Переменные. Типы данных Типы данных в си

Типы данных

Типы данных имеют особенное значение в C#, поскольку это строго типизированный язык. Это означает, что все операции подвергаются строгому контролю со стороны компилятора на соответствие типов, причем недопустимые операции не компилируются. Следовательно, строгий контроль типов позволяет исключить ошибки и повысить надежность программ. Для обеспечения контроля типов все переменные, выражения и значения должны принадлежать к определенному типу. Такого понятия, как "бестиповая" переменная, в данном языке программирования вообще не существует. Более того, тип значения определяет те операции, которые разрешается выполнять над ним. Операция, разрешенная для одного типа данных, может оказаться недопустимой для другого.

В C# имеются две общие категории встроенных типов данных: типы значений и ссылочные типы . Они отличаются по содержимому переменной. Концептуально разница между ними состоит в том, что тип значения (value type) хранит данные непосредственно, в то время как ссылочный тип (reference type) хранит ссылку на значение.

Эти типы сохраняются в разных местах памяти: типы значений сохраняются в области, известной как стек , а ссылочные типы - в области, называемой управляемой кучей .

Давайте разберем типы значений.

Целочисленные типы

В C# определены девять целочисленных типов: char, byte, sbyte, short, ushort, int, uint, long и ulong . Но тип char применяется, главным образом, для представления символов и поэтому рассматривается отдельно. Остальные восемь целочисленных типов предназначены для числовых расчетов. Ниже представлены их диапазон представления чисел и разрядность в битах:

Как следует из приведенной выше таблицы, в C# определены оба варианта различных целочисленных типов: со знаком и без знака. Целочисленные типы со знаком отличаются от аналогичных типов без знака способом интерпретации старшего разряда целого числа. Так, если в программе указано целочисленное значение со знаком, то компилятор C# сгенерирует код, в котором старший разряд целого числа используется в качестве флага знака. Число считается положительным, если флаг знака равен 0, и отрицательным, если он равен 1.

Отрицательные числа практически всегда представляются методом дополнения до двух, в соответствии с которым все двоичные разряды отрицательного числа сначала инвертируются, а затем к этому числу добавляется 1.

Вероятно, самым распространенным в программировании целочисленным типом является тип int . Переменные типа int нередко используются для управления циклами, индексирования массивов и математических расчетов общего назначения. Когда же требуется целочисленное значение с большим диапазоном представления чисел, чем у типа int, то для этой цели имеется целый ряд других целочисленных типов.

Так, если значение нужно сохранить без знака, то для него можно выбрать тип uint , для больших значений со знаком - тип long , а для больших значений без знака - тип ulong . В качестве примера ниже приведена программа, вычисляющая расстояние от Земли до Солнца в сантиметрах. Для хранения столь большого значения в ней используется переменная типа long:

Using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace ConsoleApplication1 { class Program { static void Main(string args) { long result; const long km = 149800000; // расстояние в км. result = km * 1000 * 100; Console.WriteLine(result); Console.ReadLine(); } } }

Всем целочисленным переменным значения могут присваиваться в десятичной или шестнадцатеричной системе обозначений. В последнем случае требуется префикс 0x:

Long x = 0x12ab;

Если возникает какая-то неопределенность относительно того, имеет ли целое значение тип int, uint, long или ulong, то по умолчанию принимается int. Чтобы явно специфицировать, какой другой целочисленный тип должно иметь значение, к числу можно добавлять следующие символы:

Uint ui = 1234U; long l = 1234L; ulong ul = 1234UL;

U и L можно также указывать в нижнем регистре, хотя строчную L легко зрительно спутать с цифрой 1 (единица).

Типы с плавающей точкой

Типы с плавающей точкой позволяют представлять числа с дробной частью. В C# имеются две разновидности типов данных с плавающей точкой: float и double . Они представляют числовые значения с одинарной и двойной точностью соответственно. Так, разрядность типа float составляет 32 бита, что приближенно соответствует диапазону представления чисел от 5E-45 до 3,4E+38. А разрядность типа double составляет 64 бита, что приближенно соответствует диапазону представления чисел от 5E-324 до 1,7Е+308.

Тип данных float предназначен для меньших значений с плавающей точкой, для которых требуется меньшая точность. Тип данных double больше, чем float, и предлагает более высокую степень точности (15 разрядов).

