Типы данных в «Си». Программирование на языке «Си. Переменные в языке Си. Объявление переменной в Си

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.

Кроме разделения данных на переменные и константы, существует классификация данных по типу. Описание переменных прежде всего состоит в объявлении их типа. Тип данных характеризует область их значений и форму представления в памяти компьютера. Каждый тип характеризуется набором выполняемых над данными операций. Традиционно в универсальных языках программирования существуют такие стандартные типы, как целый, вещественный, символьный и логический 3 . Сразу отметим, что логического типа в Си нет. Выражение (в частном случае, переменная) считается истинным, если оно отлично от нуля, в противном случае оно считается ложным.

Существование двух числовых типов (целого и вещественного) связано с двумя возможными формами представления чисел в памяти компьютера.

Данные целого типа хранятся в форме представленияс фиксированной точкой . Для нее характерны абсолютная точность представления чисел и выполнения операций над ними, а также ограниченный диапазон значений чисел. Целый тип используется для данных, которые в принципе не могут иметь дробной части (количество людей, машин, и т.д., номера и счетчики).

Тип вещественный соответствует форме представления чиселс плавающей точкой , для которой характерны приближенное представление числа с заданным количеством значащих цифр (знаков мантиссы) и большим диапазоном порядка числа, что обеспечивает возможность представления как очень больших, так и очень малых по абсолютной величине чисел. В силу приближенного представления данных вещественного типа ихнекорректно сравнивать на равенство .

В современных реализациях универсальных языков программирования обычно существует несколько целых и несколько вещественных типов, каждый их которых характеризуется своим размером отводимой под одно значение памяти и, соответственно, своим диапазоном значений чисел, а для вещественных типов - и своей точностью (числом цифр мантиссы).

Данные символьного типа принимают значения на всем множестве допустимых для данного компьютера символов. Для хранения одного символьного значения отводится один байт, кодирование символов осуществляется в соответствии со стандартной таблицей кодирования (обычноASCII).

В Си имеется 4 базовых типа:

char - символьный тип;

int - целый тип,

float - вещественный тип одинарной точности,

double - вещественный тип двойной точности.

Для задания производных типов используются квалификаторы :short (короткий) - используется с типомint ,long (длинный) - используется с типамиint иdouble ;signed (со знаком),unsigned (без знака) - применимы к любому целому типу. При отсутствии словаunsignedзначение считается знаковым,т. е. по умолчанию принятоsigned. В силу допустимости произвольного соединения квалификаторов и названий базовых типов один тип может иметь несколько обозначений. Сведения о стандартных типах Си представлены в таблицах 1 и 2. Через запятую в клетках первого столбца перечислены описатели-синонимы.

Таблица 1. Стандартные целые типы данных Си

Тип данных		Диапазон значений
char, signed char
unsigned int, unsigned
int, signed int, short int, short
		2147483648...2147483647

Интересно, что в Си тип charв зависимости от контекста может использоваться как символьный или как целый тип.

Таблица 2. Стандартные вещественные типы данных Си

Замечание. Для написания программ первой части пособия нам потребуются в основномдва типа: float и int .

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.

 Тип данных – это описание диапазона значений, которые может принимать переменная, указанного типа. Каждый тип данных характеризуется:
  1. количеством занимаемых байт(размером)
  2. диапазоном значений которые может принимать переменная данного типа.

Все типы данных можно разделить на следующие виды:
  1. простые (скалярные) и сложные (векторные) типы;
  2. базовые (системные) и пользовательские(которые определил пользователь).
 В языке СИ систему базовых типов образуют четыре типа данных:
  1. символьный,
  2. целочисленный,
  3. вещественный одинарной точности,
  4. вещественный двойной точности.

Подробное описание типов данных в языке СИ

тип	Символьный тип	Целочисленный тип	Вещественный тип одинарной точности	Вещественный тип двойной точности
описание	char	int	float	double
размер	1 байт (8 бит)	4 байта (32 бита)	4 байта (32 бита) 23 бита – мантисса; 8 бит – порядок; 1 бит – знак.	8 байт (64 бита) 52 бита – мантисса; 11 бит – порядок; 1 бит – знак.
диапазон значений	-128 ... 127	2147483648 ... 2147483647	±3.4Е±38 Точность до 7 знаков после запятой	±1.7Е±308 Точность до 17 знаков после запятой

В языке СИ предусмотрены модификаторы типов данных двух видов:
  1. модификаторы знака: signed и unsigned.
  2. модификаторы размера: short и long.
 Более подробно модификаторы типов описаны в таблице:

Комплексные числа в СИ

 Комплексные числа введены в стандарте C99.
  float _Complex
  double _Complex
  long double _Complex
 Все это счастье находиться в библиотеке complex.h :)

Минимальные и максимальные значения всех базовых типов данных языка СИ описаны в библиотеках: limits.h – содержит диапазоны целочисленных значений, float.h – содержит диапазоны вещественных значений.

