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

Последнее обновление: 17.09.2017

Каждая переменная имеет определенный тип. И этот тип определяет, какие значения может иметь переменная, какие операции с ней можно производить и сколько байт в памяти она будет занимать. В языке C++ определены следующие базовые типы данных:

bool : логический тип. Может принимать одну из двух значений true (истина) и false (ложь). Размер занимаемой памяти для этого типа точно не определен.

char : представляет один символ в кодировке ASCII. Занимает в памяти 1 байт (8 бит). Может хранить любое значение из диапазона от -128 до 127, либо от 0 до 255

signed char : представляет один символ. Занимает в памяти 1 байт (8 бит). Может хранить любой значение из диапазона от -128 до 127

unsigned char : представляет один символ. Занимает в памяти 1 байт (8 бит). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 255

wchar_t : представляет расширенный символ. На Windows занимает в памяти 2 байта (16 бит), на Linux - 4 байта (32 бита). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 65 535 (при 2 байтах), либо от 0 до 4 294 967 295 (для 4 байт)

char16_t : представляет один символ в кодировке Unicode. Занимает в памяти 2 байта (16 бит). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 65 535

char32_t : представляет один символ в кодировке Unicode. Занимает в памяти 4 байта (32 бита). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 4 294 967 295

short : представляет целое число в диапазоне от –32768 до 32767. Занимает в памяти 2 байта (16 бит).

Данный тип также имеет синонимы short int , signed short int , signed short .

unsigned short : представляет целое число в диапазоне от 0 до 65535. Занимает в памяти 2 байта (16 бит).

Данный тип также имеет синоним unsigned short int .

int : представляет целое число. В зависимости от архитектуры процессора может занимать 2 байта (16 бит) или 4 байта (32 бита). Диапазон предельных значений соответственно также может варьироваться от –32768 до 32767 (при 2 байтах) или от −2 147 483 648 до 2 147 483 647 (при 4 байтах). Но в любом случае размер должен быть больше или равен размеру типа short и меньше или равен размеру типа long

Данный тип имеет синонимы signed int и signed .

unsigned int : представляет положительное целое число. В зависимости от архитектуры процессора может занимать 2 байта (16 бит) или 4 байта (32 бита), и из-за этого диапазон предельных значений может меняться: от 0 до 65535 (для 2 байт), либо от 0 до 4 294 967 295 (для 4 байт).

В качестве синонима этого типа может использоваться unsigned

long : представляет целое число в диапазоне от −2 147 483 648 до 2 147 483 647. Занимает в памяти 4 байта (32 бита).

У данного типа также есть синонимы long int , signed long int и signed long

unsigned long : представляет целое число в диапазоне от 0 до 4 294 967 295. Занимает в памяти 4 байта (32 бита).

Имеет синоним unsigned long int .

long long : представляет целое число в диапазоне от −9 223 372 036 854 775 808 до +9 223 372 036 854 775 807. Занимает в памяти, как правило, 8 байт (64 бита).

Имеет синонимы long long int , signed long long int и signed long long .

unsigned long long : представляет целое число в диапазоне от 0 до 18 446 744 073 709 551 615. Занимает в памяти, как правило, 8 байт (64 бита).

Имеет синоним unsigned long long int .

float : представляет вещественное число ординарной точности с плавающей точкой в диапазоне +/- 3.4E-38 до 3.4E+38. В памяти занимает 4 байта (32 бита)

double : представляет вещественное число двойной точности с плавающей точкой в диапазоне +/- 1.7E-308 до 1.7E+308. В памяти занимает 8 байт (64 бита)

long double : представляет вещественное число двойной точности с плавающей точкой не менее 8 байт (64 бит). В зависимости от размера занимаемой памяти может отличаться диапазон допустимых значений.

void : тип без значения

Таким образом, все типы данных за исключением void могут быть разделены на три группы: символьные (char, wchar_t, char16_t, char32_t), целочисленные (short, int, long, long long) и типы чисел с плавающей точкой (float, double, long double).

Символьные типы

Для представления символов в приложении используются типы char , wchar_t , char16_t и char32_t .

Определим несколько переменных:

Char c ="d"; wchar_t d ="c";

Переменная типа char в качестве значения принимает один символ в одинарных кавычках: char c ="d" . Также можно присвоить число из указанного выше в списке диапазона: char c = 120 . В этом случае значением переменной c будет тот символ, который имеет код 120 в таблице символов ASCII.

Стоит учитывать, что для вывода на консоль символов wchar_t следует использовать не std::cout, а поток std::wcout :

#include int main() { char a = "H"; wchar_t b = "e"; std::wcout << a << b << "\n"; return 0; }

При этом поток std::wcout может работать как с char, так и с wchar_t. А поток std::cout для переменной wchar_t вместо символа будет выводить его числовой код.

