ЛЕКЦИЯ 2. Переменные, типы данных и выражения
1. Идентификаторы
В исходном тексте программ на Си++ используется довольно много английских слов и их сокращений. Все слова (идентификаторы), встречающиеся в программах, можно разделить на три категории:
Служебные слова языка. Например, это слова if, int и else. Назначение этих слов предопределено и его нельзя изменить. Ниже приведен более полный список служебных слов:
-
-
-
asm
|
continue
|
float
|
new
|
signed
|
try
|
auto
|
default
|
for
|
operator
|
sizeof
|
typedef
|
break
|
delete
|
friend
|
private
|
static
|
union
|
case
|
do
|
goto
|
protected
|
struct
|
unsigned
|
catch
|
double
|
if
|
public
|
switch
|
virtual
|
char
|
else
|
inline
|
register
|
template
|
void
|
class
|
enum
|
int
|
return
|
this
|
volatile
|
const
|
extern
|
long
|
short
|
throw
|
while
|
По назначению эти слова можно разбить на отдельные группы (прил. 8.1).
Библиотечные идентификаторы. Назначение этих слов зависит от среды программирования. В случае серьезной необходимости программист может изменить их смысл. Примеры таких слов: cin, cout и sqrt (имя функции извлечения квадратного корня).
Идентификаторы, введенные программистом. Эти слова "создаются" программистом – например, имена переменных (такие, как year_now и another_age в программе 1.5.1).
Идентификатором не может быть произвольная последовательность символов. По правилам Си++, идентификатор начинается с буквы или символа подчеркивания ("_") и состоит только из английских букв, цифр и символов подчеркивания.
2. Типы данных
2.1 Целые числа
Правила Си++ требуют, чтобы в программе у всех переменных был задан тип данных. Тип данных int встречался нам уже неоднократно. Переменные этого типа применяются для хранения целых чисел (integer). Описание переменной, как имеющей тип int, сообщает компилятору, что он должен связать с идентификатором (именем) переменной количество памяти, достаточное для хранения целого числа во время выполнения программы.
Границы диапазона целых чисел, которые можно хранить в переменных типа int, зависят от конкретного компьютера. В Си++ есть еще два целочисленных типа –short int и long int. Они представляют, соответственно, более узкий и более широкий диапазон целых чисел, чем тип int. Добавление к любому из этих типов префикса unsigned означает, что в переменной будут хранится только неотрицательные числа. Например, описание:
unsigned short int year_now, age_now, another_year, another_age;
резервирует память для хранения четырех относительно небольших неотрицательных чисел.
Приведем несколько полезных правил, касающихся записи целочисленных значений в исходном тексте программ.
Нельзя пользоваться десятичной точкой. Значения 26 и 26.0 одинаковы, но "26.0" не является значением типа "int".
Нельзя пользоваться запятыми в качестве разделителей тысяч. Например, число 23,897 следует записывать как "23897".
Целые значения не должны начинаться с незначащего нуля. Он применяется для обозначения устаревших восьмеричных чисел, так что компилятор будет рассматривать значение "011" как число 9 в восьмеричной форме.
2.2 Вещественные числа
Для хранения вещественных чисел применяются типы данных float и double. Смысл знаков "+" и "-" для вещественных типов совпадает с целыми. Последние незначащие нули справа от десятичной точки игнорируются. Поэтому варианты записи "+523.5", "523.5" и "523.500" представляют одно и то же значение. В Си++ также допускается запись в формате с плавающей запятой (в экспоненциальном формате) в виде мантиссы и порядка. Например, 523.5 можно записать в виде "5.235e+02" (т.е. 5.235*10*10), а -0.0034 в виде "-3.4e-03".
В большинстве случаев используется тип double, он обеспечивает более высокую точность, чем float. Максимальную точность и наибольший диапазон чисел достигается с помощью типа long double, но он требует больше памяти (в Visual C++ 10 байт на число), чем double (8 байт).
2.3 Преобразование типов в выражениях
При выполнении вычислений иногда бывает нужно гарантировать, что определенное значение будет рассматриваться как вещественное число, даже если на самом деле это целое. Чаще всего это нужно при делении в арифметических выражениях. Применительно к двум значениям типа int операция деления "/" означает деление нацело, например, 7/2 равно 3. В данном случае, если необходимо получить результат 3.5, то можно просто добавить десятичную точку в записи одного или обоих чисел: "7.0/2", "7/2.0" или "7.0/2.0". Но если и в числителе, и в знаменателе стоят переменные, а не константы, то указанный способ не подходит. Вместо него можно применить явное преобразование типа. Например, значение "7" преобразуется в значение типа double с помощью выражения "double(7)". Поэтому в выражении
answer = double(numerator) / denominator
операция "/" всегда будет рассматриваться компилятором как вещественное деление, даже если "numerator" и "denumerator" являются целыми числами. Для явного преобразования типов можно пользоваться и другими именами типов данных. Например, "int(14.35)" приведет к получению целого числа 14.
