Типы данных в языке си. Типы данных в си

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 определяет множество значений, набор операций, которые можно применять к таким значениям и способ реализации хранения значений и выполнения операций.

Процесс проверки и накладывания ограничений на типы используемых данных называется контролем типов или типизацией программных данных . Различают следующие виды типизации:

• Статическая типизация - контроль типов осуществляется при компиляции.
• Динамическая типизация - контроль типов осуществляется во время выполнения.

Язык Си поддерживает статическую типизацию, и типы всех используемых в программе данных должны быть указаны перед ее компиляцией.

Различают простые, составные и прочие типы данных.

Простые данные

Простые данные можно разделить на

• целочисленные,
• вещественные,
• символьные
• логические.

Составные (сложные) данные

• Массив — индексированный набор элементов одного типа.
• Строковый тип — массив, хранящий строку символов.
• Структура — набор различных элементов (полей записи), хранимый как единое целое и предусматривающий доступ к отдельным полям структуры.

Другие типы данных

• Указатель — хранит адрес в памяти компьютера, указывающий на какую-либо информацию, как правило - указатель на переменную.

Программа, написанная на языке Си, оперирует с данными различных типов. Все данные имеют имя и тип. Обращение к данным в программе осуществляется по их именам (идентификаторам).

Идентификатор - это последовательность, содержащая не более 32 символов, среди которых могут быть любые буквы латинского алфавита a — z, A — Z, цифры 0 — 9 и знак подчеркивания (_). Первый символ идентификатора не должен быть цифрой.

Несмотря на то, что допускается имя, имеющее до 32 символов, определяющее значение имеют только первые 8 символов. Помимо имени, все данные имеют тип. Указание типа необходимо для того, чтобы было известно, сколько места в оперативной памяти будет занимать данный объект.

Компилятор языка Си придерживается строгого соответствия прописных и строчных букв в именах идентификаторов и лексем.

Целочисленные данные

Целочисленные данные могут быть представлены в знаковой и беззнаковой форме.

Беззнаковые целые числа представляются в виде последовательности битов в диапазоне от 0 до 2 n -1, где n-количество занимаемых битов.

Знаковые целые числа представляются в диапазоне -2 n-1 …+2 n-1 -1. При этом старший бит данного отводится под знак числа (0 соответствует положительному числу, 1 – отрицательному).

Основные типы и размеры целочисленных данных:

Вещественные данные

Вещественный тип предназначен для представления действительных чисел. Вещественные числа представляются в разрядной сетке машины в нормированной форме.

Нормированная форма числа предполагает наличие одной значащей цифры (не 0) до разделения целой и дробной части. Такое представление умножается на основание системы счисления в соответствующей степени. Например, число 12345,678 в нормированной форме можно представить как

12345,678 = 1,2345678·10 4

Число 0,009876 в нормированной форме можно представить как

0,009876 = 9,876·10 -3

В двоичной системе счисления значащий разряд, стоящий перед разделителем целой и дробной части, может быть равен только 1. В случае если число нельзя представить в нормированной форме (например, число 0), значащий разряд перед разделителем целой и дробной части равен 0.

Значащие разряды числа, стоящие в нормированной форме после разделителя целой и дробной части, называются мантиссой числа .

В общем случае вещественное число в разрядной сетке вычислительной машины можно представить в виде 4 полей.

• знак — бит, определяющий знак вещественного числа (0 для положительных чисел, 1 — для отрицательных).
• степень — определяет степень 2, на которую требуется умножить число в нормированной форме. Поскольку степень 2 для числа в нормированной форме может быть как положительной, так и отрицательной, нулевой степени 2 в представлении вещественного числа соответствует величина сдвига, которая определяется как

  где n — количество разрядов, отводимых для представления степени числа.

• целое — бит, который для нормированных чисел всегда равен 1, поэтому в некоторых представлениях типов этот бит опущен и принимается равным 1.
• мантисса — значащие разряды представления числа, стоящие после разделителя целой и дробной части в нормированной форме.

Различают три основных типа представления вещественных чисел в языке Си:

Как видно из таблицы, бит целое у типов float и double отсутствует. При этом диапазон представления вещественного числа состоит из двух диапазонов, расположенных симметрично относительно нуля. Например, диапазон представления чисел типа float можно представить в виде:

Пример : представить число -178,125 в 32-разрядной сетке (тип float ).

Для представления числа в двоичной системе счисления преобразуем отдельно целую и дробную части:

178 10 = 10110010 2 .

0,125 10 = 0,001 2 .

