Типы данных и их объявление. Типы данных

Последнее обновление: 17.09.2017

Каждая переменная имеет определенный тип. И этот тип определяет, какие значения может иметь переменная, какие операции с ней можно производить и сколько байт в памяти она будет занимать. В языке C++ определены следующие базовые типы данных:

bool : логический тип. Может принимать одну из двух значений true (истина) и false (ложь). Размер занимаемой памяти для этого типа точно не определен.

char : представляет один символ в кодировке ASCII. Занимает в памяти 1 байт (8 бит). Может хранить любое значение из диапазона от -128 до 127, либо от 0 до 255

signed char : представляет один символ. Занимает в памяти 1 байт (8 бит). Может хранить любой значение из диапазона от -128 до 127

unsigned char : представляет один символ. Занимает в памяти 1 байт (8 бит). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 255

wchar_t : представляет расширенный символ. На Windows занимает в памяти 2 байта (16 бит), на Linux - 4 байта (32 бита). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 65 535 (при 2 байтах), либо от 0 до 4 294 967 295 (для 4 байт)

char16_t : представляет один символ в кодировке Unicode. Занимает в памяти 2 байта (16 бит). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 65 535

char32_t : представляет один символ в кодировке Unicode. Занимает в памяти 4 байта (32 бита). Может хранить любой значение из диапазона от 0 до 4 294 967 295

short : представляет целое число в диапазоне от –32768 до 32767. Занимает в памяти 2 байта (16 бит).

Данный тип также имеет синонимы short int , signed short int , signed short .

unsigned short : представляет целое число в диапазоне от 0 до 65535. Занимает в памяти 2 байта (16 бит).

Данный тип также имеет синоним unsigned short int .

int : представляет целое число. В зависимости от архитектуры процессора может занимать 2 байта (16 бит) или 4 байта (32 бита). Диапазон предельных значений соответственно также может варьироваться от –32768 до 32767 (при 2 байтах) или от −2 147 483 648 до 2 147 483 647 (при 4 байтах). Но в любом случае размер должен быть больше или равен размеру типа short и меньше или равен размеру типа long

Данный тип имеет синонимы signed int и signed .

unsigned int : представляет положительное целое число. В зависимости от архитектуры процессора может занимать 2 байта (16 бит) или 4 байта (32 бита), и из-за этого диапазон предельных значений может меняться: от 0 до 65535 (для 2 байт), либо от 0 до 4 294 967 295 (для 4 байт).

В качестве синонима этого типа может использоваться unsigned

long : представляет целое число в диапазоне от −2 147 483 648 до 2 147 483 647. Занимает в памяти 4 байта (32 бита).

У данного типа также есть синонимы long int , signed long int и signed long

unsigned long : представляет целое число в диапазоне от 0 до 4 294 967 295. Занимает в памяти 4 байта (32 бита).

Имеет синоним unsigned long int .

long long : представляет целое число в диапазоне от −9 223 372 036 854 775 808 до +9 223 372 036 854 775 807. Занимает в памяти, как правило, 8 байт (64 бита).

Имеет синонимы long long int , signed long long int и signed long long .

unsigned long long : представляет целое число в диапазоне от 0 до 18 446 744 073 709 551 615. Занимает в памяти, как правило, 8 байт (64 бита).

Имеет синоним unsigned long long int .

float : представляет вещественное число ординарной точности с плавающей точкой в диапазоне +/- 3.4E-38 до 3.4E+38. В памяти занимает 4 байта (32 бита)

double : представляет вещественное число двойной точности с плавающей точкой в диапазоне +/- 1.7E-308 до 1.7E+308. В памяти занимает 8 байт (64 бита)

long double : представляет вещественное число двойной точности с плавающей точкой не менее 8 байт (64 бит). В зависимости от размера занимаемой памяти может отличаться диапазон допустимых значений.

void : тип без значения

Таким образом, все типы данных за исключением void могут быть разделены на три группы: символьные (char, wchar_t, char16_t, char32_t), целочисленные (short, int, long, long long) и типы чисел с плавающей точкой (float, double, long double).

Символьные типы

Для представления символов в приложении используются типы char , wchar_t , char16_t и char32_t .

Определим несколько переменных:

Char c ="d"; wchar_t d ="c";

Переменная типа char в качестве значения принимает один символ в одинарных кавычках: char c ="d" . Также можно присвоить число из указанного выше в списке диапазона: char c = 120 . В этом случае значением переменной c будет тот символ, который имеет код 120 в таблице символов ASCII.

Стоит учитывать, что для вывода на консоль символов wchar_t следует использовать не std::cout, а поток std::wcout :

#include int main() { char a = "H"; wchar_t b = "e"; std::wcout << a << b << "\n"; return 0; }

При этом поток std::wcout может работать как с char, так и с wchar_t. А поток std::cout для переменной wchar_t вместо символа будет выводить его числовой код.

