Типы данных. Типы данных в языке си

В этой записи-шпаргалке приведены сведения об основных типах данных языка программирования C++ и особенности их реализации. Также, в конце записи составлена таблица с диапазонами значений этих типов.

Концепция типа данных

Основная цель любой программы состоит в обработке данных. Данные различного типа хранятся и обрабатываются по-разному. В любом алгоритмическом языке каждая константа, переменная, результат вычисления выражения или функции должны иметь определенный тип.

Тип данных определяет:

• внутреннее представление данных в памяти компьютера;
• множество значений, которые могут принимать величины этого типа;
• операции и функции, которые можно применять к величинам этого тина.

Исходя из этих характеристик, программист выбирает тип каждой величины, используемой в программе для представления реальных объектов. Обязательное описание типа позволяет компилятору производить проверку допустимости различных конструкций программы. От типа величины зависят машинные команды, которые будут использоваться для обработки данных.

Все типы языка C++ можно разделить на основные и составные . В языке C++ определено шесть основных типов данных для представления целых, вещественных, символьных и логических величин. На основе этих типов программист может вводить описание составных типов. К ним относятся массивы, перечисления, функции, структуры, ссылки, указатели, объединения и классы.

Основные типы данных в C++

Основные (стандартные) типы данных часто называют арифметическими, поскольку их можно использовать в арифметических операциях. Для описания основных типов определены следующие :

1. int (целый);
2. char (символьный);
3. wchar_t (расширенный символьный);
4. bool (логический);
5. float (вещественный);
6. double (вещественный с двойной точностью).

Первые четыре тина называют целочисленными (целыми ), последние два - типами с плавающей точкой . Код, который формирует компилятор для обработки целых величин, отличается от кода для величин с плавающей точкой.

Существует четыре спецификатора типа , уточняющих внутреннее представление и диапазон значений стандартных типов:

• short (короткий);
• long (длинный);
• signed (знаковый);
• unsigned (беззнаковый).

Целый тип (int)

Размер типа int не определяется стандартом, а зависит от компьютера и компилятора. Для 16-разрядного процессора под величины этого типа отводится 2 байта, для 32-разрядного - 4 байта.

Спецификатор short перед именем типа указывает компилятору, что под число требуется отвести 2 байта независимо от разрядности процессора. Спецификатор long означает, что целая величина будет занимать 4 байта. Таким образом, на 16-разрядном компьютере эквиваленты int и short int, а на 32-разрядном - int и long int.

Внутреннее представление величины целого типа - целое число в двоичном коде. При использовании спецификатора signed старший бит числа интерпретируется как знаковый (0 - положительное число, 1 - отрицательное). Спецификатор unsigned позволяет представлять только положительные числа, поскольку старший разряд рассматривается как часть кода числа. Таким образом, диапазон значений типа int зависит от спецификаторов. Диапазоны значений величин целого типа с различными спецификаторами для IBM PC-совместимых компьютеров приведены в таблице «Диапазоны значений простых типов данных» в конце записи.

По умолчанию все целочисленные типы считаются знаковыми, то есть спецификатор signed можно опускать.

Константам, встречающимся в программе, приписывается тот или иной тип в соответствии с их видом. Если этот тип по каким-либо причинам не устраивает программиста, он может явно указать требуемый тип с помощью суффиксов L, l (long) и U, u (unsigned). Например, константа 32L будет иметь тип long и занимать 4 байта. Можно использовать суффиксы L и U одновременно, например, 0x22UL или 05Lu.

Примечание

Типы short int, long int, signed int и unsigned int можно сокращать до short, long, signed и unsigned соответственно.

Символьный тип (char)

Под величину символьного типа отводится количество байт, достаточное для размещения любого символа из набора символов для данного компьютера, что и обусловило название типа. Как правило, это 1 байт. Тип char, как и другие целые типы, может быть со знаком или без знака. В величинах со знаком можно хранить значения в диапазоне от -128 до 127. При использовании спецификатора unsigned значения могут находиться в пределах от О до 255. Этого достаточно для хранения любого символа из 256-символьного набора ASCII. Величины типа char применяются также для хранения целых чисел, не превышающих границы указанных диапазонов.

