Файл: Понятие переменной в программировании. Виды и типы переменных.pdf

3.1 Целые типы

Целый тип данных предназначен для представления в памяти компьютера обычных целых чисел. Основным и наиболее употребительным целым типом является тип int. Гораздо реже используют его разновидности: short (короткое целое) и long (длинное целое). Также к целым типам относится тип char (символьный). Кроме того, при необходимости можно использовать и тип long long (длинное-предлинное!), который хотя и не определён стандартом, но поддерживается многими компиляторами C++. По-умолчанию все целые типы являются знаковыми, т.е. старший бит в таких числах определяет знак числа: 0 — число положительное, 1 — число отрицательное. Кроме знаковых чисел на C++ можно использовать беззнаковые. В этом случае все разряды участвуют в формировании целого числа. При описании беззнаковых целых переменных добавляется слово unsigned (без знака).

Сводная таблица знаковых целых типов данных:

Сводная таблица беззнаковых целых типов данных:

Запоминать предельные значения, особенно для 4-х или 8-ми байтовых целых, вряд ли стоит, достаточно знать хотя бы какого порядка могут быть эти значения, например, тип int — приблизительно 2·10⁹.

На практике рекомендуется везде использовать основной целый тип, т.е. int. Дело в том, что данные основного целого типа практически всегда обрабатываются быстрее, чем данные других целых типов. Короткие типы (char, short) подойдут для хранения больших массивов чисел с целью экономии памяти при условии, что значения элементов не выходят за предельные для этих типов. Длинные типы необходимы в ситуации, когда не достаточно типа int.

3.2 Символьные типы

В стандарте C++ нет типа данных, который можно было бы считать действительно символьным. Для представления символьной информации есть два типа данных, пригодных для этой цели, — это типы char и wchar_t, хотя оба эти типа по сути своей вообще-то являются целыми типами. Например, можно взять символ 'A' и поделить его на число 2. Кстати, а что получится? Подсказка: символ пробела. Для «нормальных» символьных типов, например, в Паскале или C#, арифметические операции для символов запрещены.

Тип char используется для представления символов в соответствии с системой кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американский стандартный код обмена информации). Это семибитный код, его достаточно для кодировки 128 различных символов с кодами от 0 до 127. Символы с кодами от 128 до 255 используются для кодирования национальных шрифтов, символов псевдографики и др.

Тип wchar_t предназначен для работы с набором символов, для кодировки которых недостаточно 1 байта, например, Unicode. Размер типа wchar_t обычно равен 2 байтам. Если в программе необходимо использовать строковые константы типа wchar_t, то их записывают с префиксом L, например, L"Слово".

3.3 Логический тип

Логический (булевый) тип обозначается словом bool. Данные булевого типа могут принимать только два значения: true и false. Значение false обычно равно числу 0, значение true — числу 1. Под данные булевого типа отводится 1 байт.

3.4 Вещественные типы

Особенностью вещественных (действительных) чисел является то, что в памяти компьютера они практически всегда хранятся приближенно, а при выполнении арифметических операций над такими данными накапливается вычислительная погрешность.

Имеется три вещественных типа данных: float, double и long double. Основным считается тип double. Так, все математические функции по-умолчанию работают именно с типом double. В таблице ниже приведены основные характеристики вещественных типов:

Тип long double в настоящее время, как правило, совпадает с типом double и на практике обычно не применяется. При использовании старых 16-ти разрядных компиляторов данные типа long double имеют размер 10 байт и обеспечивают точность до 19 десятичных цифр.

Рекомендуется везде использовать только тип double. Работа с ним всегда ведётся быстрее, меньше вероятность заметной потери точности при большом количестве вычислений. Тип float может пригодиться только для хранения больших массивов при условии, что для решения поставленной задачи будет достаточно этого типа.

3.5 Тип void

Тип void — самый необычный тип данных языка C++. Множество значений этого типа пусто, т.е. нельзя переменной такого типа присвоить какое-нибудь значение. Более того, нельзя даже описать переменную этого типа. Зачем же нужно то, чем вроде бы невозможно воспользоваться?

Оказывается, это очень полезный тип данных! Он используется:

• для определения функций, которые не возвращают результата своей работы;
• для указания того, что список параметров функции пуст;
• а так же этот тип является базовым для работы с указателями. Достаточно сказать, что всё программирование с использованием Win32 API построено на применении указателей на тип void.

3.6 Сложные типы данных

Структура — это объединение нескольких объектов, возможно, различного типа под одним именем, которое является типом структуры. В качестве объектов могут выступать переменные, массивы, указатели и другие структуры.

Структуры позволяют трактовать группу связанных между собой объектов не как множество отдельных элементов, а как единое целое. Структура представляет собой сложный тип данных, составленный из простых типов.

Общая форма объявления структуры.
 
 
 

struct тип_структуры
{
  тип ИмяЭлемента1;
  тип ИмяЭлемента2;
  . . .
  тип ИмяЭлементаn;
};

После закрывающей фигурной скобки } в объявлении структуры обязательно ставится точка с запятой.