178,125 10 = 10110010,001 2 =1,0110010001·2 111

Для преобразования в нормированную форму осуществляется сдвиг на 7 разрядов влево).

Для определения степени числа применяем сдвиг:

0111111+00000111 = 10000110 .

Таким образом, число -178,125 представится в разрядной сетке как

Символьный тип

Символьный тип хранит код символа и используется для отображения символов в различных кодировках. Символьные данные задаются в кодах и по сути представляют собой целочисленные значения. Для хранения кодов символов в языке Си используется тип char .

Логический тип

Логический тип имеет применяется в логических операциях, используется при алгоритмических проверках условий и в циклах и имеет два значения:

• истина — true
• ложь — — false

В программе должно быть дано объявление всех используемых данных с указанием их имени и типа. Описание данных должно предшествовать их использованию в программе.

Пример объявления объектов

int n; // Переменная n целого типа
double a; // Переменная a вещественного типа двойной точности

В этом уроке вы узнаете алфавит языка C++ , а также какие типы данных может обрабатывает программа на нем. Возможно, это не самый увлекательный момент, но эти знания необходимы!Кроме того, начав изучать любой другой язык программирования, Вы с большей уверенностью пройдете аналогичную стадию обучения. Программа на языке C++ может содержать следующие символы:

• прописные, строчные латинские буквы A, B, C…, x, y, z и знак подчеркивания;
• арабские цифры от 0 до 9;
• специальные знаки: { } , | , () + - / % * . \ ‘ : ? < > = ! & # ~ ; ^
• символы пробела, табуляции и перехода на новую строку.

В тесте программы можно использовать комментарии . Если текст с двух символов «косая черта» // и заканчивается символом перехода на новую строку или заключен между символами /* и */, то компилятор его игнорирует.

Данные в языке C++

Для решения задачи в любой программе выполняется обработка каких-либо данных. Они могут быть различных типов: целые и вещественные числа, символы, строки, массивы. Данные в языке C++ принято описывать в начале функции. К основным типам данных языка относят:

Для формирования других типов данных используют основные и так называемые спецификаторы. В C++ определенны четыре спецификатора типов данных:

• short - короткий;
• long - длинный;
• signed - знаковый;
• unsigned - беззнаковый.

Целочисленный тип

Переменная типа int в памяти компьютера может занимать либо 2, либо 4 байта. Это зависит разрядности процессора. По умолчанию все целые типы считаются знаковыми, то есть спецификатор signed можно не указывать. Спецификатор unsigned позволяет представлять только положительные числа. Ниже представлены некоторые диапазоны значений целого типа

Вещественный тип

Число с плавающей точкой представлено в форме mE +- p, где m - мантисса (целое или дробное число с десятичной точкой), p - порядок (целое число). Обычно величины типа float занимают 4 байта, а double 8 байт. Таблица диапазонов значений вещественного типа:

Логический тип

Переменная типа bool может принимать только два значения true (истина) или fasle (ложь). Любоезначение, не равное нулю, интерпретируется как true. Значение false представлено в памяти как 0.

Тип void

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.

Преобразование типов данных

В C++ различают два вида преобразования типов данных: явное и неявное.

• Неявное преобразование происходит автоматически. Это выполняется во время сравнения, присваивания или вычисления выражения различных типов. Например, следующая программа выведет на консоль значение типа float.

#include "stdafx.h" #include using namespace std; int main() { int i=5; float f=10.12; cout<>void"); return 0; }

#include "stdafx.h" #include using namespace std ; int main () int i = 5 ; float f = 10.12 ; cout << i / f ; system ("pause>>void" ) ; return 0 ;

Наивысший приоритет получает тот тип, при котором информация теряется менее всего. Не стоит злоупотреблять неявным преобразованием типов, так как могут возникнуть разного рода непредвиденные ситуации.

• Явное преобразование в отличие от неявного осуществляется программистом. Существует несколько способов такого преобразования:

1. Преобразование в стили C : (float ) a
2. Преобразование в стили C++ : float ()

Также приведения типов может осуществляться при помощи следующих операций:

static_cast <> () const_cast <> () reinterpret_cast <> () dynamic_cast <> ()

static_cast <> () const_cast <> () reinterpret_cast <> () dynamic_cast <> ()

static_cas - осуществляет преобразование связанных типов данных. Этот оператор приводит типы по обычным правилам, что может потребоваться в случае, когда компилятор не выполняет автоматическое преобразование. Синтаксис будет выглядеть так:

Тип static_cast <Тип> (объект);