Расширенный символьный тип (wchar_t)

Тип wchar_t предназначен для работы с набором символов, для кодировки которых недостаточно 1 байта, например, Unicode. Размер этого типа зависит от реализации; как правило, он соответствует типу short. Строковые константы типа wchar_t записываются с префиксом L, например, L»Gates».

Логический тип (bool)

Величины логического типа могут принимать только значения true и false, являющиеся зарезервированными словами. Внутренняя форма представления значения false - 0 (нуль). Любое другое значение интерпретируется как true. При преобразовании к целому типу true имеет значение 1.

Типы с плавающей точкой (float, double и long double)

Стандарт C++ определяет три типа данных для хранения вещественных значений: float, double и long double.

Типы данных с плавающей точкой хранятся в памяти компьютера иначе, чем целочисленные. Внутреннее представление вещественного числа состоит из двух частей - мантиссы и порядка. В IBM PC-совместимых компьютерах величины типа float занимают 4 байта, из которых один двоичный разряд отводится под знак мантиссы, 8 разрядов под порядок и 23 под мантиссу. Мантисса - это число, большее 1.0, но меньшее 2.0. Поскольку старшая цифра мантиссы всегда равна 1, она не хранится.

Для величин типа double, занимающих 8 байт, под порядок и мантиссу отводится 11 и 52 разряда соответственно. Длина мантиссы определяет точность числа, а длина порядка - его диапазон. Как можно видеть из таблицы в конце записи, при одинаковом количестве байт, отводимом под величины типа float и long int, диапазоны их допустимых значений сильно различаются из-за внутренней формы представления .

Спецификатор long перед именем типа double указывает, что под его величину отводится 10 байт.

Константы с плавающей точкой имеют по умолчанию тип double. Можно явно указать тип константы с помощью суффиксов F, f (float) и L, l (long). Например, константа 2E+6L будет иметь тип long double, а константа 1.82f - тип float.

Для написания переносимых на различные платформы программ нельзя делать предположений о размере типа int. Для его получения необходимо пользоваться операцией sizeof, результатом которой является размер типа в байтах. Например, для операционной системы MS-DOS sizeof (int) даст в результате 2, а для Windows 98 или OS/2 результатом будет 4.

В стандарте ANSI диапазоны значений для основных типов не задаются, определяются только соотношения между их размерами, например:

sizeof(float) ≤ slzeof(double) ≤ sizeof(long double)
sizeof(char) ≤ slzeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long)

Примечание

Минимальные и максимальные допустимые значения для целых типов зависят от реализации и приведены в заголовочном файле (), характеристики вещественных типов - в файле (), а также в шаблоне класса numeric_limits

Тип void

Кроме перечисленных, к основным типам языка относится тип void, но множество значений этого типа пусто. Он используется для определения функций, которые не возвращают значения, для указания пустого списка аргументов функции, как базовый тип для указателей и в операции приведения типов.

Диапазоны значений простых типов данных в C++ для IBM PC-совместимых компьютеров

Q: Что означает термин IBM PC-совместимый компьютер?
A: IBM PC-совместимый компьютер (англ. IBM PC compatible) - компьютер, архитектурно близкий к IBM PC, XT и AT. IBM PC-совместимые компьютеры построены на базе микропроцессоров, совместимых с Intel 8086 (а, как известно, все выпущенные позднее процессоры Intel имеют полную обратную совместимость с 8086). По сути это практически все современные компьютеры.

Различные виды целых и вещественных типов, различающиеся диапазоном и точностью представления данных, введены для того, чтобы дать программисту возможность наиболее эффективно использовать возможности конкретной аппаратуры, поскольку от выбора типа зависит скорость вычислений и объем памяти. Но оптимизированная для компьютеров какого-либо одного типа программа может стать не переносимой на другие платформы, поэтому в общем случае следует избегать зависимостей от конкретных характеристик типов данных.

Тип	Диапазон значений	Размер (байт)
bool	true и false	1
signed char	-128 … 127	1
unsigned char	0 … 255	1
signed short int	-32 768 … 32 767	2
unsigned short int	0 … 65 535	2
signed long int	-2 147 483 648 … 2 147 483 647	4
unsigned long int	0 … 4 294 967 295	4
float	3.4e-38 … 3.4e+38	4
double	1.7e-308 … 1.7C+308	8
long double	3.4e-4932 … 3.4e+4932	10

Для вещественных типов в таблице приведены абсолютные величины минимальных и максимальных значений.