В стандарте С++11 были добавлены типы char16_t и char32_t , которые ориентированы на использование Unicode. Однако на уровне ОС пока не реализованы потоки для работы с этими типами. Поэтому если потребуется вывести на консоль значения переменных этих типов, то необходимо преобразовать переменные к типам char или wchar_t:

#include int main() { char a = "H"; wchar_t b = "e"; char16_t c = "l"; char32_t d = "o"; std::cout << a << (char)b << (char)c << (char)d << "\n"; return 0; }

В данном случае при выводе перед переменными указывается операция приведения к типу char - (char) , благодаря чему значения переменных b, c и d преобразуются в тип char и могут быть выведены на консоль с помощью потока std::cout.

Целочисленные типы

Целочисленные типы представлены следующими типами: short , unsigned short , int , unsigned int , long , unsigned long , long long и unsigned long long :

Short a = -10; unsigned short b= 10; int c = -30; unsigned int d = 60; long e = -170; unsigned long f = 45; long long g = 89;

Типы чисел с плавающей точкой

Типы чисел с плавающей точкой иили дробные числа представлены такими типами как float , double и long double :

Float a = -10.45; double b = 0.00105; long double c = 30.890045;

Размеры типов данных

В выше приведенном списке для каждого типа указан размер, который он занимает в памяти. Однако стоит отметить, что предельные размеры для типов разработчики компиляторов могут выбирать самостоятельно, исходя из аппаратных возможностей компьютера. Стандарт устанавливает лишь минимальные значения, которые должны быть. Например, для типов int и short минимальное значение - 16 бит, для типа long - 32 бита, для типа long double. При этом размер типа long должен быть не меньше размера типа int, а размер типа int - не меньше размера типа short, а размер типа long double должен быть больше double. К примеру, компилятор g++ под Windows для long double использует 12 байт, а компилятор, встроенный в Visual Studio и также работающий под Windows, для long double использует 8 байт. То есть даже в рамках одной платформы разные компиляторы могут по разному подходить к размерам некоторых типов данных. Но в целом используются те размеры, которые указаны выше при описании типов данных.

Однако бывают ситуации, когда необходимо точно знать размер определенного типа. И для этого в С++ есть оператор sizeof() , который возвращает размер памяти в байтах, которую занимает переменная:

#include int main() { long double number = 2; std::cout << "sizeof(number) =" << sizeof(number); return 0; }

Консольный вывод при компиляции в g++:

sizeof(number) = 12

При этом при определении переменных важно понимать, что значение переменной не должно выходить за те пределы, которые очерчены для ее типа. Например:

Unsigned short number = -65535;

Компилятор G++ при компиляции программы с этой строкой выдаст ошибку о том, что значение -65535 не входит в диапазон допустимых значений для типа unsigned short и будет усечено.

В Visual Studio компиляция может пройти без ошибок, однако при этом переменная number получит значение 2 - результат преобразования числа -65535 к типу unsigned short. То есть опять же результат будет не совсем тот, который ожидается. Значение переменной - это всего лишь набор битов в памяти, которые интерпретируются в соответствии с определенным типом. И для разных типов один и тот же набор битов может интерпретироваться по разному. Поэтому важно учитывать диапазоны значений для того или иного типа при присвоении переменной значения.

Спецификатор auto

Иногда бывает трудно определить тип выражения. И согласно последним стандартам можно предоставить компилятору самому выводить тип объекта. И для этого применяется спецификатор auto . При этом если мы определяем переменную со спецификатором auto, эта переменная должна быть обязательно инициализирована каким-либо значением:

Auto number = 5;

На основании присвоенного значения компилятор выведет тип переменной. Неинициализированные переменные со спецификатором auto не допускаются.

Пожалуйста, приостановите работу AdBlock на этом сайте.

Чтобы хранить в своей программе какие-либо данные, вам понадобятся переменные. Прежде всего, нужно научиться эти переменные в программе создавать. Другими словами, вспоминая нашу аналогию с коробками, чтобы в коробку что-то положить, её, эту самую коробку, хорошо бы сначала где-нибудь раздобыть.

В книжках по программированию процесс создания переменной называют объявлением переменной . Это словосочетание хорошо бы знать, чтобы понимать профессиональную литературу и речь других программистов. Но ещё более важно понимать, что за этим словосочетанием скрывается.

Как объявить переменную?

Для того чтобы объявить переменную, необходимо указать её тип и записать её имя. Ну и не забыть поставить ";". Общая стуктура объявления переменной показана на следующем рисунке.

Рис.1. Общий синтаксис объявления переменной.".

В примере на рисунке мы создаём переменную с именем num, в которой можно будет хранить целые числа. На то, что мы собираемся использовать переменную для хранения целых чисел, указывает тип данных int.