Логический тип данных в СИ

 Стандарт С89:
  Логический тип – int
   0 – ложь (false);
   не 0 – истина (true). Т.е как такового логического типа не создано, а вместо него используется int.
 Стандарт С99:
  Логический тип - _Bool
 Ключевые слова: bool true false
А это счастье в библиотеке stdbool.h

Операторы объявлений

 Переменная – именованная область памяти вычислительной машины, предназначенная для хранения значений определенного типа, с произвольным методом доступа: чтение и запись. Имя переменой – разрешенный идентификатор языка СИ не использовавшийся ранее для обозначения других переменных, типов, элементов перечислений или имен функций. Оператор объявления переменных имеет следующий синтаксис: тип имя1[,имя2[,...]]; Примеры:
 int a, b, c;
 double x, y;
 char ch;  Есть некоторые негласные правила, т.е исполнения который является хорошим тоном, но делать это не обязательно:
  1. каждое объявление переменных нового типа начинается с новой строки;
  2. из названия переменной должно быть понятно зачем она и что в ней будет храниться(хотя иногда из-за таких вот информативных названий скорость написания кода падает, т.к некоторых заносит и они называют переменные целыми предложениями);
  3. поэтому появляется правило: название переменной не должно быть слишком длинным;
  4. после объявления переменной очень желательно в комментариях пометить зачем она;
  5. необходимо разделять имена переменных пробелами.
 Оператор объявления переменных с инициализацией имеет следующий синтаксис: тип имя1[=значение1][, имя2[=значение2][,...]]; Примеры:
 int a=26, b=032, c=0x1A;
 double x=2.5e2,y=0x1.ffe-3;
 char ch=’Z’;

Константы в СИ

 В языке СИ присутствует три вида констант:
  1. целочисленные,
  2. вещественные,
  3. символьные.
 Целочисленные константы
  1. Десятичная константа указывается десятичным числом в обычной форме.
  2. Восьмеричная константа указывается числом, начинающимся с цифры ноль и содержащим цифры 0...7.
  3. Шестнадцатеричная константа указывается целым числом с префиксом 0x или 0X, содержащим цифры 0...9 и буквы латинского алфавита a...f, A...F.
 Вещественные константы записываются в десятичной или шестнадцатеричной системе исчисления. Позиция запятой указывается точкой, экспонента указывается после латинской буквы e (или E). Символьным константам предшествует символ \, это так называемое "экранирование" . В языке СИ присутствуют специальные символы:
  ‘\’’ – одинарная кавычка,
  ‘\”’ – двойная кавычка,
  ‘\\’ – обратный слеш,
  ‘\?’ – знак вопроса,
  ‘\a’ – звуковой сигнал,
  ‘\b’ – удаление символа,
  ‘\f’ – прокрутка страницы,
  ‘\n’ – перевод строки,
  ‘\r’ – возврат каретки в начало строки,
  ‘\t’ – горизонтальная табуляция,
  ‘\v’ – вертикальная табуляция.

В языке СИ можно также создавать переменные, имеющие константное значение (их значение нельзя изменить). Объявление таких «переменных» имеет следующий синтаксис: const тип имя1=значение1[,имя2=значение2[,...]]; Примеры:
  const unsigned int x=80, y=25;
  const double pi=3.1415;

Оператор создания типов данных в СИ

 Оператор typedef используется для создания пользовательских типов данных, синтаксис его использования: typedef имя_старого_типа имя_нового_типа; Пример:
  typedef unsigned int word;
 В СИ согласно стандарту, определение типов может производиться практически в любом месте программы(т.е нет строго определенного блока для определения типов данных).Функция для определения размера типа, или переменной какого-либо типа: sizeof, она возвращает количество занимаемых байт в памяти. Пример:
  sizeof(int) //вернет 4
  sizeof(char) //результат 1
  sizeof(double) // вернет 8

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

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

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

Типы данных в языке Си для компилятора AVR-GCC

Тип	Размер в байтах (битах)	Интервал изменения
char	1 (8)	-128 .. 127
unsigned char	1 (8)	0 .. 255
signed char	1 (8)	-128 .. 127
int	2 (16)	-32768 .. 32767
unsigned int	2 (16)	0 .. 65535
signed int	2 (16)	-32768 .. 32767
short int	2 (16)	-32768 .. 32767
unsigned short int	2 (16)	0 .. 65535
signed short int	2 (16)	-32768 .. 32767
long int	4 (32)	-2147483648 .. 2147483647
unsigned long int	4 (32)	0 .. 4294967295
signed long int	4 (32)	-2147483648 .. 2147483647
float	4 (32)	3.4Е-38 .. 3.4Е+38
double	4 (32)	3.4Е-38 .. 3.4Е+38
long double	10 (80)	3.4Е-4932 .. 3.4Е+4932

Обратите внимание

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

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

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

Производный тип	Стандартный тип
int8_t	signed char
uint8_t	unsigned char
int16_t	signed int
uint16_t	unsigned int
int32_t	signed long int
uint32_t	unsigned long int
int64_t	signed long long int
uint64_t	unsigned long long int

Тип Void

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