ALLDev

Общая информация

Встроенные типы данных предопределены в языке. Это самые простые величины, из которых составляют все производные типы, в том числе и классы. Различные реализации и компиляторы могут определять различные диапазоны значений целых и вещественных чисел.

В таблице 6.1 перечислены простейшие типы данных, которые определяет язык Си++, и приведены наиболее типичные диапазоны их значений.

Целые числа

Для представления целых чисел в языке Си++ существует несколько типов – char, short, int и long (полное название типов: short int, long int, unsigned long int и т.д. Поскольку описатель int можно опустить, мы используем сокращенные названия). Они отличаются друг от друга диапазоном возможных значений. Каждый из этих типов может быть знаковым или беззнаковым. По умолчанию тип целых величин – знаковый. Если перед определением типа стоит ключевое слово unsigned, то тип целого числа — беззнаковый. Для того чтобы определить переменную x типа короткого целого числа, нужно записать:

short x;

Число без знака принимает только положительные значения и значение ноль. Число со знаком принимает положительные значения, отрицательные значения и значение ноль.

Целое число может быть непосредственно записано в программе в виде константы. Запись чисел соответствует общепринятой нотации. Примеры целых констант: 0, 125, -37. По умолчанию целые константы принадлежат к типу int. Если необходимо указать, что целое число — это константа типа long, можно добавить символ L или l после числа. Если константа беззнаковая, т.е. относится к типу unsigned long или unsigned int, после числа записывается символ U или u. Например: 34U, 700034L, 7654ul.

Кроме стандартной десятичной записи, числа можно записывать в восьмеричной или шестнадцатеричной системе счисления. Признаком восьмеричной системы счисления является цифра 0 в начале числа. Признаком шестнадцатеричной — 0x или 0X перед числом. Для шестнадцатеричных цифр используются латинские буквы от A до F (неважно, большие или маленькие).

Таким образом, фрагмент программы

const int x = 240;
const int y = 0360;
const int z = 0x0F0;

определяет три целые константы x, y и z с одинаковыми значениями.

Отрицательные числа предваряются знаком минус "-". Приведем еще несколько примеров:

const unsigned long ll = 0678; // ошибка в записи восьмеричного числа
const short a = 0xa4; // правильная запись
const int x = 23F3; // ошибка в записи десятичного числа

Для целых чисел определены стандартные арифметические операции сложения ( + ), вычитания ( - ), умножения ( * ), деления ( / ); нахождение остатка от деления ( % ), изменение знака ( -). Результатом этих операций также является целое число. При делении остаток отбрасывается. Примеры выражений с целыми величинами:

x + 4;
30 — x;
x * 2;
-x;
10 / x;
x % 3;

Кроме стандартных арифметических операций, для целых чисел определен набор битовых (или поразрядных) операций. В них целое число рассматривается как строка битов (нулей и единиц при записи числа в двоичной системе счисления или разрядов машинного представления).

К этим операциям относятся поразрядные операции И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, поразрядное отрицание и сдвиги. Поразрядная операция ИЛИ, обозначаемая знаком |, выполняет операцию ИЛИ над каждым индивидуальным битом двух своих операндов. Например, 1 | 2 в результате дают 3, поскольку в двоичном виде 1 это 01, 2 – это 10, соответственно, операция ИЛИ дает 11 или 3 в десятичной системе (нули слева мы опустили).

Аналогично выполняются поразрядные операции И, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и отрицание.

3 | 1 результат 3
4 & 7 результат 4
4 ^ 7 результат 3
0 & 0xF результат 0
~0x00F0 результат 0xFF0F

Операция сдвига перемещает двоичное представление левого операнда на количество битов, соответствующее значению правого операнда. Например, двоичное представление короткого целого числа 3 – 0000000000000011. Результатом операции 3 << 2 (сдвиг влево) будет двоичное число 0000000000001100 или, в десятичной записи, 12. Аналогично, сдвинув число 9 (в двоичном виде 0000000000001001 ) на 2 разряда вправо (записывается 9 >> 2 ) получим 0000000000000010, т.е. 2.

При сдвиге влево число дополняется нулями справа. При сдвиге вправо бит, которым дополняется число, зависит от того, знаковое оно или беззнаковое. Для беззнаковых чисел при сдвиге вправо они всегда дополняются нулевым битом. Если же число знаковое, то значение самого левого бита числа используется для дополнения. Это объясняется тем, что самый левый бит как раз и является знаком — 0 означает плюс и 1 означает минус. Таким образом, если

short x = 0xFF00;
unsigned short y = 0xFF00;

то результатом x >> 2 будет 0xFFC0 (двоичное представление 1111111111000000 ), а результатом y >> 2 будет 0x3FC0 (двоичное представление 0011111111000000 ).