Ещё парочка примеров:

Листинг 1. Объявление переменных

Int z; // переменная z целого типа char w; // переменная w символьного типа

Для имён переменных есть одно правило, которое надо будет запомнить.

В качестве имени переменной может выступать любая последовательность символов латинского алфавита, цифр и знака нижнего подчеркивания "_", которая начинается с буквы.

На самом деле, на имя переменной есть дополнительные ограничения, но мы пока в такие детали вдаваться не будем. Давайте лучше посмотрим на примеры правильных и неправильных имён.

Правильные имена переменных

Peremennaya, flag, f3, var4, KolichestvoBukv, fd4s, FLaG, key_number

Неправильные имена переменных

2num – начинается с цифры
num flat – содержит пробел в имени
nomer-telefona – содержит дефис

И ещё один важный момент. В языке программирования Си регистр букв очень важен. Например, переменные с именами flag, FLAG, FlAg, fLAg -- это всё различные переменные. Кроме того, есть ряд слов, которые нельзя использовать для названия переменных. Например, int, void, return и другие. Это специальные ключевые слова , которые зарезервированы для нужд самого языка и нигде в другом месте не могу быть использованы.

Кстати, за одно объявление можно создать сразу несколько переменных одного типа.

Листинг 2. Объявление нескольких переменных

Int a,c; // объявляем переменные a и c целого типа double x, y, z; // объявляем сразу три вещественные переменные

Всё просто и логично. Сначала указывает тип переменных, а потом их имена, разделённые запятой.

Переменная в памяти компьютера.

Пару слов о том, как выглядит объявление переменной с точки зрения компьютера.

Можно считать, что при объявлении мы сообщаем компьютеру, чтобы он выделил под переменную место в памяти и связал это место определенным именем. Количество места, которое будет выделено в памяти для хранения переменной, зависит от типа этой переменной. Проиллюстрируем эту мысль следующим рисунком.

Листинг 3. Объявление двух переменных

Int w; // объявляем целочисленной переменной w double z; // объявляем вещественной переменной z

Рис.3. Переменные в памяти компьютера.

На рисунке условно изображена память компьютера как набор ячеек, в каждой из которых может что-то храниться. При этом вещественная переменная занимает две ячейки, а целочисленная всего одну. Это соотношение (два к одному) условное. На самом деле, в вашем компьютере переменная вещественного типа может занимать, например, в четыре раза больше места в памяти, чем целочисленная переменная.

Практика

Решите предложенные задачи: Для удобства работы сразу переходите в полноэкранный режим

Исследовательские задачи для хакеров

1. Объявите в программе переменную с неправильным именем и попробуйте скомпилировать программу. Посмотрите, какую ошибку выдаст компилятор.
2. Найдите список всех ключевых слов языка Си. Можно искать в стандарте языка(подсказка: "keywords"), а можно в интернете. Запоминать наизусть их не нужно, но разок посмотреть на них стоит.

Важное отличие языка СИ от других языков (PL1, FORTRAN, и др.) является отсутствие принципа умолчания, что приводит к необходимости объявления всех переменных используемых в программе явно вместе с указанием соответствующих им типов.

Объявления переменной имеет следующий формат:

[спецафикатор-класа-памяти] спецификатор-типа описатель [=инициатор] [,описатель [= инициатор] ]...

Описатель - идентификатор простой переменной либо более сложная конструкция с квадратными скобками, круглыми скобками или звездочкой (набором звездочек).

Спецификатор типа - одно или несколько ключевых слов, определяющие тип объявляемой переменной. В языке СИ имеется стандартный набор типов данных, используя который можно сконструировать новые (уникальные) типы данных.

Инициатор - задает начальное значение или список начальных значений, которые (которое) присваивается переменной при объявлении.

Спецификатор класса памяти - определяется одним из четырех ключевых слов языка СИ: auto, extern, register, static, и указывает,каким образом будет распределяться память под объявляемую переменную, с одной стороны, а с другой, область видимости этой переменной, т.е., из каких частей программы можно к ней обратиться.

1.2.1 Категории типов данных

Ключевые слова для определения основных типов данных

Целые типы: Плавающие типы: char float int double short long double long signed unsigned

Переменная любого типа может быть объявлена как немодифицируемая. Это достигается добавлением ключевого слова const к спецификатору-типа. Объекты с типом const представляют собой данные используемые только для чтения, т.е. этой переменной не может быть присвоено новое значение. Отметим, что если после слова const отсутствует спецификатор-типа, то подразумевается спецификатор типа int. Если ключевое слово const стоит перед объявлением составных типов (массив, структура, смесь, перечисление), то это приводит к тому, что каждый элемент также должен являться немодифицируемым, т.е. значение ему может быть присвоено только один раз.

Const double A=2.128E-2; const B=286; (подразумевается const int B=286)

Примеры объявления составных данных будут рассмотрены ниже.