Ответ:

1. Целочисельные типы данных:

short int , unsigned short int , int , unsigned int , long , unsigned long .

1. Типы данных с плавающей запятой (соответствуют вещественным типам):

float , double , long double .

1. Символьный тип данных:

char (signed char ), unsigned char, wchar_t .

1. Логический тип данных:

bool .

1. Перечислимый тип данных (введен в Visual C++ ):

enum .

2. Какие особенности использования целочисленных типов данных?

В C++ основные целочисленные типы данных: short int , unsigned short int , int , unsigned int , long (long int ), unsigned long (unsigned long int ).

Эти типы данных представляют значения из множества целых чисел. Например:

2 -100 398

Типы данных, которые начинаются из приставки unsigned , могут содержать только положительные числа.

Данные типа short int , unsigned short int занимают в два раза меньше места в памяти чем данные типа int , unsigned int .

Данные типа long , unsigned long занимают в два раза больше места в памяти чем данные типа int , unsigned int .

3. Как в программе описать переменную с именем x целого типа?

Ответ:

int x; // целое со знаком

В результате под переменную x будет выделено место в памяти размером 4 байта. Размер памяти, которая выделяется под переменную зависит от характеристик компьютера, типа операционной системы и настроек компилятора.

4. Как в переменную целого типа записать число 239?

Для этого используется оператор присваивания, который обозначается символом ‘= ‘.

Ответ 1. Внесение числа в переменную после ее описания.

int x; x = 239;

Ответ 2. Внесение числа в переменную во время ее описания (начальная инициализация).

int x = 239;

5. Какие особенности типов данных с плавающей запятой?

Типы данных с плавающей запятой разрешают представлять значения из множества вещественных чисел. Например:

8.35 -990.399 239.0.

В C++ есть следующие базовые типы данных с плавающей запятой:

float , double , long double .

Переменная типа double занимает в 2 раза больше места в памяти компьютера чем переменная типа float .

Так же переменная типа long double занимает в 2 раза больше места в памяти компьютера, чем переменная типа double .

6. Как описать переменную, которая принимает значение с плавающей запятой?

Пример описания переменных типа float , double , long double :

float f; double d; long double ld;

7. Как в переменную с плавающей запятой записать числовые значения?

Пример внесения числовых данных в переменные типы с плавающей запятой:

float f = -9928.45; // начальная инициализация double d; long double ld; d = 0.445332; // оператор присваивания ld = 3892923898239.030903; // оператор присваивания

8. Как перевести переменную типа float в тип int ?

Для этого используется операция приведения типов. В скобках нужно указать название типа к которому происходит приведение.

float a; int b; a = 8.457; b = (int ) a; // b = 8

При использовании операций приведения типов, нужно учитывать ограничения, которые накладываются на типы, которые занимают меньше места в памяти компьютера.

Например, переменная типа short int может представлять меньший диапазон чисел, чем переменные типов float , double . В следующему листинге происходит переполнение значения в переменной типа short int :

short int i; float f; f = 3990099.8; i = (int )f; // i = -7597 - переполнение

9. Как перевести переменную из типа int в тип double ?

Пример приведения с int в double :

int i; double d; i = 982; d = (double )i; // d = 982.0

10. Какие особенности использования данных типа char (символьных данных) в программе?

Данные типа char представляют символьное значение кода, введенного с клавиатуры. Код символа есть целое число.

Например, код символа ‘f’ равен значению 102 .

Фрагмент кода, в котором вычисляется код символа:

int code; char symbol; symbol = "f" ; code = (int )symbol; // code = 102

Данные типа char есть теми же целыми числами. Данные типа char занимают в памяти компьютера 1 байт.

Соотношение «символ-код» размещается в таблице символов Windows. Символы с кодами от 0 до 127 – это зарезервированные символы BIOS. Они включают наиболее употребляемые символы, символы цифр, символы латинской азбуки. Эти символы изменить нельзя.