Если нецелочисленное значение жестко кодируется в исходном тексте (например, 12.3), то обычно компилятор предполагает, что подразумевается значение типа double. Если значение необходимо специфицировать как float, потребуется добавить к нему символ F (или f):

Float f = 12.3F;

Десятичный тип данных

Для представления чисел с плавающей точкой высокой точности предусмотрен также десятичный тип decimal , который предназначен для применения в финансовых расчетах. Этот тип имеет разрядность 128 бит для представления числовых значений в пределах от 1Е-28 до 7,9Е+28. Вам, вероятно, известно, что для обычных арифметических вычислений с плавающей точкой характерны ошибки округления десятичных значений. Эти ошибки исключаются при использовании типа decimal, который позволяет представить числа с точностью до 28 (а иногда и 29) десятичных разрядов. Благодаря тому что этот тип данных способен представлять десятичные значения без ошибок округления, он особенно удобен для расчетов, связанных с финансами:

Using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace ConsoleApplication1 { class Program { static void Main(string args) { // *** Расчет стоимости капиталовложения с *** // *** фиксированной нормой прибыли*** decimal money, percent; int i; const byte years = 15; money = 1000.0m; percent = 0.045m; for (i = 1; i

Результатом работы данной программы будет:

Символы

В C# символы представлены не 8-разрядным кодом, как во многих других языках программирования, например С++ , а 16-разрядным кодом, который называется юникодом (Unicode) . В юникоде набор символов представлен настолько широко, что он охватывает символы практически из всех естественных языков на свете. Если для многих естественных языков, в том числе английского, французского и немецкого, характерны относительно небольшие алфавиты, то в ряде других языков, например китайском, употребляются довольно обширные наборы символов, которые нельзя представить 8-разрядным кодом. Для преодоления этого ограничения в C# определен тип char , представляющий 16-разрядные значения без знака в пределах от 0 до 65 535. При этом стандартный набор символов в 8-разрядном коде ASCII является подмножеством юникода в пределах от 0 до 127. Следовательно, символы в коде ASCII по-прежнему остаются действительными в C#.

Последнее обновление: 13.11.2017

Как и во многих языках программирования, в C# есть своя система типов данных, которая используется для создания переменных. Тип данных определяет внутреннее представление данных, множество значений, которые может принимать объект, а также допустимые действия, которые можно применять над объектом.

В языке C# есть следующие примитивные типы данных:

bool : хранит значение true или false (логические литералы). Представлен системным типом System.Boolean

Bool alive = true; bool isDead = false;

byte : хранит целое число от 0 до 255 и занимает 1 байт. Представлен системным типом System.Byte

Byte bit1 = 1; byte bit2 = 102;

sbyte : хранит целое число от -128 до 127 и занимает 1 байт. Представлен системным типом System.SByte

Sbyte bit1 = -101; sbyte bit2 = 102;

short : хранит целое число от -32768 до 32767 и занимает 2 байта. Представлен системным типом System.Int16

Short n1 = 1; short n2 = 102;

ushort : хранит целое число от 0 до 65535 и занимает 2 байта. Представлен системным типом System.UInt16

Ushort n1 = 1; ushort n2 = 102;

int : хранит целое число от -2147483648 до 2147483647 и занимает 4 байта. Представлен системным типом System.Int32 . Все целочисленные литералы по умолчанию представляют значения типа int:

Int a = 10; int b = 0b101; // бинарная форма b =5 int c = 0xFF; // шестнадцатеричная форма c = 255

uint : хранит целое число от 0 до 4294967295 и занимает 4 байта. Представлен системным типом System.UInt32

Uint a = 10; uint b = 0b101; uint c = 0xFF;

long : хранит целое число от –9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807 и занимает 8 байт. Представлен системным типом System.Int64

Long a = -10; long b = 0b101; long c = 0xFF;

ulong : хранит целое число от 0 до 18 446 744 073 709 551 615 и занимает 8 байт. Представлен системным типом System.UInt64