В стандарте С++11 были добавлены типы char16_t и char32_t , которые ориентированы на использование Unicode. Однако на уровне ОС пока не реализованы потоки для работы с этими типами. Поэтому если потребуется вывести на консоль значения переменных этих типов, то необходимо преобразовать переменные к типам char или wchar_t:

#include int main() { char a = "H"; wchar_t b = "e"; char16_t c = "l"; char32_t d = "o"; std::cout << a << (char)b << (char)c << (char)d << "\n"; return 0; }

В данном случае при выводе перед переменными указывается операция приведения к типу char - (char) , благодаря чему значения переменных b, c и d преобразуются в тип char и могут быть выведены на консоль с помощью потока std::cout.

Целочисленные типы

Целочисленные типы представлены следующими типами: short , unsigned short , int , unsigned int , long , unsigned long , long long и unsigned long long :

Short a = -10; unsigned short b= 10; int c = -30; unsigned int d = 60; long e = -170; unsigned long f = 45; long long g = 89;

Типы чисел с плавающей точкой

Типы чисел с плавающей точкой иили дробные числа представлены такими типами как float , double и long double :

Float a = -10.45; double b = 0.00105; long double c = 30.890045;

Размеры типов данных

В выше приведенном списке для каждого типа указан размер, который он занимает в памяти. Однако стоит отметить, что предельные размеры для типов разработчики компиляторов могут выбирать самостоятельно, исходя из аппаратных возможностей компьютера. Стандарт устанавливает лишь минимальные значения, которые должны быть. Например, для типов int и short минимальное значение - 16 бит, для типа long - 32 бита, для типа long double. При этом размер типа long должен быть не меньше размера типа int, а размер типа int - не меньше размера типа short, а размер типа long double должен быть больше double. К примеру, компилятор g++ под Windows для long double использует 12 байт, а компилятор, встроенный в Visual Studio и также работающий под Windows, для long double использует 8 байт. То есть даже в рамках одной платформы разные компиляторы могут по разному подходить к размерам некоторых типов данных. Но в целом используются те размеры, которые указаны выше при описании типов данных.

Однако бывают ситуации, когда необходимо точно знать размер определенного типа. И для этого в С++ есть оператор sizeof() , который возвращает размер памяти в байтах, которую занимает переменная:

#include int main() { long double number = 2; std::cout << "sizeof(number) =" << sizeof(number); return 0; }

Консольный вывод при компиляции в g++:

sizeof(number) = 12

При этом при определении переменных важно понимать, что значение переменной не должно выходить за те пределы, которые очерчены для ее типа. Например:

Unsigned short number = -65535;

Компилятор G++ при компиляции программы с этой строкой выдаст ошибку о том, что значение -65535 не входит в диапазон допустимых значений для типа unsigned short и будет усечено.

В Visual Studio компиляция может пройти без ошибок, однако при этом переменная number получит значение 2 - результат преобразования числа -65535 к типу unsigned short. То есть опять же результат будет не совсем тот, который ожидается. Значение переменной - это всего лишь набор битов в памяти, которые интерпретируются в соответствии с определенным типом. И для разных типов один и тот же набор битов может интерпретироваться по разному. Поэтому важно учитывать диапазоны значений для того или иного типа при присвоении переменной значения.

Спецификатор auto

Иногда бывает трудно определить тип выражения. И согласно последним стандартам можно предоставить компилятору самому выводить тип объекта. И для этого применяется спецификатор auto . При этом если мы определяем переменную со спецификатором auto, эта переменная должна быть обязательно инициализирована каким-либо значением:

Auto number = 5;

На основании присвоенного значения компилятор выведет тип переменной. Неинициализированные переменные со спецификатором auto не допускаются.

Для хранения различных данных в языках программирования используют переменные. Переменной называется область памяти, имеющая имя, которое иначе называют идентификатором.

Давая переменной имя, программист одновременно тем же именем называет и область памяти, куда будут записываться значения переменной для хранения.

Хорошим стилем является осмысленное именование переменных. Разрешается использовать строчные и прописные буквы, цифры и символ подчёркивания, который в Си считается буквой. Первым символом обязательно должна быть буква, в имени переменной не должно быть пробелов. В современных версиях компиляторов длина имени практически не ограничена. Имя переменной не может совпадать с зарезервированными ключевыми словами. Заглавные и строчные буквы в именах переменных различаются, переменные a и A - разные переменные.