Символы с кодами от 128 до 255 – это региональные символы, которые привязанные к конкретной азбуке того компьютера на котором установленная операционная система Windows.

11. Какие особенности использования данных типа bool (логический тип)?

Переменные типа bool могут принимать только два значения:

true – истина,

false – ложь.

Эти переменные используются для проверки логических выражений. Числовое значение true равно 1 . Числовое значение false равно 0 .

Фрагмент кода, который определяет числовые значения true и false :

int result; bool b; result = (int )true ; // result = 1 b = false ; result = (int )b; // result = 0

Фрагмент кода, который превращает типы int и float в bool :

int i; float f; bool b; i = 6; b = (bool )i; // b = True f = 0.0; b = (bool )f; // b = False

12. Как определить размер памяти, который занимает переменная данного типа?

Для этого используется операция sizeof() .

Фрагмент кода, который определяет размер некоторых типов данных:

int d; d = sizeof (char ); // d = 1 d = sizeof (unsigned int ); // d = 4 d = sizeof (float ); // d = 4 d = sizeof (double ); // d = 8

13. Каким образом осуществляется инициализация переменных разных типов?

int d = 28; float z = (float )2.85; char c = "k" ; String ^s = "Hello!" ; double r = -8.559;

14. Каким образом определить максимально допустимое (минимально допустимое) значение переменной определенного типа?

Чтобы определить максимально допустимое или минимально допустимое значение переменной некоторого типа в библиотеке .NET Framework используются свойства MaxValue и MinValue .

Примеры определения предельных значений переменных разных типов.

Для переменных типа int :

// тип int int i; long MaxInt; long MinInt; MaxInt = (long )i.MaxValue; // MaxInt = 2147483647 MinInt = (long )i.MinValue; // MinInt = -2147483648

Для переменных типа short int :

// тип short int short int si; int MaxInt; int MinInt; MaxInt = (int )si.MaxValue; // MaxInt = 32767 MinInt = (int )si.MinValue; // MinInt = -32768

Для переменных типа unsigned int :

// тип unsigned int unsigned int ui; unsigned int MaxInt; unsigned int MinInt; MaxInt = ui.MaxValue; // MaxInt = 4294967295 MinInt = ui.MinValue; // MinInt = 0

Для переменных типа float :

// тип float float f; float MaxF; float MinF; MaxF = f.MaxValue; // MaxF = 3.402823E+38 MinF = f.MinValue; // MinF = -3.402823E+38

Для переменных типа double :

// тип double double d; double MaxD; double MinD; Max = d.MaxValue; // Max = 1.79769313486232E+308 Min = d.MinValue; // Min = -1.79769313486232E+308

Для переменных типа char :

// тип char char c; int MaxC; int MinC; Max = (int )c.MaxValue; // Max = 127 Min = (int )c.MinValue; // Min = -128

15. Какие особенности использования типа enum ?

Тип enum – это перечислительный тип данных. В нем задаются мнемонические значения для множеств целых значений. Каждое мнемоническое значение имеет определенное содержание и представляется целым числом.

Пример использования типа enum для обозначения месяцев года:

enum months { January, February, March, April, May, June, July, August, September, October, November, December } mn; mn = January; // mn = 0 mn = March; // mn = 2 mn = September; // mn = 8

В приведенном примере описывается переменная с именем mn типа enum months . Мнемонические значения месяцев (January , February , …) начинаются с 0 (0 , 1 , 2 , …). Мнемоническому значению January соответствует целое значение 0 , мнемоническому значению February соответствует целое значение 1 , и т.д.

Итак, с помощью типа enum , в тексте программы можно использовать мнемонические обозначения для лучшей наглядности исходного кода.

Можно написать и так:

mn = (enum months)2; // mn = March mn = (enum months)11; // mn = December

16. Какие особенности применения типа void в программах на C ++ ?

Тип данных void используется в следующих случаях:

• если нужно описать функцию, которая не возвращает никакого значения (см. пример);
• если нужно описать функцию, которая не получает параметров (см. пример).

Пример . Функция MyFun() без параметров, которая не возвращает никакого значения (возвращает тип void ) и не получает параметров.

public : void MyFun(void ) { // тело функции // ... return; // возврат из функции, которая не возвращает значения } // вызов функции из программы ... MyFun(); ...