Ulong a = 10; ulong b = 0b101; ulong c = 0xFF;

float : хранит число с плавающей точкой от -3.4*10 38 до 3.4*10 38 и занимает 4 байта. Представлен системным типом System.Single

double : хранит число с плавающей точкой от ±5.0*10 -324 до ±1.7*10 308 и занимает 8 байта. Представлен системным типом System.Double

decimal : хранит десятичное дробное число. Если употребляется без десятичной запятой, имеет значение от ±1.0*10 -28 до ±7.9228*10 28 , может хранить 28 знаков после запятой и занимает 16 байт. Представлен системным типом System.Decimal

char : хранит одиночный символ в кодировке Unicode и занимает 2 байта. Представлен системным типом System.Char . Этому типу соответствуют символьные литералы:

Char a = "A"; char b = "\x5A"; char c = "\u0420";

string : хранит набор символов Unicode. Представлен системным типом System.String . Этому типу соответствуют символьные литералы.

String hello = "Hello"; string word = "world";

object : может хранить значение любого типа данных и занимает 4 байта на 32-разрядной платформе и 8 байт на 64-разрядной платформе. Представлен системным типом System.Object , который является базовым для всех других типов и классов.NET.

Object a = 22; object b = 3.14; object c = "hello code";

Например, определим несколько переменных разных типов и выведем их значения на консоль:

Using System; namespace HelloApp { class Program { static void Main(string args) { string name = "Tom"; int age = 33; bool isEmployed = false; double weight = 78.65; Console.WriteLine($"Имя: {name}"); Console.WriteLine($"Возраст: {age}"); Console.WriteLine($"Вес: {weight}"); Console.WriteLine($"Работает: {isEmployed}"); } } }

Для вывода данных на консоль здесь применяется интерполяция: перед строкой ставится знак $ и после этого мы можем вводить в строку в фигурных скобках значения переменных. Консольный вывод программы:

Имя: Tom Возраст: 33 Вес: 78,65 Работает: False

Использование суффиксов

При присвоении значений надо иметь в виду следующую тонкость: все вещественные литералы рассматриваются как значения типа double . И чтобы указать, что дробное число представляет тип float или тип decimal , необходимо к литералу добавлять суффикс: F/f - для float и M/m - для decimal.

Подобным образом все целочисленные литералы рассматриваются как значения типа int . Чтобы явным образом указать, что целочисленный литерал представляет значение типа uint, надо использовать суффикс U/u , для типа long - суффикс L/l , а для типа ulong - суффикс UL/ul :

Uint a = 10U; long b = 20L; ulong c = 30UL;

Использование системных типов

Выше при перечислении всех базовых типов данных для каждого упоминался системный тип. Потому что название встроенного типа по сути представляет собой сокращенное обозначение системного типа. Например, следующие переменные будут эквивалентны по типу:

Int a = 4; System.Int32 b = 4;

Неявная типизация

Ранее мы явным образом указывали тип переменных, например, int x; . И компилятор при запуске уже знал, что x хранит целочисленное значение.

Однако мы можем использовать и модель неявной типизации:

Var hello = "Hell to World"; var c = 20; Console.WriteLine(c.GetType().ToString()); Console.WriteLine(hello.GetType().ToString());

Для неявной типизации вместо названия типа данных используется ключевое слово var . Затем уже при компиляции компилятор сам выводит тип данных исходя из присвоенного значения. В примере выше использовалось выражение Console.WriteLine(c.GetType().ToString()); , которое позволяет нам узнать выведенный тип переменной с. Так как по умолчанию все целочисленные значения рассматриваются как значения типа int , то поэтому в итоге переменная c будет иметь тип int или System.Int32

Эти переменные подобны обычным, однако они имеют некоторые ограничения.

Во-первых, мы не можем сначала объявить неявно типизируемую переменную, а затем инициализировать:

// этот код работает int a; a = 20; // этот код не работает var c; c= 20;

Во-вторых, мы не можем указать в качестве значения неявно типизируемой переменной null:

// этот код не работает var c=null;

Так как значение null, то компилятор не сможет вывести тип данных.

double или decimal

Из выше перечисленного списка типов данных очевидно, что если мы хотим использовать в программе числа до 256, то для их хранения мы можем использоват переменные типа byte . При использовании больших значений мы можем взять тип short, int, long. То же самое для дробных чисел - для обычных дробных чисел можно взять тип float, для очень больших дробных чисел - тип double. Тип decimal здесь стоит особняком в том плане, что несмотря на большую разрядность по сравнению с типом double, тип double может хранить большее значение. Однако значение decimal может содержать до 28 знаков после запятой, тогда как значение типа double - 15-16 знаков после запятой.