Зарезервированные ключевые слова auto double int struct break else long switch register tupedef char extern return void case float unsigned default for signed union do if sizeof volatile continue enum short while
В языке Си все переменные должны быть объявлены. Это означает, что, во-первых, в начале каждой программы или функции Вы должны привести список всех используемых переменных, а во-вторых, указать тип каждой из них.

При объявлении переменной компилятор отводит ей место в памяти в зависимости от её типа. Стандартными средствами AVR GCC работает с типами данных char (символьный тип) и int (целочисленный тип).

Типы переменных

Тип char

char - является самым экономным типом. Тип char может быть знаковым и беззнаковым. Обозначается, соответственно, как "signed char " (знаковый тип) и "unsigned char " (беззнаковый тип). Знаковый тип может хранить значения в диапазоне от -128 до +127. Беззнаковый - от 0 до 255. Под переменную типа char отводится 1 байт памяти (8 бит).

Ключевые слова (модификаторы) signed и unsigned указывают, как интерпретируется нулевой бит объявляемой переменной, т.е., если указано ключевое слово unsigned, то нулевой бит интерпретируется как часть числа, в противном случае нулевой бит интерпретируется как знаковый.

Тип int

Целочисленная величина int может быть short (короткой) или long (длинной).

Ключевое слово (модификатор) short ставится после ключевых слов signed или unsigned . Таким образом, различают следующие типы: signed short int, unsigned short int, signed long int, unsigned long int .

Переменная типа signed short int (знаковая короткая целая) может принимать значения от -32768 до +32767, unsigned short int (беззнаковая короткая целая) - от 0 до 65535. Под каждую из них отводится ровно по два байта памяти (16 бит).

При объявлении переменной типа signed short int ключевые слова signed и short могут быть пропущены, и такой тип переменной может быть объявлен просто int . Допускается и объявление этого типа одним ключевым словом short .

Переменная unsigned short int может быть объявлена как unsigned int или unsigned short .

Под каждую величину signed long int или unsigned long int отводится 4 байта памяти (32 бита). Значения переменных этого типа могут находиться в интервалах от -2147483648 до 2147483647 и от 0 до 4294967295 соответственно.

Существуют также переменные типа long long int , для которых отводится 8 байт памяти (64 бита). Они также могут быть знаковыми и беззнаковыми. Для знакового типа диапазон значений лежит в пределах от -9223372036854775808 до 9223372036854775807, для беззнакового - от 0 до 18446744073709551615. Знаковый тип может быть объявлен и просто двумя ключевыми словами long long .

Тип	Диапазон	Шестнадцатиричный диапазон	Размер
unsigned char	0 ... 255	0x00 ... 0xFF	8 bit
signed char или просто char	-128 ... 127	-0x80 ... 0x7F	8 bit
unsigned short int или просто unsigned int или unsigned short	0 ... 65535	0x0000 ... 0xFFFF	16 bit
signed short int или signed int или просто short или int	-32768 ... 32767	0x8000 ... 0x7FFF	16 bit
unsigned long int или просто unsigned long	0 ... 4294967295	0x00000000 ... 0xFFFFFFFF	32 bit
signed long или просто long	-2147483648 ... 2147483647	0x80000000 ... 0x7FFFFFFF	32 bit
unsigned long long	0 ... 18446744073709551615	0x0000000000000000 ... 0xFFFFFFFFFFFFFFFF	64 bit
signed long long или просто long long	-9223372036854775808 ... 9223372036854775807	0x8000000000000000 ... 0x7FFFFFFFFFFFFFFF	64 bit

Переменные объявляют в операторе описания. Оператор описания состоит из спецификации типа и списка имён переменных, разделённых запятой. В конце обязательно должна стоять точка с запятой.

Объявление переменной имеет следующий формат:

[модификаторы] спецификатор_типа идентификатор [, идентификатор] ...

Модификаторы - ключевые слова signed , unsigned , short , long .
Спецификатор типа - ключевое слово char или int , определяющее тип объявляемой переменной.
Идентификатор - имя переменной.

Пример: char x; int a, b, c; unsigned long long y;
Таким образом, будут объявлены переменные x , a , b , c , y . В переменную x можно будет записывать значения от -128 до 127. В переменные a , b , c - от -32768 до +32767. В переменную y - от 0 до 18446744073709551615.

Инициализация значения переменной при объявлении

При объявлении переменную можно проинициализировать, то есть присвоить ей начальное значение. Сделать это можно следующим образом. int x = 100; Таким образом, в переменную x при объявлении сразу же будет записано число 100.

Лучше избегать смешивания инициализируемых переменных в одном операторе описания, то есть инициализируемые переменные лучше объявлять в отдельных строках.