1.2.2. Целый тип данных

Для определения данных целого типа используются различные ключевые слова, которые определяют диапазон значений и размер области памяти, выделяемой под переменные (табл. 6).

Таблица 6

Отметим, что ключевые слова signed и unsigned необязательны. Они указывают, как интерпретируется нулевой бит объявляемой переменной, т.е., если указано ключевое слово unsigned, то нулевой бит интерпретируется как часть числа, в противном случае нулевой бит интерпретируется как знаковый. В случае отсутствия ключевого слова unsigned целая переменная считается знаковой. В том случае, если спецификатор типа состоит из ключевого типа signed или unsigned и далее следует идентификатор переменной, то она будет рассматриваться как переменная типа int. Например:

Unsigned int n; unsigned int b; int c; (подразумевается signed int c); unsigned d; (подразумевается unsigned int d); signed f; (подразумевается signed int f).

Отметим, что модификатор-типа char используется для представления символа (из массива представление символов) или для объявления строковых литералов. Значением объекта типа char является код (размером 1 байт), соответствующий представляемому символу. Для представления символов русского алфавита, модификатор типа идентификатора данных имеет вид unsigned char, так как коды русских букв превышают величину 127.

Следует сделать следующее замечание: в языке СИ не определено представление в памяти и диапазон значений для идентификаторов с модификаторами-типа int и unsigned int. Размер памяти для переменной с модификатором типа signed int определяется длиной машинного слова, которое имеет различный размер на разных машинах. Так, на 16-ти разрядных машинах размер слова равен 2-м байтам, на 32-х разрядных машинах соответственно 4-м байтам, т.е. тип int эквивалентен типам short int, или long int в зависимости от архитектуры используемой ПЭВМ. Таким образом, одна и та же программа может правильно работать на одном компьютере и неправильно на другом. Для определения длины памяти занимаемой переменной можно использовать операцию sizeof языка СИ, возвращающую значение длины указанного модификатора-типа.

Например:

A = sizeof(int); b = sizeof(long int); c = sizeof(unsigned long); d = sizeof(short);

Отметим также, что восьмеричные и шестнадцатеричные константы также могут иметь модификатор unsigned. Это достигается указанием префикса u или U после константы, константа без этого префикса считается знаковой.

Например:

0xA8C (int signed); 01786l (long signed); 0xF7u (int unsigned);

1.2.3. Данные плавающего типа

Для переменных, представляющих число с плавающей точкой используются следующие модификаторы-типа: float, double, long double (в некоторых реализациях языка long double СИ отсутствует).

Величина с модификатором-типа float занимает 4 байта. Из них 1 байт 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 значений переменной с плавающей точкой приблизительно равен от 3.14E-38 до 3.14E+38.

Величина типа double занимает 8 бит 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 значений равен от 1.7E-308 до 1.7E+308.

Float f, a, b; double x,y;

1.2.4. Указатели

Указатель - это адрес памяти, распределяемой для размещения идентификатора (в качестве идентификатора может выступать имя переменной, массива, структуры, строкового литерала). В том случае, если переменная объявлена как указатель, то она содержит адрес памяти, по которому может находится скалярная величина любого типа. При объявлении переменной типа указатель, необходимо определить тип объекта данных, адрес которых будет содержать переменная, и имя указателя с предшествующей звездочкой (или группой звездочек). Формат объявления указателя:

спецификатор-типа [ модификатор ] * описатель.

Спецификатор-типа задает тип объекта и может быть любого основного типа, типа структуры, смеси (об этом будет сказано ниже). Задавая вместо спецификатора-типа ключевое слово void, можно своеобразным образом отсрочить спецификацию типа, на который ссылается указатель. Переменная, объявляемая как указатель на тип void, может быть использована для ссылки на объект любого типа. Однако для того, чтобы можно было выполнить арифметические и логические операции над указателями или над объектами, на которые они указывают, необходимо при выполнении каждой операции явно определить тип объектов. Такие определения типов может быть выполнено с помощью операции приведения типов.

В качестве модификаторов при объявлении указателя могут выступать ключевые слова const, near, far, huge. Ключевое слово const указывает, что указатель не может быть изменен в программе. Размер переменной объявленной как указатель, зависит от архитектуры компьютера и от используемой модели памяти, для которой будет компилироваться программа. Указатели на различные типы данных не обязательно должны иметь одинаковую длину.

Для модификации размера указателя можно использовать ключевые слова near, far, huge.