2.4 Символьный тип
Для хранения символьных данных в Си++ предназначен тип "char". Переменная типа "char" рассчитана на хранение только одного символа (например, буквы или пробела). В памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел. Соответствие между символами и их кодами определяется таблицей кодировки, которая зависит от компьютера и операционной системы. Почти во всех таблицах кодировки есть прописные и строчные буквы английского алфавита, цифры 0,...,9, и некоторые специальные символы, например, #, £, !, +, - и др. Самой распространенной таблицей кодировки, скорее всего, является таблица символов ASCII.
В тексте программ символьные константы типа "char" надо заключать в одиночные кавычки, иначе компилятор поймет их неправильно и это может привести к ошибке компиляции, или, что еще хуже, к ошибкам времени выполнения. Например, "'A'" является символьной константой, но "A" будет рассматриваться компилятором в качестве имени переменной. Аналогично, "'9'" является символом, а "9" – целочисленной константой.
Т.к. в памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел, то тип "char" на самом деле является подмножеством типа "int". На Си++ разрешается использовать символы в арифметических выражениях. Например, на любом компьютере с таблицей ASCII следующее выражение даст истинное значение (TRUE, или 1):
'9'-'0' == 57-48 == 9
В таблице ASCII кодом символа '9' является десятичное число 57 (в шестнадцатеричной записи 0x39), а ASCII–код символа '0' равен десятичному числу 48 (шестнадцатеричное значение 0x30). Приведенное выражение можно переписать в виде:
57-48 == 0x39-0x30 == 9
Кодами ASCII удобнее пользоваться в шестнадцатеричной форме. При записи шестнадцатеричных чисел в Си++ применяется двухсимвольный префикс "0x".
Переменные типа "char" существенно отличаются от "int" при выполнении ввода данных с клавиатуры и вывода на экран. Рассмотрим следующую программу.
#include
int main()
{
int number;
char character;
cout << "Напечатайте символ и нажмите Enter:\n";
cin >> character;
number = character;
cout << "Вы ввели символ '" << character;
cout << "'.\n";
cout << "В памяти компьютера он хранится в виде числа ";
cout << number << ".\n";
return 0;
}
Программа 2.1.
Программа 2.1 выдает на экран следующие сообщения:
Напечатайте символ и нажмите Enter:
9
Вы ввели символ '9'.
В памяти компьютера он хранится в виде числа 57.
Программу 2.1 можно изменить так, чтобы она печатала всю таблицу символов ASCII. Для этого придется применить "оператор цикла for". "Цикл for" является примером оператора цикла – эти операторы будут рассмотрены подробно в одной из следующих лекций. Оператор for имеет следующий синтаксис:
for (инициализация; условие_повторения; изменение_значений)
{
Оператор1;
...
...
ОператорN;
}
Цикл for выполняется в следующем порядке: (1) Сначала выполняется оператор инициализации. (2) Выполняется проверка, является ли условие_повторения истинным. Если условие ложно, то оператор for завершается. Если условие истинно, то последовательно выполняются операторы тела цикла Оператор1...ОператорN, и затем выполняется оператор изменение_значений. После этого происходит переход на начало шага (2).
Чтобы код символа вывести на экран в шестнадцатеричной форме, надо сначала послать на экран служебный символ-манипулятор. Программа для печати фрагмента таблицы ASCII (от 32-го символа (пробел) до 126-го (символ '~')), будет выглядеть так:
#include
int main()
{
int number;
char character;
for (number = 32; number <= 126; number = number + 1 )
{
character = number;
cout << "Символ '" << character;
cout << "' имеет код ";
cout << dec << number << " (дес.) или ";
cout << hex << number << " (шестнд.).\n";
}
return 0;
}
Программа 2.2.
Программа 2.2 напечатает на экране:
Символ ' ' имеет код 32 (дес.) или 20 (шестнд.).
Символ '!' имеет код 33 (дес.) или 21 (шестнд.).
...
...
Символ '}' имеет код 125 (дес.) или 7D (шестнд.).
Символ '~' имеет код 126 (дес.) или 7E (шестнд.).
2.5 Символьные строки
В большинстве рассмотренных примеров программ для вывода на экран часто используются символьные строки. В Си++ символьные строки заключаются в двойные кавычки. Поэтому в программах часто встречаются операторы вывода вроде:
cout << "' имеет код ";
На самом деле в Си++ строковый тип ("string") не является стандартным типом данных, таким, как, например, "int", "float" или "char". Строки хранятся в памяти в виде символьных массивов, поэтому строки будут рассматриваться позднее, при изучении массивов.
2.6 Типы данных, определяемые пользователем
Вопрос о типах данных, определяемых пользователем, будет обсуждаться намного более подробно в последующих лекциях. Будет показано, как программист может определить собственный тип данных, необходимый для решения конкретной задачи. Средства определения новых типов данных – одна из наиболее мощных возможностей Си++, которые позволяют хранить и обрабатывать в программах на Си++ сложные структуры данных.
|