Константы

Переменная любого типа может быть объявлена как немодифицируемая. Это достигается добавлением ключевого слова const к спецификатору типа. Переменные с типом const представляют собой данные, используемые только для чтения, то есть этой переменной не может быть присвоено новое значение. Если после слова const отсутствует спецификатор типа, то константы рассматриваются как величины со знаком, и им присваивается тип int или long int в соответствии со значением константы: если константа меньше 32768, то ей присваивается тип int , в противном случае long int .

Пример: const long int k = 25; const m = -50; // подразумевается const int m=-50 const n = 100000; // подразумевается const long int n=100000

Присваивание

Для присваивания в Си служит знак "=". Выражение, стоящее справа от знака присваивания, вычисляется, и полученное значение присваивается переменной, стоящей слева от знака присваивания. При этом предыдущее значение, хранящееся в переменной, стирается и заменяется на новое.

Оператор "=" не следует понимать как равенство.
Например, выражение a = 5; следует читать как "присвоить переменной a значение 5".

Примеры: x = 5 + 3; // сложить значения 5 и 3, // результат присвоить переменной x (записать в переменную x) b = a + 4; // прибавить 4 к значению, хранящемуся в переменной a, // полученный результат присвоить переменной b (записать в переменную b) b = b + 2; // прибавить 2 к значению, хранящемуся в переменной b, // полученный результат присвоить переменной b (записать в переменную b)
В правой части значение переменной может использоваться несколько раз: c = b * b + 3 * b;

Пример: x = 3; // переменной x будет присвоено значение 3 y = x + 5; // к значению, хранящемуся в переменной x, будет прибавлено число 5, // полученный результат будет записан в переменную y z = x * y; // значения переменных x и y будут перемножены, // результат будет записан в переменную z z = z - 1; // от значения, хранящегося в переменной z, будет отнято 1 // результат будет записан в переменную z
Таким образом, в переменной z будет храниться число 23

Кроме простого оператора присваивания "=", в Си существует еще несколько комбинированных операторов присваивания: "+=", "-=", "*=
Примеры: x += y; // то же, что и x = x + y; - сложить x и y // и записать результат в переменную x x -= y; // то же, что и x = x - y; - отнять от x значение y // и записать результат в переменную x x *= y; // то же, что и x = x * y; - умножить x на y // и записать результат в переменную x x /= y; // то же, что и x = x / y; - разделить x на y // и записать результат в переменную x x %= y; // то же, что и x = x % y; // вычислить целочисленный остаток от деления x на y // и записать результат в переменную x

Инкремент и декремент

Если необходимо изменить значение переменной на 1, то используют инкремент или декремент .

Инкремент - операция увеличения значения, хранящегося в переменной, на 1.

Пример: x++; // значение переменной x будет увеличено на 1 $WinAVR = ($_GET["avr"]); if($WinAVR) include($WinAVR);?>
Декремент - операция уменьшения значения, хранящегося в переменной, на 1.

Пример: x--; // значение переменной x будет уменьшено на 1
Инкремент и декремент относятся к операциям присваивания. При использовании декремента и инкремента совместно с оператором присваивания "=" применяют постфиксную (x++) или префиксную (++x) запись. Первой выполняется префиксная запись.

Примеры: y = x++;
Предположим, что в переменной x хранилось значение 5. Тогда в y будет записано значение 5, после чего значение переменной x будет увеличено на 1. Таким образом, в y будет 5, а в x - 6. y = --x;
Если в x хранилось значение 5, то сначала будет выполнено уменьшение x до 4, а затем это значение будет присвоено переменной y . Таким образом, x и y будет присвоено значение 4.

Типом данных в программировании называют совокупность двух множеств: множество значений и множество операций, которые можно применять к ним. Например, к типу данных целых неотрицательных чисел, состоящего из конечного множества натуральных чисел, можно применить операции сложения (+), умножения (*), целочисленного деления (/), нахождения остатка (%) и вычитания (−).

Язык программирования, как правило, имеет набор примитивных типов данных - типы, предоставляемые языком программирования как базовая встроенная единица. В C++ такие типы создатель языка называет фундаментальными типами . Фундаментальными типами в C++ считаются:

• логический (bool);
• символьный (напр., char);
• целый (напр., int);
• с плавающей точкой (напр., float);
• перечисления (определяется программистом);
• void .

Поверх перечисленных строятся следующие типы:

• указательные (напр., int*);
• массивы (напр., char);
• ссылочные (напр., double&);
• другие структуры.

Перейдём к понятию литерала (напр., 1, 2.4F, 25e-4, ‘a’ и др.): литерал - запись в исходном коде программы, представляющаясобой фиксированное значение. Другими словами, литерал - это просто отображение объекта (значение) какого-либо типа в коде программы. В C++ есть возможность записи целочисленных значений, значений с плавающей точкой, символьных, булевых, строковых.