17. Можно ли объявлять переменную типа void в программе?

Нельзя, так как тип void не связан со значением.

Объявление переменной типа void приводит к ошибке компиляции с выводом сообщения:

"Illegal use of type void "

18. Какие особенности применения типа wchar _ t в Visual C ++ ?

Переменные типа char (смотрите предыдущие пункты) используются для сохранения 8-разрядных ASCII -символов.

Тип wchar_t используется для сохранения символов, которые входят в состав больших символьных наборов. Например, в китайской азбуке есть огромное количество символов. 8 разрядов недостаточно, чтобы представить весь набор символов китайской азбуки. Поэтому, если нужно использовать программу на международном рынке, целесообразно заменить тип char на wchar_t .

Пример использования типа wchar_t .

... wchar_t t; // для переменной t выделяется 2 байта памяти t = "s"; ...

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:

Целочисленные типы C#

Тип	Тип CTS	Разрядность в битах	Диапазон
byte	System.Byte	8	0:255
sbyte	System.SByte	8	-128:127
short	System.Int16	16	-32768: 32767
ushort	System.UInt16	16	0: 65535
int	System.Int32	32	-2147483648: 2147483647
uint	System.UInt32	32	0: 4294967295
long	System.Int64	64	-9223372036854775808: 9223372036854775807
ulong	System.UInt64	64	0: 18446744073709551615

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#.

Для хранения вещественных чисел применяются типы данных float (с одинарной точностью) и double (с двойной точностью). 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.

Для представления вещественных чисел используются два формата:

с фиксированной точкой

[знак][целая часть].[дробная часть]

Например: –8.13; .168 (аналогично 0.168); 183. (аналогично 183.0).

с плавающей точкой (экспоненциальной форме) мантисса Е/е порядок

Например: 5.235e+02 (5.235 x 102 = 523.5); –3.4Е-03 (–3.4 x 10-03 = – 0.0034)

В большинстве случаев используется тип double, он обеспечивает более высокую точность, чем тип float. Максимальную точность и наибольший диапазон чисел достигается с помощью типа long double.

Величина с модификатором типа float занимает 4 байта. Из них 1 бит отводится для знака, 8 бит для избыточной экспоненты и 23 бита для мантиссы. Отметим, что старший бит мантиссы всегда равен 1, поэтому он не заполняется, в связи с этим диапазон модулей значений переменной с плавающей точкой приблизительно равен от 3.14E–38 до 3.14E+38.

Величина типа double занимает 8 байтов в памяти. Ее формат аналогичен формату float. Биты памяти распределяются следующим образом: 1 бит для знака, 11 бит для экспоненты и 52 бита для мантиссы. С учетом опущенного старшего бита мантиссы диапазон модулей значений переменной с двойной точностью равен от 1.7E–308 до 1.7E+308.

Величина типа long double аналогична типу double.

Например:

6. Символьный тип данных (тип char)

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.

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 латинского алфавита, цифры 0, ..., 9, и некоторые специальные символы. Самой распространенной таблицей кодировки является таблица символов ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Американский стандартный код для обмена информацией).

Так как в памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел, то тип char на самом деле является подмножеством типа int.

Под величину символьного типа отводится 1 байт.

Тип char может использоваться со спецификаторами signed и unsigned. В данных типа signed char можно хранить значения в диапазоне от –128 до 127. При использовании типа unsigned char значения могут находиться в диапазоне от 0 до 255. Для кодировки используется код ASCII. Символы с кодами от 0 до 31 относятся к служебным и имеют самостоятельное значение только в операторах ввода-вывода.

Величины типа char также применяются для хранения чисел из указанных диапазонов.

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

Например:

char r={"A","B","C","D","E","F","\0"};

Целый тип (int)

Размер типа int не определяется стандартом, а зависит от компьютера и компилятора.

Для 16-разрядного процессора под величины этого типа отводится 2 байта,

для 32-разрядного - 4 байта.

Спецификатор short перед именем типа указывает компилятору, что под число требуется отвести 2 байта независимо от разрядности процессора.

Спецификатор long означает, что целая величина будет занимать 4 байта.