Decimal чаще находит применение в финансовых вычислениях, тогда как double - в математических операциях. Общие различия между этими двумя типами можно выразить следующей таблицей.

В данном разделе будут рассмотрены основные типы данных в С++, эти типы данных ещё называются встроенными. Язык программирования С++ является расширяемым языком программирования. Понятие расширяемый означает то, что кроме встроенных типов данных, можно создавать свои типы данных. Поэтому в С++ существует огромное количество типов данных. Мы будем изучать только основные из них.

В таблице 1 представлены основные типы данных в С++. Вся таблица делится на три столбца. В первом столбце указывается зарезервированное слово, которое будет определять, каждое свой, тип данных. Во втором столбце указывается количество байт, которое отводится под переменную с соответствующим типом данных. В третьем столбце показан диапазон допустимых значений. Обратите внимание на то, что в таблице все типы данных расположены от меньшего к большему.

Тип данных bool

Первый в таблице — это тип данных bool — целочисленный тип данных, так как диапазон допустимых значений — целые числа от 0 до 255. Но как Вы уже заметили, в круглых скобочках написано — логический тип данных, и это тоже верно. Так как bool используется исключительно для хранения результатов логических выражений. У логического выражения может быть один из двух результатов true или false . true — если логическое выражение истинно, false — если логическое выражение ложно.

Но так как диапазон допустимых значений типа данных bool от 0 до 255, то необходимо было как-то сопоставить данный диапазон с определёнными в языке программирования логическими константами true и false . Таким образом, константе true эквивалентны все числа от 1 до 255 включительно, тогда как константе false эквивалентно только одно целое число — 0. Рассмотрим программу с использованием типа данных bool .

// data_type.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include using namespace std; int main(int argc, char* argv) { bool boolean = 25; // переменная типа bool с именем boolean if (boolean) // условие оператора if cout << "true = " << boolean << endl; // выполнится в случае истинности условия else cout << "false = " << boolean << endl; // выполнится в случае, если условие ложно system("pause"); return 0; }

В строке 9 объявлена переменная типа bool , которая инициализирована значением 25. Теоретически после строки 9 , в переменной boolean должно содержаться число 25, но на самом деле в этой переменной содержится число 1. Как я уже говорил, число 0 — это ложное значение, число 1 — это истинное значение. Суть в том, что в переменной типа bool могут содержаться два значения — 0 (ложь) или 1 (истина). Тогда как под тип данных bool отводится целый байт, а это значит, что переменная типа bool может содержать числа от 0 до 255. Для определения ложного и истинного значений необходимо всего два значения 0 и 1. Возникает вопрос: «Для чего остальные 253 значения?».

Исходя из этой ситуации, договорились использовать числа от 2 до 255 как эквивалент числу 1, то есть истина. Вот именно по этому в переменной boolean содержится число 25 а не 1. В строках 10 -13 объявлен , который передает управление оператору в строке 11 , если условие истинно, и оператору в строке 13 , если условие ложно. Результат работы программы смотреть на рисунке 1.

True = 1 Для продолжения нажмите любую клавишу. . .

Рисунок 1 — Тип данных bool

Тип данных char

Тип данных char — это целочисленный тип данных, который используется для представления символов. То есть, каждому символу соответствует определённое число из диапазона . Тип данных char также ещё называют символьным типом данных, так как графическое представление символов в С++ возможно благодаря char . Для представления символов в C++ типу данных char отводится один байт, в одном байте — 8 бит, тогда возведем двойку в степень 8 и получим значение 256 — количество символов, которое можно закодировать. Таким образом, используя тип данных char можно отобразить любой из 256 символов. Все закодированные символы представлены в .

ASCII (от англ. American Standard Code for Information Interchange) - американский стандартный код для обмена информацией.

Рассмотрим программу с использованием типа данных char .