Литерал целого типа можно записать в:

• 10-й системе счисления. Например, 1205 ;
• 8-й системе счисления в формате 0 + число. Например, 0142 ;
• 16-й системе счисления в формате 0x + число. Например, 0x2F .

24, 030, 0x18 - это всё записи одного и того же числа в разных системах счисления.
Для записи чисел с плавающей точкой используют запись через точку: 0.1, .5, 4. - либо в
экспоненциальной записи - 25e-100. Пробелов в такой записи быть не должно.

Имя, с которым мы можем связать записанные литералами значения, называют переменной. Переменная - это поименованная либо адресуемая иным способом область памяти, адрес которой можно использовать для доступа к данным. Эти данные записываются, переписываются и стираются в памяти определённым образом во время выполнения программы. Переменная позволяет в любой момент времени получить доступ к данным и при необходимости изменить их. Данные, которые можно получить по имени переменной, называют значением переменной.
Для того, чтобы использовать в программе переменную, её обязательно нужно объявить, а при необходимости можно определить (= инициализировать). Объявление переменной в тексте программы обязательно содержит 2 части: базовый тип и декларатор. Спецификатор и инициализатор являются необязательными частями:

Const int example = 3; // здесь const - спецификатор // int - базовый тип // example - имя переменной // = 3 - инициализатор.

Имя переменной является последовательностью символов из букв латинского алфавита (строчных и прописных), цифр и/или знака подчёркивания, однако первый символ цифрой быть не может . Имя переменной следует выбирать таким, чтобы всегда было легко догадаться о том, что она хранит, например, «monthPayment». В конспекте и на практиках мы будем использовать для правил записи переменных нотацию CamelCase. Имя переменной не может совпадать с зарезервированными в языке словами, примеры таких слов: if, while, function, goto, switch и др.

Декларатор кроме имени переменной может содержать дополнительные символы:

• * - указатель; перед именем;
• *const - константный указатель; перед именем;
• & - ссылка; перед именем;
• - массив; после имени;
• () - функция; после имени.

Инициализатор позволяет определить для переменной её значение сразу после объявления. Инициализатор начинается с литерала равенства (=) и далее происходит процесс задания значения переменной. Вообще говоря, знак равенства в C++ обозначает операцию присваивания; с её помощью можно задавать и изменять значение переменной. Для разных типов он может быть разным.

Спецификатор задаёт дополнительные атрибуты, отличные от типа. Приведённый в примере спецификатор const позволяет запретить последующее изменение значение переменной. Такие неизменяемые переменные называют константными или константой.

Объявить константу без инициализации не получится по логичным причинам:

Const int EMPTY_CONST; // ошибка, не инициализована константная переменная const int EXAMPLE = 2; // константа со значением 2 EXAMPLE = 3; // ошибка, попытка присвоить значение константной переменной

Для именования констант принято использовать только прописные буквы, разделяя слова символом нижнего подчёркивания.

Основные типы данных в C++

Разбирая каждый тип, читатель не должен забывать об определении типа данных.

1. Целочисленный тип (char, short (int), int, long (int), long long)

Из названия легко понять, что множество значений состоит из целых чисел. Также множество значений каждого из перечисленных типов может быть знаковым (signed) или беззнаковым (unsigned). Количество элементов, содержащееся в множестве, зависит от размера памяти, которая используется для хранения значения этого типа. Например, для переменной типа char отводится 1 байт памяти, поэтому всего элементов будет:

• 2 8N = 2 8 * 1 = 256, где N - размер памяти в байтах для хранения значения

В таком случае диапазоны доступных целых чисел следующие:

• - для беззнакового char
• [-128..127] - для знакового char

По умолчанию переменная целого типа считается знаковой. Чтобы указать в коде, что переменная должна быть беззнаковой, к базовому типу слева приписывают признак знаковости, т.е. unsigned:

Unsigned long values; // задаёт целый (длинный) беззнаковый тип.

Перечисленные типы отличаются только размерами памяти, которая требуется для хранения. Поскольку язык C++ достаточно машинно-зависимый стандарт языка лишь гарантирует выполнение следующего условия:

• 1 = размер char ≤ размер short ≤ размер int ≤ размер long.

Обычно размеры типов следующие: char - 1, short - 2, int - 4, long -8, long long - 8 байт.

Со значениями целого типа можно совершать арифметические операции: +, -, *, /, %; операции сравнения: ==, !=, <=, <, >, >=; битовые операции: &, |, xor, <<, >>.
Большинство операций, таких как сложение, умножение, вычитание и операции сравнения, не вызывают проблем в понимании. Иногда, после выполнения арифметических операций, результат может оказаться за пределами диапазона значений; в этом случае программа выдаст ошибку.
Целочисленное деление (/) находит целую часть от деления одного целого числа, на другое. Например:

• 6 / 4 = 1;
• 2 / 5 = 0;
• 8 / 2 = 4.