Таким образом, на 16-разрядном компьютере эквиваленты int и short int,

а на 32-разрядном - int и long int.

Внутреннее представление величины целого типа - целое число в двоичном коде. При использовании спецификатора signed старший бит числа интерпретируется как знаковый (0 - положительное число, 1 - отрицательное). Спецификатор unsigned позволяет представлять только положительные числа, поскольку старший разряд рассматривается как часть кода числа. Т. о., диапазон значений типа int зависит от спецификаторов. Диапазоны значений величин целого типа с различными спецификаторами для IBM PC-совместимых компьютеров приведены в таблице «Диапазоны значений простых типов данных».

По умолчанию все целочисленные типы считаются знаковыми, то есть спецификатор signed можно опускать.

Константам, встречающимся в программе, приписывается тот или иной тип в соответствии с их видом. Если он по каким-либо причинам не устраивает программиста, моно явно указать требуемый тип с помощью суффиксов L, l (long) и U, u (unsigned). Например, константа 32L будет иметь тип long и занимать 4 байта. Можно использовать суффиксы L и U одновременно, например, 0x22UL или 05Lu.

Примечание. Типы short int, long int, signed int и unsigned int можно сокращать до short, long, signed и unsigned соответственно.

Символьный тип (char)

Под величину символьного типа отводится количество байт, достаточное для размещения любого символа из набора символов для данного компьютера, что и обусловило название типа. Как правило, это 1 байт. Тип char, как и другие целые типы, может быть со знаком или без знака. В величинах со знаком можно хранить значения в диапазоне от -128 до 127. При использовании спецификатора unsigned значения могут находиться в пределах от 0 до 255. Этого достаточно для хранения любого символа из 256-символьного набора ASCII. Величины типа char применяются также для хранения целых чисел.

Расширенный символьный тип (wchar_t)

Тип wchar_t предназначен для работы с набором символов, для кодировки которых недостаточно 1 байта. Например, Unicode. Размер этого типа зависит от реализации; как правило, он соответствует типу short. Строковые константы типа wchar_t записываются с префиксом L, например, L“Gates”.

Логический тип (bool)

Величины логического типа могут принимать только значения true и false , являющиеся зарезервированными словами. Внутренняя форма представления значения false - 0 (нуль). Любое другое значение интерпретируется как true. При преобразовании к целому типу true имеет значение 1.

Типы с плавающей точкой (float, double и long double)

Стандарт C++ определяет три типа данных для хранения вещественных значений: float, double и long double.

Типы данных с плавающей точкой хранятся в памяти иначе, чем целочисленные. Внутреннее представление вещественного числа состоит из двух частей - мантиссы и порядка .

В IBM PC-совместимых компьютерах величины типа float занимают 4 байта, из которых один двоичный разряд отводится под знак мантиссы , 8 разрядов под порядок и 23 под мантиссу . Мантисса - это число, большее 1.0, но меньшее 2.0. Поскольку старшая цифра мантиссы всегда равна 1, она не хранится.

Для величин типа double, занимающих 8 байт, под порядок и мантиссу отводится 11 и 52 разряда соответственно. Длина мантиссы определяет точность числа, а длина порядка - его диапазон. Как можно видеть из таблицы в конце записи, при одинаковом количестве байт, отводимом под величины типа float и long int, диапазоны их допустимых значений сильно различаются из-за внутренней формы представления .

Спецификатор long перед именем типа double указывает, что под его величину отводится 10 байт.

Константы с плавающей точкой имеют по умолчанию тип double. Можно явно указать тип константы с помощью суффиксов F, f (float) и L, l (long).

Например, константа 2E+6L будет иметь тип long double, а константа 1.82f - тип float.

При написании универсальных для разных платформ программ нельзя делать допущений о размере типа int. Для его получения необходимо пользоваться операцией sizeof, результатом которой является размер типа в байтах.

Например, для операционной системы MS-DOS sizeof (int) даст в результате 2, а для Windows 98 или OS/2 результатом будет 4.