Рассмотренные арифметические и поразрядные операции выполняются над целыми числами и в результате дают целое число. В отличие от них операции сравнения выполняются над целыми числами, но в результате дают логическое значение истина ( true ) или ложь ( false ).

Для целых чисел определены операции сравнения: равенства ( == ), неравенства ( != ), больше ( > ), меньше ( < ), больше или равно ( >= ) и меньше или равно ( <= ).

Последний вопрос, который мы рассмотрим в отношении целых чисел, – это преобразование типов. В языке Си++ допустимо смешивать в выражении различные целые типы. Например, вполне допустимо записать x + y, где x типа short, а y – типа long. При выполнении операции сложения величина переменной x преобразуется к типу long. Такое преобразование можно произвести всегда, и оно безопасно, т.е. мы не теряем никаких значащих цифр. Общее правило преобразования целых типов состоит в том, что более короткий тип при вычислениях преобразуется в более длинный. Только при выполнении присваивания длинный тип может преобразовываться в более короткий. Например:

short x;
long y = 15;
. . .
x = y; 
// преобразование длинного типа
// в более короткий

Такое преобразование не всегда безопасно, поскольку могут потеряться значащие цифры. Обычно компиляторы, встречая такое преобразование, выдают предупреждение или сообщение об ошибке.

Вещественные числа

Вещественные числа в Си++ могут быть одного из трех типов: с одинарной точностью — float, с двойной точностью – double, и с расширенной точностью – long double.

float x;
double e = 2.9;
long double s;

В большинстве реализаций языка представление и диапазоны значений соответствуют стандарту IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) для представления вещественных чисел. Точность представления чисел составляет 7 десятичных значащих цифр для типа float, 15 значащих цифр дляdouble и 19 — для типа long double.

Вещественные числа записываются либо в виде десятичных дробей, например 1.3, 3.1415, 0.0005, либо в виде мантиссы и экспоненты: 1.2E0, 0.12e1. Отметим, что обе предыдущие записи изображают одно и то же число 1.2.

По умолчанию вещественная константа принадлежит к типу double. Чтобы обозначить, что константа на самом деле float, нужно добавить символ f илиF после числа: 2.7f. Символ l или L означает, что записанное число относится к типу long double.

const float pi_f = 3.14f; 
double pi_d = 3.1415;
long double pi_l = 3.1415L;

Для вещественных чисел определены все стандартные арифметические операции сложения ( + ), вычитания ( - ), умножения ( * ), деления ( / ) и изменения знака ( - ). В отличие от целых чисел, операция нахождения остатка от деления для вещественных чисел не определена. Аналогично, все битовые операции и сдвиги к вещественным числам неприменимы; они работают только с целыми числами. Примеры операций:

2 * pi;
(x – e) / 4.0

Вещественные числа можно сравнивать на равенство ( == ), неравенство ( != ), больше ( > ), меньше ( < ), больше или равно ( >= ) и меньше или равно ( <= ). В результате операции сравнения получается логическое значение истина или ложь.

Если арифметическая операция применяется к двум вещественным числам разных типов, то менее точное число преобразуется в более точное, т.е. float преобразуется в double и doubleпреобразуется в long double. Очевидно, что такое преобразование всегда можно выполнить без потери точности.

Если вторым операндом в операции с вещественным числом является целое число, то целое число преобразуется в вещественное представление.

Хотя любую целую величину можно представить в виде вещественного числа, при таком преобразовании возможна потеря точности (для больших чисел).

Логические величины

В языке Си++ существует специальный тип для представления логических значений bool. Для величин этого типа существует только два возможных значения: true (истина) и false (ложь). Объявление логической переменной выглядит следующим образом:

bool condition;

Соответственно, существуют только две логические константы – истина и ложь. Они обозначаются, соответственно, true и false.

Для типа bool определены стандартные логические операции: логическое И ( && ), ИЛИ ( || ) и НЕ ( !).

// истинно, если обе переменные cond1 и cond2, истинны
cond1 && cond2
// истинно, если хотя бы одна из переменных истинна 
cond1 || cond2
// результат противоположен значению cond1 
!cond1

Как мы уже отмечали ранее, логические значения получаются в результате операций сравнения. Кроме того, в языке Си++ принято следующее правило преобразования чисел в логические значения: ноль соответствует значению false, и любое отличное от нуля число преобразуется в значение true. Поэтому можно записать, например:

int k = 100;
while (k) { // выполнить цикл 100 раз
 k--;
}