Символ процента (%) обозначает операцию определение остатка от деления двух целых чисел:

• 6 % 4 = 2;
• 10 % 3 = 1.

Более сложные для понимания операции - битовые: & (И), | (ИЛИ), xor (исключающее ИЛИ), << (побитовый сдвиг влево), >> (побитовый сдвиг вправо).

Битовые операции И, ИЛИ и XOR к каждому биту информации применяют соответствующую логическую операцию:

• 1 10 = 01 2
• 3 10 = 11 2
• 1 10 & 3 10 = 01 2 & 11 2 = 01 2
• 1 10 | 3 10 = 01 2 | 11 2 = 11 2
• 1 10 xor 3 10 = 01 2 xor 11 2 = 10 2

В обработке изображения используют 3 канала для цвета: красный, синий и зелёный - плюс прозрачность, которые хранятся в переменной типа int, т.к. каждый канал имеет диапазон значений от 0 до 255. В 16-иричной системе счисления некоторое значение записывается следующим образом: 0x180013FF; тогда значение 18 16 соответствует красному каналу, 00 16 - синему, 13 16 - зелёному, FF - альфа-каналу (прозрачности). Чтобы выделить из такого целого числа определённый канал используют т.н. маску, где на интересующих нас позициях стоят F 16 или 1 2 . Т.е., чтобы выделить значение синего канала необходимо использовать маску, т.е. побитовое И:

Int blue_channel = 0x180013FF & 0x00FF0000;

После чего полученное значение сдвигается вправо на необходимое число бит.

Побитовый сдвиг смещает влево или вправо на столько двоичных разрядов числа, сколько указано в правой части операции. Например, число 39 для типа char в двоичном виде записывается в следующем виде: 00100111. Тогда:

Char binaryExample = 39; // 00100111 char result = binaryExample << 2; // сдвигаем 2 бита влево, результат: 10011100

Если переменная беззнакового типа, тогда результатом будет число 156, для знакового оно равно -100. Отметим, что для знаковых целых типов единица в старшем разряде битового представления - признак отрицательности числа. При этом значение, в двоичном виде состоящие из всех единиц соответствует -1; если же 1 только в старшем разряде, а в остальных разрядах - нули, тогда такое число имеет минимальное для конкретного типа значения: для char это -128.

2. Тип с плавающей точкой (float, double (float))

Множество значений типа с плавающей точкой является подмножеством вещественных чисел, но не каждое вещественное число представимо в двоичном виде, что приводит иногда к глупым ошибкам:

Float value = 0.2; value == 0.2; // ошибка, value здесь не будет равно 0.2.

Работая с переменными с плавающей точкой, программист не должен использовать операцию проверки на равенство или неравенство, вместо этого обычно используют проверку на попадание в определённый интервал:

Value - 0.2 < 1e-6; // ok, подбирать интервал тоже нужно осторожно

Помимо операций сравнения тип с плавающей точкой поддерживает 4 арифметические операции, которые полностью соответствуют математическим операциям с вещественными числами.

3. Булевый (логический) тип (bool)

Состоит всего из двух значений: true (правда) и false (ложь). Для работы с переменными данного типа используют логические операции: ! (НЕ), == (равенство), != (неравенство), && (логическое И), || (логическое ИЛИ). Результат каждой операции можно найти в соответствующей таблицы истинности. например:

X Y XOR 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

4. Символьный тип (char, wchar_t)

Тип char - не только целый тип (обычно, такой тип называют byte), но и символьный, хранящий номер символа из таблицы символом ASCII . Например код 0x41 соответствует символу ‘A’, а 0x71 - ‘t’.

Иногда возникает необходимость использования символов, которые не закреплены в таблицы ASCII и поэтому требует для хранения более 1-го байта. Для них существует широкий символ (wchar_t).

