1) Типы данных
2) 1. Задача. Дана программа: Var st: string; Begin
St:='abcdef; St:=copy(st, 3,2); Writeln(st); End.
После выполнения программы на экран будет выведено
Ответ:
1. 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.
Таблица 1 — Типы данных С++ |
||
Тип |
байт |
Диапазон принимаемых значений |
целочисленный (логический) тип данных |
||
bool |
1 |
0 / 255 |
целочисленный (символьный) тип данных |
||
char |
1 |
0 / 255 |
целочисленные типы данных |
||
short int |
2 |
-32 768 / 32 767 |
unsigned short int |
2 |
0 / 65 535 |
int |
4 |
-2 147 483 648 / 2 147 483 647 |
unsigned int |
4 |
0 / 4 294 967 295 |
long int |
4 |
-2 147 483 648 / 2 147 483 647 |
unsigned long int |
4 |
0 / 4 294 967 295 |
типы данных с плавающей точкой |
||
float |
4 |
-2 147 483 648.0 / 2 147 483 647.0 |
long float |
8 |
-9 223 372 036 854 775 808 .0 / 9 223 372 036 854 775 807.0 |
double |
8 |
-9 223 372 036 854 775 808 .0 / 9 223 372 036 854 775 807.0 |
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 какbool 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.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
// data_type.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include "stdafx.h" #include <iostream> 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 оператор условного выбора if, 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.
CppStudio.comtrue = 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 [0;255]. 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 таблице ASCII.
ASCII ( от англ. American Standard Code for Information Interchange) — американский стандартный код для обмена информацией.
Рассмотрим программу с использованием типа данных char.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
// symbols.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include "stdafx.h" #include <iostream> 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[] = "cppstudio.com"; // 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 "cppstudio.com". 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.
CppStudio.com
symbol = a
string = cppstudio.com
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.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
// data_types.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include "stdafx.h" #include <iostream> // библиотека манипулирования вводом/выводом #include <iomanip> // заголовочный файл математических функций #include <cmath> 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. Операторsizeof() 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 <cmath>. Манипуляторы fixed и setprecision() доступны из заголовочного файла <iomanip>. Первый манипулятор — 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
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.
CppStudio.com
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:
1 2 3 4 5 |
// 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 |
2.
№14. Билет