// symbols.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include using namespace std; int main(int argc, char* argv) { char symbol = "a"; // объявление переменной типа char и инициализация её символом "a" cout << "symbol = " << symbol << endl; // печать символа, содержащегося в переменной symbol char string = "сайт"; // объявление символьного массива (строки) cout << "string = " << string << endl; // печать строки system("pause"); return 0; }

Итак, в строке 9 объявлена переменная с именем symbol , ей присвоено значение символа "a" (ASCII код ). В строке 10 оператор cout печатает символ, содержащийся в переменной symbol . В строке 11 объявлен строковый массив с именем string , причём размер массива задан неявно. В строковый массив сохранена строка "сайт" . Обратите внимание на то, что, когда мы сохраняли символ в переменную типа char , то после знака равно мы ставили одинарные кавычки, в которых и записывали символ. При инициализации строкового массива некоторой строкой, после знака равно ставятся двойные кавычки, в которых и записывается некоторая строка. Как и обычный символ, строки выводятся с помощью оператора cout , строка 12 . Результат работы программы показан на рисунке 2.

Symbol = a string = сайт Для продолжения нажмите любую клавишу. . .

Рисунок 2 — Тип данных char

Целочисленные типы данных

Целочисленные типы данных используются для представления чисел. В таблице 1 их аж шесть штук: short int , unsigned short int , int , unsigned int , long int , unsigned long int . Все они имеют свой собственный размер занимаемой памяти и диапазоном принимаемых значений. В зависимости от компилятора, размер занимаемой памяти и диапазон принимаемых значений могут изменяться. В таблице 1 все диапазоны принимаемых значений и размеры занимаемой памяти взяты для компилятора MVS2010. Причём все типы данных в таблице 1 расположены в порядке возрастания размера занимаемой памяти и диапазона принимаемых значений. Диапазон принимаемых значений, так или иначе, зависит от размера занимаемой памяти. Соответственно, чем больше размер занимаемой памяти, тем больше диапазон принимаемых значений. Также диапазон принимаемых значений меняется в случае, если тип данных объявляется с приставкой unsigned — без знака. Приставка unsigned говорит о том, что тип данных не может хранить знаковые значения, тогда и диапазон положительных значений увеличивается в два раза, например, типы данных short int и unsigned short int .

Приставки целочисленных типов данных:

short — приставка укорачивает тип данных, к которому применяется, путём уменьшения размера занимаемой памяти;

long — приставка удлиняет тип данных, к которому применяется, путём увеличения размера занимаемой памяти;

unsigned (без знака)— приставка увеличивает диапазон положительных значений в два раза, при этом диапазон отрицательных значений в таком типе данных храниться не может.

Так, что, по сути, мы имеем один целочисленный тип для представления целых чисел — это тип данных int . Благодаря приставкам short , long , unsigned появляется некоторое разнообразие типов данных int , различающихся размером занимаемой памяти и (или) диапазоном принимаемых значений.

Типы данных с плавающей точкой

В С++ существуют два типа данных с плавающей точкой: float и double . Типы данных с плавающей точкой предназначены для хранения чисел с плавающей точкой. Типы данных float и double могут хранить как положительные, так и отрицательные числа с плавающей точкой. У типа данных float размер занимаемой памяти в два раза меньше, чем у типа данных double , а значит и диапазон принимаемых значений тоже меньше. Если тип данных float объявить с приставкой long , то диапазон принимаемых значений станет равен диапазону принимаемых значений типа данных double . В основном, типы данных с плавающей точкой нужны для решения задач с высокой точностью вычислений, например, операции с деньгами.

Итак, мы рассмотрели главные моменты, касающиеся основных типов данных в С++. Осталось только показать, откуда взялись все эти диапазоны принимаемых значений и размеры занимаемой памяти. А для этого разработаем программу, которая будет вычислять основные характеристики всех, выше рассмотренных, типов данных.