Unsigned int * a; /* переменная а представляет собой указатель на тип unsigned int (целые числа без знака) */ double * x; /* переменная х указывает на тип данных с плавающей точкой удвоенной точности */ char * fuffer ; /* объявляется указатель с именем fuffer который указывает на переменную типа char */ double nomer; void *addres; addres = & nomer; (double *)addres ++; /* Переменная addres объявлена как указатель на объект любого типа. Поэтому ей можно присвоить адрес любого объекта (& - операция вычисления адреса). Однако, как было отмечено выше, ни одна арифмитическая операция не может быть выполнена над указателем, пока не будет явно определен тип данных, на которые он указывает. Это можно сделать, используя операцию приведения типа (double *) для преобразования addres к указателю на тип double, а затем увеличение адреса. */ const * dr; /* Переменная dr объявлена как указатель на константное выражение, т.е. значение указателя может изменяться в процессе выполнения программы, а величина, на которую он указывает, нет. */ unsigned char * const w = &obj. /* Переменная w объявлена как константный указатель на данные типа char unsigned. Это означает, что на протяжение всей программы w будет указывать на одну и ту же область памяти. Содержание же этой области может быть изменено. */

1.2.5. Переменные перечислимого типа

Переменная, которая может принимать значение из некоторого списка значений, называется переменной перечислимого типа или перечислением.

Объявление перечисления начинается с ключевого слова enum и имеет два формата представления.

Формат 1. enum [имя-тега-перечисления] {список-перечисления} описатель[,описатель...];

Формат 2. enum имя-тега-перечисления описатель [,описатель..];

Объявление перечисления задает тип переменной перечисления и определяет список именованных констант, называемый списком-перечисления. Значением каждого имени списка является некоторое целое число.

Переменная типа перечисления может принимать значения одной из именованных констант списка. Именованные константы списка имеют тип int. Таким образом, память соответствующая переменной перечисления, это память необходимая для размещения значения типа int.

Переменная типа enum могут использоваться в индексных выражениях и как операнды в арифметических операциях и в операциях отношения.

В первом формате 1 имена и значения перечисления задаются в списке перечислений. Необязательное имя-тега-перечисления, это идентификатор, который именует тег перечисления, определенный списком перечисления. Описатель именует переменную перечисления. В объявлении может быть задана более чем одна переменная типа перечисления.

Список-перечисления содержит одну или несколько конструкций вида:

идентификатор [= константное выражение]

Каждый идентификатор именует элемент перечисления. Все идентификаторы в списке enum должны быть уникальными. В случае отсутствия константного выражения первому идентификатору соответствует значение 0, следующему идентификатору - значение 1 и т.д. Имя константы перечисления эквивалентно ее значению.

Идентификатор, связанный с константным выражением, принимает значение, задаваемое этим константным выражением. Константное выражение должно иметь тип int и может быть как положительным, так и отрицательным. Следующему идентификатору в списке присваивается значение, равное константному выражению плюс 1, если этот идентификатор не имеет своего константного выражения. Использование элементов перечисления должно подчиняться следующим правилам:

1. Переменная может содержать повторяющиеся значения.

2. Идентификаторы в списке перечисления должны быть отличны от всех других идентификаторов в той же области видимости, включая имена обычных переменных и идентификаторы из других списков перечислений.

3. Имена типов перечислений должны быть отличны от других имен типов перечислений, структур и смесей в этой же области видимости.

4. Значение может следовать за последним элементом списка перечисления.

Enum week { SUB = 0, /* 0 */ VOS = 0, /* 0 */ POND, /* 1 */ VTOR, /* 2 */ SRED, /* 3 */ HETV, /* 4 */ PJAT /* 5 */ } rab_ned ;

В данном примере объявлен перечислимый тег week, с соответствующим множеством значений, и объявлена переменная rab_ned имеющая тип week.

Во втором формате используется имя тега перечисления для ссылки на тип перечисления, определяемый где-то в другом месте. Имя тега перечисления должно относится к уже определенному тегу перечисления в пределах текущей области видимости. Так как тег перечисления объявлен где-то в другом месте, список перечисления не представлен в объявлении.

В объявлении указателя на тип данных перечисления и объявляемых typedef для типов перечисления можно использовать имя тега перечисления до того, как данный тег перечисления определен. Однако определение перечисления должно предшествовать любому действию используемого указателя на тип объявления typedef. Объявление без последующего списка описателей описывает тег, или, если так можно сказать, шаблон перечисления.

1.2.6. Массивы

Массивы - это группа элементов одинакового типа (double, float, int и т.п.). Из объявления массива компилятор должен получить информацию о типе элементов массива и их количестве. Объявление массива имеет два формата:

спецификатор-типа описатель [константное - выражение];

спецификатор-типа описатель ;

Описатель - это идентификатор массива.

Спецификатор-типа задает тип элементов объявляемого массива. Элементами массива не могут быть функции и элементы типа void.

Константное-выражение в квадратных скобках задает количество элементов массива. Константное-выражение при объявлении массива может быть опущено в следующих случаях:

При объявлении массив инициализируется,

Массив объявлен как формальный параметр функции,

В языке СИ определены только одномерные массивы, но поскольку элементом массива может быть массив, можно определить и многомерные массивы. Они формализуются списком константных-выражений следующих за идентификатором массива, причем каждое константное-выражение заключается в свои квадратные скобки.