5.1. Массивы

Массивы позволяют хранить последовательный набор однотипных элементов. Массив хранится в памяти непрерывным блоком, поэтому нельзя объявить массив, не указав его размер . Чтобы объявить массив после имени переменной пишут квадратные скобки () с указанием его размера. Например:

Int myArray; // Массив из 5-и элементов целого типа

Для инициализации массива значения перечисляют в фигурных скобках. Инициализировать таким образом можно только во время объявления переменной. Кстати, в этом случае необязательно указывать размер массива:

Int odds = {1, 3, 7, 9, 11}; // Массив инициализируется 5-ю значениями

Для доступа к определённому значению в массиве (элемента массива) используют операцию доступа по индексу () с указанием номера элемента (номера начинаются с 0). Например:

Odds; // доступ к первому элементу массива. Вернёт значение 1 odds; // доступ к третьему элементу. Вернёт значение 7 odds = 13; // 5-му элементу массива присваиваем новое значение odds; // ошибка доступа

5.3. Строки

Для записи строки программисты используют идею, что строка - последовательный ряд (массив) символов. Для идентификации конца строки используют специальный символ конца строки: ‘\0’. Такие специальные символы, состоящие из обратного слэша и идентифицирующего символа, называют управляющими или escape-символами. Ещё существуют, например, ‘\n’ - начало новой строки, ‘\t’ - табуляция. Для записи в строке обратного слэша применяют экранирование - перед самим знаком ставят ещё один слэш: ‘\’. Экранирование также применяют для записи кавычек.

Создадим переменную строки:

Char textExample = {‘T’, ‘e’, ‘s’, ‘t’, ‘\0’}; // записана строка «Test»

Существует упрощённая запись инициализации строки:

Char textExample = “Test”; // Последний символ не пишется, но размер всё ещё 5

Не вдаваясь в подробности, приведём ещё один полезный тип данных - string. Строки
такого типа можно, например, складывать:

String hello = "Привет, "; string name = "Макс!"; string hello_name = hello + name; // Получится строка «Привет, Макс!»

6. Ссылка

Int a = 2; // переменная «a» указывает на значение 2 int &b = a; // переменная «b» указывает туда же, куда и «a» b = 4; // меняя значение b, программист меняет значение a. Теперь a = 4 int &c = 4; // ошибка, так делать нельзя, т.к. ссылка нельзя присвоить значение

7. Указатель

Чтобы разобраться с этим типом данных, необходимо запомнить, что множество значений этого типа - адреса ячеек памяти, откуда начинаются данные. Также указатель поддерживает операции сложения (+), вычитания (-) и разыменовывания (*).

Адреса 0x0 означает, что указатель пуст, т.е. не указывает ни на какие данные. Этот адрес имеет свой литерал - NULL:

Int *nullPtr = NULL; // пустой указатель

Сложение и вычитание адреса с целым числом или другим адресом позволяет
передвигаться по памяти, доступной программе.

Операция получения данных, начинающихся по адресу, хранящемуся в указателе, называется разыменовывания (*). Программа считывает необходимое количество ячеек памяти и возвращает значение, хранимое в памяти.

Int valueInMemory = 2; // задаём переменну целого типа int *somePtr = &valueIntMemory; // копируем адрес переменной, здесь & - возвращает адрес переменной somePtr; // адрес ячейки памяти, например, 0x2F *somePtr; // значение хранится в 4-х ячейках: 0x2F, 0x30, 0x31 и 0x32

Для указателей не доступна операция присваивания, которая синтаксически совпадает с операцией копирования. Другими словами, можно скопировать адрес другого указателя или адрес переменной, но определить значение адреса самому нельзя.

Сам указатель хранится в памяти, как и значения переменных других типов, и занимает 4 байта, поэтому можно создать указатель на указатель.

8. Перечисления

Перечисления единственный базовый тип, задаваемый программистом. По большому счёту перечисление - упорядоченный набор именованных целочисленных констант, при этом имя перечисления будет базовым типом.

Enum color {RED, BLUE, GREEN};

По умолчанию, RED = 0, BLUE = 1, GREEN = 2. Поэтому значения можно сравнивать между собой, т.е. RED < BLUE < GREEN. Программист при объявлении перечисления может самостоятельно задать значения каждой из констант:

Enum access {READ = 1, WRITE = 2, EXEC = 4};

Часто удобно использовать перечисления, значения которых являются степенью двойки, т.к. в двоичном представлении число, являющееся степенью 2-и, будет состоять из 1-й единицы и нулей. Например:

8 10 = 00001000 2

Результат сложения этих чисел между собой всегда однозначно указывает на то, какие числа складывались:

37 10 = 00100101 2 = 00000001 2 + 00000100 2 + 00100000 2 = 1 10 + 4 10 + 32 10

Void

Синтаксически тип void относится к фундаментальным типам, но использовать его можно лишь как часть более сложных типов, т.к. объектов типа void не существует. Как правило, этот тип используется для информирования о том, что у функции нет возвращаемого значения либо в качестве базового типа указателя на объекты неопределённых типов:

Void object; // ошибка, не существует объектов типа void void &reference; // ошибка, не существует ссылов на void void *ptr; // ok, храним указатель на неизвестный тип

Часто мы будем использовать void именно для обозначения того, что функция не возвращает никакого значения. С указателем типа void работают, когда программист берёт полностью на себя заботу о целостности памяти и правильном приведении типа.