// data_types.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include // библиотека манипулирования вводом/выводом #include // заголовочный файл математических функций #include using namespace std; int main(int argc, char* argv) { cout << " data type " << "byte" << " " << " max value " << endl // заголовки столбцов << "bool = " << sizeof(bool) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных bool*/ << (pow(2,sizeof(bool) * 8.0) - 1) << endl << "char = " << sizeof(char) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных char*/ << (pow(2,sizeof(char) * 8.0) - 1) << endl << "short int = " << sizeof(short int) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных short int*/ << (pow(2,sizeof(short int) * 8.0 - 1) - 1) << endl << "unsigned short int = " << sizeof(unsigned short int) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных unsigned short int*/ << (pow(2,sizeof(unsigned short int) * 8.0) - 1) << endl << "int = " << sizeof(int) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных int*/ << (pow(2,sizeof(int) * 8.0 - 1) - 1) << endl << "unsigned int = " << sizeof(unsigned int) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных unsigned int*/ << (pow(2,sizeof(unsigned int) * 8.0) - 1) << endl << "long int = " << sizeof(long int) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных long int*/ << (pow(2,sizeof(long int) * 8.0 - 1) - 1) << endl << "unsigned long int = " << sizeof(unsigned long int) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных undigned long int*/ << (pow(2,sizeof(unsigned long int) * 8.0) - 1) << endl << "float = " << sizeof(float) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных float*/ << (pow(2,sizeof(float) * 8.0 - 1) - 1) << endl << "double = " << sizeof(double) << " " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных double*/ << (pow(2,sizeof(double) * 8.0 - 1) - 1) << endl; system("pause"); return 0; }

Данная программа выложена для того, чтобы Вы смогли просмотреть характеристики типов данных в своей системе. Не стоит разбираться в коде, так как в программе используются управляющие операторы, которые Вам, вероятнее всего, ещё не известны. Для поверхностного ознакомления с кодом программы, ниже поясню некоторые моменты. Оператор sizeof() вычисляет количество байт, отводимое под тип данных или переменную. Функция pow(x,y) возводит значение х в степень y , данная функция доступна из заголовочного файла . Манипуляторы fixed и setprecision() доступны из заголовочного файла . Первый — fixed , передаёт в поток вывода значения в фиксированной форме. Манипулятор setprecision(n) отображает n знаков после запятой. Максимальное значение некоторого типа данных вычисляется по такой формуле:

Max_val_type = 2^(b * 8 - 1) - 1; // для типов данных с отрицательными и положительными числами // где, b - количество байт выделяемое в памяти под переменную с таким типом данных // умножаем на 8, так как в одном байте 8 бит // вычитаем 1 в скобочках, так как диапазон чисел надо разделить надвое для положительных и отрицательных значений // вычитаем 1 в конце, так как диапазон чисел начинается с нуля // типы данных с приставкой unsigned max_val_type = 2^(b * 8) - 1; // для типов данных только с положительными числами // пояснения к формуле аналогичные, только в скобочка не вычитается единица

Пример работы программы можно увидеть на рисунке 3. В первом столбце показаны основные типы данных в С++, во втором столбце размер памяти, отводимый под каждый тип данных и в третьем столбце — максимальное значение, которое может содержать соответствующий тип данных. Минимальное значение находится аналогично максимальному. В типах данных с приставкой unsigned минимальное значение равно 0.

Data type byte max value bool = 1 255.00 char = 1 255.00 short int = 2 32767.00 unsigned short int = 2 65535.00 int = 4 2147483647.00 unsigned int = 4 4294967295.00 long int = 4 2147483647.00 unsigned long int = 4 4294967295.00 float = 4 2147483647.00 double = 8 9223372036854775808.00 Для продолжения нажмите любую клавишу. . .

Рисунок 3 — Типы данных С++

Если, например, переменной типа short int присвоить значение 33000, то произойдет переполнение разрядной сетки, так как максимальное значение в переменной типа short int это 32767. То есть в переменной типа short int сохранится какое-то другое значение, скорее всего будет отрицательным. Раз уж мы затронули тип данных int ,стоит отметить, что можно опускать ключевое слово int и писать, например, просто short . Компилятор будет интерпретировать такую запись как short int . Тоже самое относится и к приставкам long и unsigned . Например:

// сокращённая запись типа данных int short a1; // тоже самое, что и short int long a1; // тоже самое, что и long int unsigned a1; // тоже самое, что и unsigned int unsigned short a1; // тоже самое, что и unsigned short int

В этом уроке мы рассмотрим целочисленные типы данных, их диапазоны значений, деление, а также переполнение: что это такое и примеры.

Целочисленные типы данных

Целочисленный тип данных - это тип, переменные которого могут содержать только целые числа (без дробной части, например: -2, -1, 0, 1, 2). В C++ есть пять основных целочисленных типов, доступных для использования:

Примечание : Тип char — это особый случай, он является как целочисленным, так и символьным типом данных. Об этом детальнее мы поговорим в одном из следующих уроков.

Основным различием между целочисленными типами выше является их , чем он больше, тем больше значений сможет хранить переменная этого типа.