Каждое константное-выражение в квадратных скобках определяет число элементов по данному измерению массива, так что объявление двухмерного массива содержит два константных-выражения, трехмерного - три и т.д. Отметим, что в языке СИ первый элемент массива имеет индекс равный 0.

Int a; /* представлено в виде матрицы a a a a a a */ double b; /* вектор из 10 элементов имеющих тип double */ int w = { { 2, 3, 4 }, { 3, 4, 8 }, { 1, 0, 9 } };

В последнем примере объявлен массив w. Списки, выделенные в фигурные скобки, соответствуют строкам массива, в случае отсутствия скобок инициализация будет выполнена неправильно.

В языке СИ можно использовать сечения массива, как и в других языках высокого уровня (PL1 и т.п.), однако на использование сечений накладывается ряд ограничений. Сечения формируются вследствие опускания одной или нескольких пар квадратных скобок. Пары квадратных скобок можно отбрасывать только справа налево и строго последовательно. Сечения массивов используются при организации вычислительного процесса в функциях языка СИ, разрабатываемых пользователем.

Если при обращении к некоторой функции написать s, то будет передаваться нулевая строка массива s.

При обращении к массиву b можно написать, например, b и будет передаваться вектор из четырех элементов, а обращение b даст двухмерный массив размером 3 на 4. Нельзя написать b, подразумевая, что передаваться будет вектор, потому что это не соответствует ограничению наложенному на использование сечений массива.

Пример объявления символьного массива.

char str = "объявление символьного массива";

Следует учитывать, что в символьном литерале находится на один элемент больше, так как последний из элементов является управляющей последовательностью "\0".

1.2.7. Структуры

Cтруктуры - это составной объект, в который входят элементы любых типов, за исключением функций. В отличие от массива, который является однородным объектом, структура может быть неоднородной. Тип структуры определяется записью вида:

struct { список определений }

В структуре обязательно должен быть указан хотя бы один компонент. Определение структур имеет следующий вид:

тип-данных описатель;

где тип-данных указывает тип структуры для объектов, определяемых в описателях. В простейшей форме описатели представляют собой идентификаторы или массивы.

Struct { double x,y; } s1, s2, sm; struct { int year; char moth, day; } date1, date2;

Переменные s1, s2 определяются как структуры, каждая из которых состоит из двух компонент х и у. Переменная sm определяется как массив из девяти структур. Каждая из двух переменных date1, date2 состоит из трех компонентов year, moth, day. >p>Существует и другой способ ассоциирования имени с типом структуры, он основан на использовании тега структуры. Тег структуры аналогичен тегу перечислимого типа. Тег структуры определяется следующим образом:

struct тег { список описаний; };

где тег является идентификатором.

В приведенном ниже примере идентификатор student описывается как тег структуры:

Struct student { char name; int id, age; char prp; };

Тег структуры используется для последующего объявления структур данного вида в форме:

struct тег список-идентификаторов;

struct studeut st1,st2;

Использование тегов структуры необходимо для описания рекурсивных структур. Ниже рассматривается использование рекурсивных тегов структуры.

Struct node { int data; struct node * next; } st1_node;

Тег структуры node действительно является рекурсивным, так как он используется в своем собственном описании, т.е. в формализации указателя next. Структуры не могут быть прямо рекурсивными, т.е. структура node не может содержать компоненту, являющуюся структурой node, но любая структура может иметь компоненту, являющуюся указателем на свой тип, как и сделано в приведенном примере.

Доступ к компонентам структуры осуществляется с помощью указания имени структуры и следующего через точку имени выделенного компонента, например:

St1.name="Иванов"; st2.id=st1.id; st1_node.data=st1.age;

1.2.8. Объединения (смеси)

Объединение подобно структуре, однако в каждый момент времени может использоваться (или другими словами быть ответным) только один из элементов объединения. Тип объединения может задаваться в следующем виде:

Union { описание элемента 1; ... описание элемента n; };

Главной особенностью объединения является то, что для каждого из объявленных элементов выделяется одна и та же область памяти, т.е. они перекрываются. Хотя доступ к этой области памяти возможен с использованием любого из элементов, элемент для этой цели должен выбираться так, чтобы полученный результат не был бессмысленным.

Доступ к элементам объединения осуществляется тем же способом, что и к структурам. Тег объединения может быть формализован точно так же, как и тег структуры.

Объединение применяется для следующих целей:

Инициализации используемого объекта памяти, если в каждый момент времени только один объект из многих является активным;

Интерпретации основного представления объекта одного типа, как если бы этому объекту был присвоен другой тип.