Пример объявления структуры
 

struct date
{
  int day;     // 4 байта
  char *month; // 4 байта
  int year;    // 4 байта
};

Поля структуры располагаются в памяти в том порядке, в котором они объявлены:

В указанном примере структура date занимает в памяти 12 байт. Кроме того, указатель *month при инициализации будет началом текстовой строки с названием месяца, размещенной в памяти.

При объявлении структур, их разрешается вкладывать одну в другую.

Приме
 
 

struct persone
{
  char lastname[20];   // фамилия
  char firstname[20]; // имя
  struct date bd;     // дата рождения
};

3.7 Инициализация полей структуры

Инициализация полей структуры может осуществляться двумя способами:

• присвоение значений элементам структуры в процессе объявления переменной, относящейся к типу структуры;
• присвоение начальных значений элементам структуры с использованием функций ввода-вывода (например, printf() и scanf()).

В первом способе инициализация осуществляется по следующей форме:

struct ИмяСтруктуры ИмяПеременной={ЗначениеЭлемента1, ЗначениеЭлемента_2, . . . , ЗначениеЭлементаn};

Пример

struct date bd={8,"июня", 1978};

Имя элемента структуры является составным. Для обращения к элементу структуры нужно указать имя структуры и имя  самого элемента. Они разделяются точкой:

ИмяПеременной.ИмяЭлементаСтруктуры

printf("%d %s %d",bd.day, bd.month, bd.year);

Второй способ инициализации объектов языка Си с использованием функций ввода-вывода.

Пример

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct date {
  int day;
  char month[20];
  int year;
};
struct persone {
  char firstname[20];
  char lastname[20];
  struct date bd;
};
int main() {
  system("chcp 1251");
  system("cls");
  struct persone p;
  printf("Введите имя : ");
  scanf("%s", p.firstname);
  printf("Введите фамилию : ");
  scanf("%s", p.lastname);
  printf("Введите дату рождения\nЧисло: ");
  scanf("%d", &p.bd.day);
  printf("Месяц: ");
  scanf("%s", p.bd.month);
  printf("Год: ");
  scanf("%d", &p.bd.year);
  printf("\nВы ввели : %s %s, дата рождения %d %s %d года",
    p.firstname, p.lastname, p.bd.day, p.bd.month, p.bd.year);
  getchar(); getchar();
  return 0;
}

Результат работы

Имя структурной переменной может быть указано при объявлении структуры. В этом случае оно размещается после закрывающей фигурной скобки }. Область видимости такой структурной переменной будет определяться местом описания структуры
 
 

struct complex_type  // имя структуры
{
  double real;
  double imag;
} number;    // имя структурной переменной

Поля приведенной структурной переменной: number.real, number.imag .

 

3.8 Объединения

Объединениями называют сложный тип данных, позволяющий размещать в одном и том же месте оперативной памяти данные различных типов.

Размер оперативной памяти, требуемый для хранения объединений, определяется размером памяти, необходимым для размещения данных того типа, который требует максимального количества байт.

Когда используется элемент меньшей длины, чем наиболее длинный элемент объединения, то этот элемент использует только часть отведенной памяти. Все элементы объединения хранятся в одной и той же области памяти, начиная с одного адреса.

Общая форма объявления объединения
 
 

union ИмяОбъединения
{
  тип ИмяОбъекта1;
  тип ИмяОбъекта2;
  . . .
  тип ИмяОбъектаn;
};

Объединения применяются для следующих целей:

• для инициализации объекта, если в каждый момент времени только один из многих объектов является активным;
• для интерпретации представления одного типа данных в виде другого типа.

Например, удобно использовать объединения, когда необходимо вещественное число типа float представить в виде совокупности байтов

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
union types
{
  float f;
  unsigned char b[4];
};
int main()
{
  types value;
  printf("N = ");
  scanf("%f", &value.f);
  printf("%f = %x %x %x %x", value.f, value.b[0], value.b[1], value.b[2], value.b[3]);
  getchar();
  getchar();
  return 0;
}

Пример Поменять местами два младших байта во введенном числе

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
  char temp;
  system("chcp 1251");
  system("cls");
  union
  {
    unsigned char p[2];
    unsigned int t;
  } type;
  printf("Введите число : ");
  scanf("%d", &type.t);
  printf("%d = %x шестн.\n", type.t, type.t);
  // Замена байтов
  temp = type.p[0];
  type.p[0] = type.p[1];
  type.p[1] = temp;
  printf("Поменяли местами байты, получили\n");
  printf("%d = %x шестн.\n", type.t, type.t);
  getchar(); getchar();
  return 0;
}

3.9 Битовые поля

Используя структуры, можно упаковать целочисленные компоненты еще более плотно, чем это было сделано с использованием массива.

Набор разрядов целого числа можно разбить на битовые поля, каждое из которых выделяется для определенной переменной. При работе с битовыми полями количество битов, выделяемое для хранения каждого поля отделяется от имени двоеточием