Определение целочисленных переменных

Происходит следующим образом:

char c; short int si; // допустимо short s; // предпочтительнее int i; long int li; // допустимо long l; // предпочтительнее long long int lli; // допустимо long long ll; // предпочтительнее

В то время как полные названия short int , long int и long long int могут использоваться, их сокращённые версии (без int) более предпочтительны для использования. К тому же постоянное добавление int затрудняет чтение кода (легко спутать с переменной).

Диапазоны значений и знак целочисленных типов данных

Как вы уже знаете из предыдущего урока, переменная с n-ным количеством бит может хранить 2 n возможных значений. Но что это за значения? Те, которые находятся в диапазоне. Диапазон - это значения от и до, которые может хранить определённый тип данных. Диапазон целочисленной переменной определяется двумя факторами: её размером (в битах) и её знаком (который может быть signed или unsigned ).

Целочисленный тип signed (со знаком ) означает, что переменная может содержать как положительные, так и отрицательные числа. Чтобы объявить переменную как signed, используйте ключевое слово signed:

signed char c; signed short s; signed int i; signed long l; signed long long ll;

По умолчанию, ключевое слово signed пишется перед типом данных.

1-байтовая целочисленная переменная со знаком (signed) имеет диапазон значений от -128 до 127. Любое значение от -128 до 127 (включительно) может храниться в ней безопасно.

В некоторых случаях мы можем заранее знать, что отрицательные числа в программе использоваться не будут. Это очень часто встречается при использовании переменных для хранения количества или размера чего-либо (например, ваш рост или вес не может быть отрицательным).

Целочисленный тип unsigned (без знака ) может содержать только положительные числа. Чтобы объявить переменную как unsigned , используйте ключевое слово unsigned:

unsigned char c; unsigned short s; unsigned int i; unsigned long l; unsigned long long ll;

1-байтовая целочисленная переменная без знака (unsigned) имеет диапазон значений от 0 до 255.

Обратите внимание, объявление переменной как unsigned означает, что она не сможет содержать отрицательные числа (только положительные).

Теперь, когда вы поняли разницу между signed и unsigned, давайте рассмотрим диапазоны значений разных типов данных:

Для математиков : переменная signed с n-ным количеством бит имеет диапазон от -(2 n-1) до 2 n-1 -1. Переменная unsigned с n-ным количеством бит имеет диапазон от 0 до (2 n)-1. Для нематематиков: используем таблицу 🙂

Начинающие программисты иногда путаются между signed и unsigned переменными. Но есть простой способ запомнить их различия. Чем отличается отрицательное число от положительного? Правильно! Минусом спереди. Если минуса нет, значит число — положительное. Следовательно, целочисленный тип со знаком (signed) означает, что минус может присутствовать, т.е. числа могут быть как положительными, так и отрицательными. Целочисленный тип без знака (unsigned) означает, что минус спереди полностью отсутствует, т.е. числа могут быть только положительными.

Что используется по умолчанию: signed или unsigned?

Так что же произойдёт, если мы объявим переменную без указания signed или unsigned?

Все целочисленные типы данных, кроме char, являются signed по умолчанию. Тип char может быть как signed, так и unsigned (но, обычно, signed).

В большинстве случаев ключевое слово signed не пишется (оно и так используется по умолчанию), за исключением типа char (здесь лучше уточнить).

Программисты, как правило, избегают использования целочисленных типов unsigned, если в этом нет особой надобности, так как с переменными unsigned ошибок, по статистике, возникает больше, нежели с переменными signed.

Правило: Используйте целочисленные типы signed, вместо unsigned .

Переполнение

Вопрос: «Что произойдёт, если мы попытаемся использовать значение, которое находится вне диапазона значений определённого типа данных?». Ответ: «Переполнение».

Переполнение (англ. «overflow» ) случается при потере бит из-за того, что переменной не было выделено достаточно памяти для их хранения.

Примеры переполнения

Рассмотрим переменную unsigned, которая состоит из 4 битов. Любое из двоичных чисел, перечисленных в таблице выше, поместиться внутри этой переменной.

«Но что произойдёт, если мы попытаемся присвоить значение, которое занимает больше 4 битов?». Правильно! Переполнение. Наша переменная будет хранить только 4 наименее значимых (те, что справа) бита, все остальные — потеряются.