Память, которая соответствует переменной типа объединения, определяется величиной, необходимой для размещения наиболее длинного элемента объединения. Когда используется элемент меньшей длины, то переменная типа объединения может содержать неиспользуемую память. Все элементы объединения хранятся в одной и той же области памяти, начиная с одного адреса.

Union { char fio; char adres; int vozrast; int telefon; } inform; union { int ax; char al; } ua;

При использовании объекта infor типа union можно обрабатывать только тот элемент который получил значение, т.е. после присвоения значения элементу inform.fio, не имеет смысла обращаться к другим элементам. Объединение ua позволяет получить отдельный доступ к младшему ua.al и к старшему ua.al байтам двухбайтного числа ua.ax .

1.2.9. Поля битов

Элементом структуры может быть битовое поле, обеспечивающее доступ к отдельным битам памяти. Вне структур битовые поля объявлять нельзя. Нельзя также организовывать массивы битовых полей и нельзя применять к полям операцию определения адреса. В общем случае тип структуры с битовым полем задается в следующем виде:

Struct { unsigned идентификатор 1: длина-поля 1; unsigned идентификатор 2: длина-поля 2; }

длинна - поля задается целым выражением или константой. Эта константа определяет число битов, отведенное соответствующему полю. Поле нулевой длинны обозначает выравнивание на границу следующего слова.

Struct { unsigned a1: 1; unsigned a2: 2; unsigned a3: 5; unsigned a4: 2; } prim;

Структуры битовых полей могут содержать и знаковые компоненты. Такие компоненты автоматически размещаются на соответствующих границах слов, при этом некоторые биты слов могут оставаться неиспользованными.

1.2.10. Переменные с изменяемой структурой

Очень часто некоторые объекты программы относятся к одному и тому же классу, отличаясь лишь некоторыми деталями. Рассмотрим, например, представление геометрических фигур. Общая информация о фигурах может включать такие элементы, как площадь, периметр. Однако соответствующая информация о геометрических размерах может оказаться различной в зависимости от их формы.

Рассмотрим пример, в котором информация о геометрических фигурах представляется на основе комбинированного использования структуры и объединения.

Struct figure { double area,perimetr; /* общие компоненты */ int type; /* признак компонента */ union /* перечисление компонент */ { double radius; /* окружность */ double a; /* прямоугольник */ double b; /* треугольник */ } geom_fig; } fig1, fig2 ;

В общем случае каждый объект типа figure будет состоять из трех компонентов: area, perimetr, type. Компонент type называется меткой активного компонента, так как он используется для указания, какой из компонентов объединения geom_fig является активным в данный момент. Такая структура называется переменной структурой, потому что ее компоненты меняются в зависимости от значения метки активного компонента (значение type).

Отметим, что вместо компоненты type типа int, целесообразно было бы использовать перечисляемый тип. Например, такой

Enum figure_chess { CIRCLE, BOX, TRIANGLE } ;

Константы CIRCLE, BOX, TRIANGLE получат значения соответственно равные 0, 1, 2. Переменная type может быть объявлена как имеющая перечислимый тип:

enum figure_chess type;

В этом случае компилятор СИ предупредит программиста о потенциально ошибочных присвоениях, таких, например, как

figure.type = 40;

В общем случае переменная структуры будет состоять из трех частей: набор общих компонент, метки активного компонента и части с меняющимися компонентами. Общая форма переменной структуры, имеет следующий вид:

Struct { общие компоненты; метка активного компонента; union { описание компоненты 1 ; описание компоненты 2 ; ::: описание компоненты n ; } идентификатор-объединения; } идентификатор-структуры;

Пример определения переменной структуры с именем helth_record

Struct { /* общая информация */ char name ; /* имя */ int age; /* возраст */ char sex; /* пол */ /* метка активного компонента */ /* (семейное положение) */ enum merital_status ins; /* переменная часть */ union { /* холост */ /* нет компонент */ struct { /* состоит в браке */ char marripge_date; char spouse_name; int no_children; } marriage_info; /* разведен */ char date_divorced; } marital_info; } health_record; enum marital_status { SINGLE, /* холост */ MARRIGO, /* женат */ DIVOREED /* разведен */ } ;

Обращаться к компонентам структуры можно при помощи ссылок:

Helth_record.neme, helth_record.ins, helth_record.marriage_info.marriage_date .

1.2.11. Определение объектов и типов

Как уже говорилось выше, все переменные используемые в программах на языке СИ, должны быть объявлены. Тип объявляемой переменной зависит от того, какое ключевое слово используется в качестве спецификатора типа и является ли описатель простым идентификатором или же комбинацией идентификатора с модификатором указателя (звездочка), массива (квадратные скобки) или функции (круглые скобки).

При объявлении простой переменной, структуры, смеси или объединения, а также перечисления, описатель - это простой идентификатор. Для объявления указателя, массива или функции идентификатор модифицируется соответствующим образом: звездочкой слева, квадратными или круглыми скобками справа.

