Опубликован: 16.09.2005 | Уровень: для всех | Доступ: платный | ВУЗ: Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова
Лекция 8:

Основы языка Си: структура Си-программы, базовые типы и конструирование новых типов, операции и выражения

Типы переменных

При рассмотрении типов переменных в Си и C++ следует различать понятия базового типа и конструкции, позволяющей строить новые типы на основе уже построенных. Базовых типов совсем немного - это целые и вещественные числа, которые могут различаться по диапазону возможных значений (или по длине в байтах) и, в случае языка C++, логический тип. К конструкциям относятся массив, указатель и структура, а также класс в C++.

Базовые типы

В языке Си используются всего два базовых типа: целые и вещественные числа. Кроме того, имеется фиктивный тип void ("пустота"), который применяется либо для функции, не возвращающей никакого значения, либо для описания указателя общего типа (когда неизвестна информация о типе объекта, на который ссылается указатель).

В C++ добавлен логический тип.

Целочисленные типы

Целочисленные типы различаются по длине в байтах и по наличию знака. Их четыре - char, short, int и long. Кроме того, к описанию можно добавлять модификаторы unsigned или signed для беззнаковых (неотрицательных) или знаковых целых чисел.

Тип int

Самый естественный целочисленный тип - это тип int, от слова integer - целое число. Тип int всегда соответствует размеру машинного слова или адреса. Все действия с элементами типа int производятся максимально быстро. Всегда следует выбирать именно тип int, если использование других целочисленных типов не диктуется явно спецификой решаемой задачи. Параметры большинства стандартных функций, работающих с целыми числами или символами, имеют тип int. Целочисленные типы были подробно рассмотрены в "лекции 2" . Подчеркнем еще раз, что целочисленные переменные хранят на самом деле не целые числа, а элементы кольца вычетов по модулю m, где m - степень двойки.

В современных архитектурах элемент типа int занимает 4 байта, т.е. m = 232. Элементы типа int трактуются в Си как числа со знаком. Минимальное отрицательное число равно -231 = -2147483648, максимальное положительное равно 231-1 = 2147483647.

При описании переменной сначала указывается базовый тип, затем - имя переменной или список имен, разделенных запятыми, например,

int x;
int y, z, t;

При описании переменных можно присваивать им начальные значения:

int maxind = 1000;
int a = 5, b = 7;

Кроме типа int, существуют еще три целочисленных типа: char, short и long.

Тип char

Тип char представляет целые числа в диапазоне от -128 до 127. Элементы типа char занимают один байт памяти. Слово " char " является сокращением от character, что в переводе означает "символ". Действительно, традиционно символы представляются их целочисленными кодами, а код символа занимает один байт (см. лекцию 3). Тем не менее, подчеркнем, что элементы типа char - это именно целые числа, с ними можно выполнять все арифметические операции. С математической точки зрения, элементы типа char - это элементы кольца вычетов m = Z256. Стандарт Си не устанавливает, трактуются ли элементы типа char как знаковые или беззнаковые числа, но большинство Си-компиляторов считают char знаковым типом. Примеры описаний переменных типа char:

char c;
char eof = (-1);
char letterA = 'A';

В последнем случае значение переменной " letterA " инициализируется кодом латинской буквы 'A', т.е. целым числом 65. В Си символьные константы записываются в одинарных апострофах и означают коды соответствующих символов в кодировке ASCII. Рассмотрим следующий пример:

char c = 0;
char d = '0';

Здесь переменная c инициализируется нулевым значением, а переменная d - значением 48, поскольку символ '0' имеет код 48.

Типы short и long

Слова short и long означают в Си короткое и длинное целое число со знаком. Стандарт Си не устанавливает конкретных размеров для типов short и long. В самой распространенной в настоящее время 32-разрядной архитектуре переменная типа short занимает 2 байта (диапазон значений - от -32768 до 32767 ), а тип long совпадает с типом int, размер его равен четырем байтам. Примеры описаний:

short s = 30000;
long x = 100000;
int y = 100000;

В 32-разрядной архитектуре переменные x и y имеют один и тот же тип.

Модификатор unsigned

Типы int, short и long представляют целые числа со знаком. Для типа char стандарт Си не устанавливает явно наличие знака, однако большинство компиляторов трактуют элементы типа char как целые числа со знаком в диапазоне от -128 до 127. Если необходимо трактовать целые числа как неотрицательные, или беззнаковые, следует добавить модификатор unsigned при описании переменных. Примеры:

unsigned char c = 255;
unsigned short s = 65535;
unsigned int i = 1000000000;
unsigned j = 1;

При описании типа " unsigned int " слово " int " можно опускать, что и сделано в последнем примере.