Например, если мы попытаемся поместить число 21 в нашу 4-битную переменную:

Число 21 занимает 5 бит (10101). 4 бита справа (0101) поместятся в переменную, а крайний левый бит (1) просто потеряется. Т.е. наша переменная будет содержать 0101, что равно 101 (нуль спереди не считается), а это уже число 5, а не 21.

Примечание : О конвертации чисел из двоичной системы в десятичную и наоборот будет отдельный урок, где мы всё детально рассмотрим и обсудим.

Теперь рассмотрим пример в коде (тип short занимает 16 бит):

#include int main() { unsigned short x = 65535; // наибольшее значение, которое может хранить 16-битная unsigned переменная std::cout << "x was: " << x << std::endl; x = x + 1; // 65536 - это число больше максимально допустимого числа из диапазона допустимых значений. Следовательно, произойдёт переполнение, так как переменнная x не может хранить 17 бит std::cout << "x is now: " << x << std::endl; return 0; }

x was: 65535
x is now: 0

Что случилось? Произошло переполнение, так как мы попытались впихнуть невпихуемое в переменную x .

Для тех, кто хочет знать больше: Число 65 535 в двоичной системе счисления представлено как 1111 1111 1111 1111. 65 535 - это наибольшее число, которое может хранить 2-байтовая (16 бит) целочисленная переменная без знака, так как это число использует все 16 бит. Когда мы добавляем 1, то получаем число 65 536. Число 65 536 представлено в двоичной системе как 1 0000 0000 0000 0000, и занимает 17 бит! Следовательно, самый главный бит (которым является 1) теряется, а все 16 бит справа — остаются. Комбинация 0000 0000 0000 0000 соответствует десятичному 0, что и является нашим результатом.

Аналогичным образом, мы получим переполнение, использовав число, меньше минимального из диапазона допустимых значений:

#include int main() { unsigned short x = 0; // наименьшее значение, которое 2-байтовая unsigned переменная может хранить std::cout << "x was: " << x << std::endl; x = x - 1; // переполнение! std::cout << "x is now: " << x << std::endl; return 0; }

Результат выполнения программы выше:

x was: 0
x is now: 65535

Переполнение приводит к потере информации, а это никогда не приветствуется. Если есть хоть малейшее подозрение или предположение, что значением переменной может быть число, которое находится вне диапазона допустимых значений используемого типа данных - используйте тип данных побольше!

Все данные в языке Си имеют свой тип. Переменные определенных типов занимают в памяти какое-то место, разное в зависимости от типа. В Си нет четкого закрепления количества памяти за определенными типами. Это отдано на реализацию конкретного компилятора под конкретную платформу. Например, переменная типа int в одном компиляторе может занимать в памяти 16 бит, в другом — 32 бита, в третьем — 8 бит. Все определяет конкретный компилятор. Правда, все стремятся к универсализации, и в основном в большинстве компиляторов тип int , например, занимает 2 байта, а тип char — один.

Я в последнее время немного затупил, не мог вспомнить, сколько байт занимает тип double в AVR-GCC . Обычно при программировании контроллеров работаешь с целочисленными типами, типа int и char , а к типам с плавающей точкой прибегаешь не часто, в связи с их ресурсоемкостью.

Поэтому, на будущее, оставлю себе здесь памятку с указанием размеров занимаемой памяти типами данных для компилятора AVR-GCC и диапазон изменения переменных этого типа.

Типы данных в языке Си для компилятора AVR-GCC

Реализация типа double в AVR-GCC отступает от стандарта. По стандарту double занимает 64 бита. В AVR-GCC переменная этого типа занимает 32 бита, и соответственно, она эквивалентна переменной с типом float !

В дополнение к этому, в библиотеках AVR-GCC введено несколько производных от стандартных типов. Они описаны в файле stdint.h . Сделано это, наверно, для улучшения наглядности и уменьшения текста программ (ускорения их написания:)). Вот табличка соответствия:

Производные типы от стандартных в языке Си для компилятора AVR-GCC

Тип Void

В языке Си есть еще один тип — тип void . Void используется для указания, что функция не возвращает ничего в качестве результата, или не принимает на вход никаких параметров. Этот тип не применяется для объявления переменных, соответственно он не занимает места в памяти.