированию процесс создания переменной называют объявлением переменной . Это словосочетание хорошо бы знать, чтобы понимать профессиональную литературу и речь других программистов. Но ещё более важно понимать, что за этим словосочетанием скрывается.
Как объявить переменную?
Для того чтобы объявить переменную, необходимо указать её тип и записать её имя. Ну и не забыть поставить ";". Общая стуктура объявления переменной показана на следующем рисунке.
Рис.1. Общий синтаксис объявления переменной.".
В примере на рисунке мы создаём переменную с именем num, в которой можно будет хранить целые числа. На то, что мы собираемся использовать переменную для хранения целых чисел, указывает тип данных int.
Ещё парочка примеров:
Листинг 1. Объявление переменных
Int z; // переменная z целого типа char w; // переменная w символьного типа
Для имён переменных есть одно правило, которое надо будет запомнить.
В качестве имени переменной может выступать любая последовательность символов латинского алфавита, цифр и знака нижнего подчеркивания "_", которая начинается с буквы.
На самом деле, на имя переменной есть дополнительные ограничения, но мы пока в такие детали вдаваться не будем. Давайте лучше посмотрим на примеры правильных и неправильных имён.
Правильные имена переменных
Peremennaya, flag, f3, var4, KolichestvoBukv, fd4s, FLaG, key_number
Неправильные имена переменных
2num – начинается с цифры
num flat – содержит пробел в имени
nomer-telefona – содержит дефис
И ещё один важный момент. В языке программирования Си регистр букв очень важен. Например, переменные с именами flag, FLAG, FlAg, fLAg -- это всё различные переменные. Кроме того, есть ряд слов, которые нельзя использовать для названия переменных. Например, int, void, return и другие. Это специальные ключевые слова , которые зарезервированы для нужд самого языка и нигде в другом месте не могу быть использованы.
Кстати, за одно объявление можно создать сразу несколько переменных одного типа.
Листинг 2. Объявление нескольких переменных
Int a,c; // объявляем переменные a и c целого типа double x, y, z; // объявляем сразу три вещественные переменные
Всё просто и логично. Сначала указывает тип переменных, а потом их имена, разделённые запятой.
Переменная в памяти компьютера.
Пару слов о том, как выглядит объявление переменной с точки зрения компьютера.
Можно считать, что при объявлении мы сообщаем компьютеру, чтобы он выделил под переменную место в памяти и связал это место определенным именем. Количество места, которое будет выделено в памяти для хранения переменной, зависит от типа этой переменной. Проиллюстрируем эту мысль следующим рисунком.
Листинг 3. Объявление двух переменных
Int w; // объявляем целочисленной переменной w double z; // объявляем вещественной переменной z
Рис.3. Переменные в памяти компьютера.
На рисунке условно изображена память компьютера как набор ячеек, в каждой из которых может что-то храниться. При этом вещественная переменная занимает две ячейки, а целочисленная всего одну. Это соотношение (два к одному) условное. На самом деле, в вашем компьютере переменная вещественного типа может занимать, например, в четыре раза больше места в памяти, чем целочисленная переменная.
Практика
Решите предложенные задачи: Для удобства работы сразу переходите в полноэкранный режим
Исследовательские задачи для хакеров
- Объявите в программе переменную с неправильным именем и попробуйте скомпилировать программу. Посмотрите, какую ошибку выдаст компилятор.
- Найдите список всех ключевых слов языка Си. Можно искать в стандарте языка(подсказка: "keywords"), а можно в интернете. Запоминать наизусть их не нужно, но разок посмотреть на них стоит.
Теги: С++ типы данных, auto, decltype, автоматический вывод типов
Типы данных
К ак и в си, переменные в С++ должны иметь валидное имя. То есть, состоять из чисел, букв и знака подчёркивания, не должны начинаться с цифры и не должны совпадать со служебными словами, которых теперь стало больше
| alignas | alignof | and | and_eq |
| asm | auto | bitand | bitor |
| bool | break | case | catch |
| char | char16_t | char32_t | class |
| compl | const | constexpr | const_cast |
| continue | decltype | default | delete |
| do | double | dynamic_cast | else |
| enum | explicit | export | extern |
| false | float | for | friend |
| goto | if | inline | int |
| long | mutable | namespace | new |
| noexcept | not | not_eq | nullptr |
| operator | or | or_eq | private |
| protected | public | register | reinterpret_cast |
| return | short | signed | sizeof |
| static | static_assert | static_cast | struct |
| switch | template | this | thread_local |
| throw | true | try | typedef |
| typeid | typename | union | unsigned |
| using | virtual | void | volatile |
| wchar_t | while | xor | xor_eq |
Как и си, С++ регистрозависимый язык.
Основные типы данных
Б азовые типы данных в C++ можно разбить на несколько групп
Знаковый тип. Переменные знакового типа могут использоваться для хранения одного символа. Самый простой тип char, размер которого равен 1 байт. Также имеются типы для представления знаков, размером больше одного байта
Вообще-то эти типы есть и в си, мы не останавливались подробно на изучении представления строк.
Целочисленные типы данных. Как и в си, могут обладать модификаторами signed и unsigned. Как и в си, основными типами являются char, int, long и long long. Ничего нового здесь не появилось.
Числа с плавающей точкой. Представлены типами float, double и long double. Ничего нового по сравнению с си.
Все описанные выше типы называют также арифметическими. Кроме них существует ещё пустой тип – void (также ничего нового по сравнению с си) и нулевой указатель. Теперь, вместо NULL с его удивительными свойствами, появился новый фундаментальный тип nullptr_t с единственным значением nullptr, который хранит нулевой указатель и равен только сам себе. При этом, он может быть приведён к нулевому указателю нужного типа.
В си++ введён булев тип. Он хранит всего два возможных значения true и false.
Си++ поддерживает также множество составных типов данных, которые будут рассмотрены позднее.
Объявление и инициализация переменных
В С++ переменные могут быть объявлены в любом месте внутри функции, а не только в самом начале блока кода В том числе, переменные могут быть объявлены и внутри цикла for.
Float a; float b; float sum; float step; a = 3.0f; b = 4.3f; sum = 0.0f; step = 0.05f; for (float i = a; i < b; i += step) { sum += i * i; } float mid = sum / (b - a) / step;
Инициализировать переменные можно при создании как в си
Int x = 0;
либо, используя конструктор
Int x(0); double d(3.2);
Кроме того, в С++ 2011 появилась т.н. uniform initialization, универсальная инициализация, которая позволяет использовать один синтаксис для инициализации любых объектов
Struct Point { int x; int y; }; struct Point position = { 3, 4 }; Point *pt = new Point{6, 8}; int length{5};
Вывод типов
В си++ 2011 служебное слово auto используется для автоматического определения типа переменных. Часто тип переменной может быть определён, исходя из правой части инициализации. В том случае, когда компилятор может однозначно определить тип, его можно задавать с помощью служебного слова auto:
Auto x = 3; //эквивалентно int x = 3; auto point = new Point; //эквивалентно Point *point = new Point
Кроме этого, есть возможность задавать тип переменной по уже имеющемуся типу, с помощью служебного слова decltype
Int intX = 42; decltype(intX) intY = 33; //эквивалентно int intY = 33; auto pt1 = new Point; decltype(pt1) p2 = new Point{2, 6}; //эквивалентно //Point *pt1 = new Point; //Point *pt2 = new Point{2, 6}
Строки
В С++ нет базового типа строка. Однако есть стандартная библиотека string, которая предоставляет класс для работы со строками.
#include
Со стандартной библиотекой string познакомимся поздее более подробно.