Отметим важную особенность языка СИ, при объявлении можно использовать одновременно более одного модификатора, что дает возможность создавать множество различных сложных описателей типов.

Однако надо помнить, что некоторые комбинации модификаторов недопустимы:

Элементами массивов не могут быть функции,

Функции не могут возвращать массивы или функции.

При инициализации сложных описателей квадратные и круглые скобки (справа от идентификатора) имеют приоритет перед звездочкой (слева от идентификатора). Квадратные или круглые скобки имеют один и тот же приоритет и раскрываются слева направо. Спецификатор типа рассматривается на последнем шаге, когда описатель уже полностью проинтерпретирован. Можно использовать круглые скобки, чтобы поменять порядок интерпретации на необходимый.

Для интерпретации сложных описаний предлагается простое правило, которое звучит как "изнутри наружу", и состоит из четырех шагов.

1. Начать с идентификатора и посмотреть вправо, есть ли квадратные или круглые скобки.

2. Если они есть, то проинтерпретировать эту часть описателя и затем посмотреть налево в поиске звездочки.

3. Если на любой стадии справа встретится закрывающая круглая скобка, то вначале необходимо применить все эти правила внутри круглых скобок, а затем продолжить интерпретацию.

4. Интерпретировать спецификатор типа.

Int * (* comp ) (); 6 5 3 1 2 4

В данном примере объявляется переменная comp (1), как массив из десяти (2) указателей (3) на функции (4), возвращающие указатели (5) на целые значения (6).

Char * (* (* var) ()) ; 7 6 4 2 1 3 5

Переменная var (1) объявлена как указатель (2) на функцию (3) возвращающую указатель (4) на массив (5) из 10 элементов, которые являются указателями (6) на значения типа char.

Кроме объявлений переменных различных типов, имеется возможность объявить типы. Это можно сделать двумя способами. Первый способ - указать имя тега при объявлении структуры, объединения или перечисления, а затем использовать это имя в объявлении переменных и функций в качестве ссылки на этот тег. Второй - использовать для объявления типа ключевое слово typedef.

При объявлении с ключевым словом typedef, идентификатор стоящий на месте описываемого объекта, является именем вводимого в рассмотрение типа данных, и далее этот тип может быть использован для объявления переменных.

Отметим, что любой тип может быть объявлен с использованием ключевого слова typedef, включая типы указателя, функции или массива. Имя с ключевым словом typedef для типов указателя, структуры, объединения может быть объявлено прежде чем эти типы будут определенны, но в пределах видимости объявителя.

Typedef double (* MATH)(); /* MATH - новое имя типа, представляющее указатель на функцию, возвращающую значения типа double */ MATH cos; /* cos указатель на функцию, возвращающую значения типа double */ /* Можно провести эквивалентное объявление */ double (* cos)(); typedef char FIO /* FIO - массив из сорока символов */ FIO person; /* Переменная person - массив из сорока символов */ /* Это эквивалентно объявлению */ char person;

При объявлении переменных и типов здесь были использованы имена типов (MATH FIO). Помимо этого, имена типов могут еще использоваться в трех случаях: в списке формальных параметров, в объявлении функций, в операциях приведения типов и в операции sizeof (операция приведения типа).

Именами типов для основных типов, типов перечисления, структуры и смеси являются спецификаторы типов для этих типов. Имена типов для типов указателя массива и функции задаются при помощи абстрактных описателей следующим образом:

спецификатор-типа абстрактный-описатель;

Абстрактный-описатель - это описатель без идентификатора, состоящий из одного или более модификаторов указателя, массива или функции. Модификатор указателя (*) всегда задается перед идентификатором в описателе, а модификаторы массива и функции () - после него. Таким образом, чтобы правильно интерпретировать абстрактный описатель, нужно начать интерпретацию с подразумеваемого идентификатора.

Абстрактные описатели могут быть сложными. Скобки в сложных абстрактных описателе задают порядок интерпретации подобно тому, как это делалось при интерпретации сложных описателей в объявлениях.

1.2.12. Инициализация данных

При объявлении переменной ей можно присвоить начальное значение, присоединяя инициатор к описателю. Инициатор начинается со знака "=" и имеет следующие формы.

Формат 1: = инициатор;

Формат 2: = { список - инициаторов };

Формат 1 используется при инициализации переменных основных типов и указателей, а формат 2 - при инициализации составных объектов.

Переменная tol инициализируется символом "N".

const long megabute = (1024 * 1024);

Немодифицируемая переменная megabute инициализируется константным выражением после чего она не может быть изменена.

static int b = {1,2,3,4};

Инициализируется двухмерный массив b целых величин элементам массива присваиваются значения из списка. Эта же инициализация может быть выполнена следующим образом:

static int b = { { 1,2 }, { 3,4 } };

При инициализации массива можно опустить одну или несколько размерностей

static int b}