Следует по возможности избегать беззнаковых типов, поскольку арифметика беззнаковых чисел не на всех компьютерах реализована одинаково и из-за этого при переносе программы с одной платформы на другую могут возникнуть проблемы. По этой причине в языке Java беззнаковые числа запрещены.

Имеется также модификатор signed (знаковый). Его имеет смысл использовать на тех платформах, в которых тип char является беззнаковым. Пример описания:

signed char d = (-1);
Вещественные типы

Вещественных типов два: длинное вещественное число double (переводится как "двойная точность") и короткое вещественное число float (переводится как "плавающее"). Вещественные типы были подробно рассмотрены в разделе 1.4.2. Вещественное число типа double занимает 8 байтов, типа float - 4 байта.

Тип double является основным для компьютера. Тип float - это, скорее, атавизм, оставшийся от ранних версий языка Си. Компьютер умеет производить арифметические действия только с элементами типа double, элементы типа float приходится сначала преобразовывать к double. Точность, которую обеспечивает тип float, низка и не достаточна для большинства практических задач. Все стандартные функции математической библиотеки работают только с типом double. Рекомендуем вам никогда не использовать тип float!

Примеры описаний вещественных переменных:

double x, y, z;
double a = 1.5, b = 1e+6, c = 1.5e-3;

В последних двух случаях использовалось задание вещественных констант в экспоненциальной форме (см. раздел 1.4.2).

Логический тип

В языке Си специального логического типа нет, вместо него используются переменные целого типа. Значению "истина" соответствует любое ненулевое целое число, значению "ложь" - ноль. Например, в Си допустим такой фрагмент программы:

int b;
double s;
. . .
if (b) {
    s = 1.0;
}

Здесь целочисленная переменная b используется в качестве условного выражения в операторе if ("если"). Если значение b отлично от нуля, то выполняется тело оператора if, т.е. переменной s присваивается значение 1.0 ; если значение b равно нулю, то тело оператора if не выполняется.

На самом деле, приведенный пример представляет собой дурной стиль программирования. Гораздо яснее выглядит следующий фрагмент, эквивалентный приведенному выше:

if (b != 0) {
    s = 1.0;
}

В более строгом языке Java второй фрагмент корректен, а первый нет.

Язык C++ вводит логический тип bool в явном виде (отметим, что этот тип появился в C++ далеко не сразу!). Переменные типа bool принимают два значения: false и true (ложь и истина). Слова false и true являются ключевыми словами языка C++.

Примеры описания логических переменных в C++:

bool a, b;
bool c = false, d = true;
Оператор sizeof

Переменная одного и того же типа на разных платформах может занимать различное число байтов памяти. Язык Си предоставляет программисту возможность получить размер элемента данного типа или размер переменной в байтах, для этого служит оператор sizeof. Аргумент sizeof указывается в круглых скобках, он может быть типом или переменной. Рассмотрим несколько примеров. Пусть определены следующие переменные:

int i; char c; short s; long l;
double d; float f; bool b;

Тогда приведенные ниже выражения в 32-разрядной архитектуре имеют следующие значения:

размер переменной размер типа значение
sizeof(i) sizeof(int) 4
sizeof(c) sizeof(char) 1
sizeof(s) sizeof(short) 2
sizeof(l) sizeof(long) 4
sizeof(d) sizeof(double) 8
sizeof(f) sizeof(float) 4
sizeof(b) sizeof(bool) 1
Тип void

Слово void означает "пустота". Тип void в Си обозначает отсутствие чего-либо там, где обычно предполагается описание типа. Например, функция, не возвращающая никакого значения, в Си описывается как возвращающая значение типа void:

void f(int x);

Другое применение ключевого слова void состоит в описании указателя общего типа, когда заранее не известен тип объекта, на который он будет ссылаться.

Натела Кузнецова
Натела Кузнецова

Уважаемые сообучающиеся, скиньте, пожалуйста,ссылку на корректные фалы для установки Traffic. Заранее благодарна

Дарья Федотова
Дарья Федотова
Денис Шестериков
Денис Шестериков
Россия
Сергей Мамойленко
Сергей Мамойленко
Россия, Московский государственный институт стали и сплавов (Технологический университет), 2000