В стандарте ANSI диапазоны значений для основных типов не задаются, определяются только соотношения между их размерами, например:

sizeof(float) ≤ slzeof(double) ≤ sizeof(long double)
sizeof(char) ≤ slzeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long)

Примечание. Минимальные и максимальные допустимые значения для целых типов зависят от реализации и приведены в заголовочном файле (), характеристики вещественных типов - в файле (), а также в шаблоне класса numeric_limits

Тип void

Кроме перечисленных, к основным типам языка относится тип void, но множество значений этого типа пусто. Он используется для определения функций, которые не возвращают значения, для указания пустого списка аргументов функции, как базовый тип для указателей и в операции приведения типов.

Различные виды целых и вещественных типов, различающиеся диапазоном и точностью представления данных, введены для того, чтобы дать программисту возможность наиболее эффективно использовать возможности конкретной аппаратуры, поскольку от выбора типа зависит скорость вычислений и объем памяти. Но оптимизированная для компьютеров какого-либо одного типа программа может стать не переносимой на другие платформы, поэтому в общем случае следует избегать зависимостей от конкретных характеристик типов данных.

Тип	Диапазон значений	Размер (байт)
bool	true и false
signed char	-128 … 127
unsigned char	0 … 255
signed short int	-32 768 … 32 767
unsigned short int	0 … 65 535
signed long int	-2 147 483 648 … 2 147 483 647
unsigned long int	0 … 4 294 967 295
float	3.4e-38 … 3.4e+38
double	1.7e-308 … 1.7C+308
long double	3.4e-4932 … 3.4e+4932

Структура программы

Программа на языке С++ состоит из функций , описаний и директив препроцессора . Одна из функций должна иметь имя main . Выполнение программы начинается с первого оператора этой функции. Простейшее определение функции имеет следующий формат:

Как правило, функция используется для вычисления какого-либо значения, поэтому перед именем функции указывается его тип. Ниже приведены самые необходимые сведения о функциях:

• если функция не должна возвращать значение, указывается тип void:
• тело функции является блоком и, следовательно, заключается в фигурные скобки;
• функции не могут быть вложенными;
• каждый оператор заканчивается точкой с запятой (кроме составного оператора).

Пример структуры программы, содержащей функции main, fl и f2:

Программа может состоять из нескольких модулей (исходных файлов).

Замечания о вводе/выводе в C++

В языке С++ нет встроенных средств ввода/вывода - он осуществляется с помощью функций, типов и объектов, содержащихся в стандартных библиотеках.

Используется два способа: функции, унаследованные из языка С, и объекты С++.

Основные функции ввода/вывода в стиле С:

int scanf (const char* format, ...) // ввод
int printf(const char* format, ...) // вывод

Они выполняют форматированный ввод и вывод произвольного количества величин в соответствии со строкой формата format. Строка формата содержит символы, которые при выводе копируются в поток (на экран) или запрашиваются из потока (с клавиатуры) при вводе, и спецификации преобразования, начинающиеся со знака %, которые при вводе и выводе заменяются конкретными величинами.

Пример программы, использующей функции ввода/вывода в стиле С:

#include
int main() {
int i;
printf("Введите целое число\п");
scanf("%d", &i);
printf("Вы ввели число %d, спасибо!", i);
return 0;
}

Первая строка этой программы - директива препроцессора, по которой в текст программы вставляется заголовочный файл, содержащий описание использованных в программе функций ввода/вывода (в данном случае угловые скобки являются элементом языка). Все директивы препроцессора начинаются со знака #.

Третья строка - описание переменной целого типа с именем i.

Функция printf в четвертой строке выводит приглашение «Введите целое число» и переходит на новую строку в соответствии с управляющей последовательностью \n. Функция scanf заносит введенное с клавиатуры целое число в переменную i (знак & означает операцию получения адреса), а следующий оператор выводит на экран указанную в нем строку, заменив спецификацию преобразования на значение этого числа.

Программа с использованием библиотеки классов С++:

#include
int main() {
int i;
cout << "Введите целое число\n "; cin >> i;
cout << "Вы ввели число " << i << ", спасибо!";
return 0;
}

Заголовочный файл содержит описание набора классов для управления вводом/выводом. В нем определены стандартные объекты-потоки cin для ввода с клавиатуры и cout для вывода на экран, а также операции помещения в поток < < и чтения из потока >>.

Можно использовать оба способа организации ввода\вывода, но в одной программе смешивать их не рекомендуется.