Приведение типов

Часто бывает необходимо привести значение переменной одного типа к другому. В случае, когда множество значений исходного типа является подмножеством большего типа (например, int является подмножеством long, а long - double), компилятор способен неявно (implicitly ) изменить тип значения.

Int integer = 2; float floating = integer; // floating = 2.0

Обратное приведение типа будет выполнено с потерей информации, так от числа с плавающей точкой останется только целая часть, дробная будет потеряна.

Существует возможность явного (explicitly) преобразования типов, для этого слева от переменной или какого-либо значения исходного типа в круглых скобках пишут тип, к которому будет произведено приведение:

Int value = (int) 2.5;

Унарные и бинарные операции

Те операции, которые мы выполняли ранее, называют бинарными: слева и справа от символа операции находятся значения или переменные, например, 2 + 3. В языках программирования помимо бинарных операций также используют унарные операции, которые применяются к переменным. Они могу находится как слева, так и справа от переменной, несколько таких операций встречались ранее - операция разыменовывания (*) и взятие адреса переменной (&) являются унарными. Операторы «++» и «—» увеличивают и уменьшают значение целочисленной переменной на 1 соответственно, причём могу писаться либо слева, либо справа от переменной.

В C++ также применяется сокращённая запись бинарных операций на тот случай, когда в левой и правой частях выражения находится одна и та же переменная, т.е. выполняется какая-либо операция со значением переменной и результат операции заносится в ту же переменную:

A += 2; // то же самое, что и a = a + 2; b /= 5; // то же самое, что и b = b / 5; c &= 3; // то же самое, что и c = c & 3;

Кроме разделения данных на переменные и константы, существует классификация данных по типу. Описание переменных прежде всего состоит в объявлении их типа. Тип данных характеризует область их значений и форму представления в памяти компьютера. Каждый тип характеризуется набором выполняемых над данными операций. Традиционно в универсальных языках программирования существуют такие стандартные типы, как целый, вещественный, символьный и логический 3 . Сразу отметим, что логического типа в Си нет. Выражение (в частном случае, переменная) считается истинным, если оно отлично от нуля, в противном случае оно считается ложным.

Существование двух числовых типов (целого и вещественного) связано с двумя возможными формами представления чисел в памяти компьютера.

Данные целого типа хранятся в форме представленияс фиксированной точкой . Для нее характерны абсолютная точность представления чисел и выполнения операций над ними, а также ограниченный диапазон значений чисел. Целый тип используется для данных, которые в принципе не могут иметь дробной части (количество людей, машин, и т.д., номера и счетчики).

Тип вещественный соответствует форме представления чиселс плавающей точкой , для которой характерны приближенное представление числа с заданным количеством значащих цифр (знаков мантиссы) и большим диапазоном порядка числа, что обеспечивает возможность представления как очень больших, так и очень малых по абсолютной величине чисел. В силу приближенного представления данных вещественного типа ихнекорректно сравнивать на равенство .

В современных реализациях универсальных языков программирования обычно существует несколько целых и несколько вещественных типов, каждый их которых характеризуется своим размером отводимой под одно значение памяти и, соответственно, своим диапазоном значений чисел, а для вещественных типов - и своей точностью (числом цифр мантиссы).

Данные символьного типа принимают значения на всем множестве допустимых для данного компьютера символов. Для хранения одного символьного значения отводится один байт, кодирование символов осуществляется в соответствии со стандартной таблицей кодирования (обычноASCII).

В Си имеется 4 базовых типа:

char - символьный тип;

int - целый тип,

float - вещественный тип одинарной точности,

double - вещественный тип двойной точности.

Для задания производных типов используются квалификаторы :short (короткий) - используется с типомint ,long (длинный) - используется с типамиint иdouble ;signed (со знаком),unsigned (без знака) - применимы к любому целому типу. При отсутствии словаunsignedзначение считается знаковым,т. е. по умолчанию принятоsigned. В силу допустимости произвольного соединения квалификаторов и названий базовых типов один тип может иметь несколько обозначений. Сведения о стандартных типах Си представлены в таблицах 1 и 2. Через запятую в клетках первого столбца перечислены описатели-синонимы.

Таблица 1. Стандартные целые типы данных Си

Тип данных		Диапазон значений
char, signed char
unsigned int, unsigned
int, signed int, short int, short
		2147483648...2147483647

Интересно, что в Си тип charв зависимости от контекста может использоваться как символьный или как целый тип.

Таблица 2. Стандартные вещественные типы данных Си

Замечание. Для написания программ первой части пособия нам потребуются в основномдва типа: float и int .