С помощью static_cast нельзя убрать константность у переменной, но это по силам следующему оператору. const_cast - применяется только тогда, когда нужно снять константность у объекта. Синтаксис будет выглядеть следующим образом:

Тип const_cast < Тип > (объект );

reinterpret_cast - применяется для преобразования разных типов, целых к указателю и наоборот. Если вы увидели новое слово «указатель» - не пугайтесь! это тоже тип данных, но работать с ним Мы будем не скоро. Синтаксис тут такой же как, у ранее рассмотренных операторах:

Тип reinterpret _cast < Тип > (объект );

dynamic_cast - используется для динамического преобразования типов, реализует приведение указателей или ссылок. Синтаксис:

Тип dynamic _cast < Тип > (объект );

Управляющие символы

С некоторыми из этих самых «управляющих символов» Вы уже знакомы (например, с \n ). Все они начинаются с обратного «слеша», а также обрамляются двойными кавычками.

Изображение	Шестнадцатеричный код	Наименование
		Звуковой сигнал бипера
		Возврат на шаг
		Перевод страницы (формата)
		Перевод строки
		Возврат каретки
		Горизонтальная табуляция
		Вертикальная табуляция

Типы данных в Си — класс данных, значения которых имеют схожие характеристики. Тип определяет внутреннее представление данных в памяти. Самые основные типы данных: логический, целочисленный, числа с плавающей точкой, строковые, указатели.

При динамической типизации переменная связывается с типом на момент инициализации. Получается, что переменная в разных участках кода может иметь разные типы. Динамическую типизацию поддерживают Java Script, Python, Ruby, PHP.

Статическая типизация является противоположностью динамической. При объявлении переменная получает тип, который не меняется в дальнейшем. Языки Си и Си++ являются именно такими. Этот способ наиболее удобный для написания сложного кода, а на стадии компиляции исключается много ошибок.

Языки неформально делятся на сильнотипизированный и слаботипизированный. Сильная типизация подразумевает, что компилятор выдаст ошибку при несовпадении ожидаемого и фактического типов.

x = 1 + “2”; //ошибка — нельзя прибавить к числу символьный знак

Пример слабой типизации.

Проверка согласования типов осуществляется системой типобезопасности. Ошибка типизации возникает, например, при попытке использовать число как функцию. Существуют нетипизированные языки. В противоположность типизированным, они позволяют осуществлять любые операции над каждым объектом.

Классы памяти

Переменные, независимо от их типа, имеют свою область видимости и время существования.

Классы памяти:

• auto;
• static;
• extern;
• register.

Все переменные в языке Си по умолчанию являются локальными. Они могут использоваться только внутри функции или блока. По завершении функции их значение уничтожается.

Статическая переменная также является локальной, но вне своего блока может иметь другое значение, а между вызовами функции значение сохраняется.

Внешняя переменная является глобальной. Она доступна в любой части кода и даже в другом файле.

Спецификаторы типов данных в Си могут не указываться в таких случаях:

1. Все переменные внутри блока не являются переменными, соответственно, если предполагается использование именно этого класса памяти, то спецификатор auto не указывается.
2. Все функции, объявленные вне блока или функции, являются по умолчанию глобальными, поэтому спецификатор extern не обязателен.

Для указания простых типов указываются спецификаторы int, char, float или double. К переменным могут подставляться модификаторы unsigned (беззнаковый), signed (знаковый), short, long, long long.

По умолчанию все числа являются знаковыми, соответственно, могут находиться в диапазоне только положительных чисел. Чтобы определить переменную типа char как знаковую, пишется signed char. Long, long long и short указывают, как много места в памяти отводится для хранения. Наибольшее — long long, наименьшее — short.

Char — самый маленький тип данных в Си. Для хранения значений выделяется всего 1 байт памяти. Переменной типа character обычно присваиваются символы, реже — цифры. Символьные значения берутся в кавычки.

Тип int хранит целые числа, его размер не определен — занимает до 4 байт памяти, в зависимости от архитектуры компьютера.

Явное преобразование беззнаковой переменной задается так:

Неявное выглядит так:

Float и double определяют числа с точкой. Числа float представляются в виде -2.3 или 3.34. Double используется для большей точности — после разделителя целой и дробной части указывается больше цифр. Этот тип занимает больше места в памяти, чем float.

Void имеет пустое значение. Он определяет функции, которые ничего не возвращают. С помощью этого спецификатора указывается пустое значение в аргументах методов. Указатели, которые могут принимать любой тип данных, также определяются как void.

Логический тип Bool

Применяется в проверках условий и циклах. Имеет всего два значения:

• истина;
• ложь.

Булевые значения могут преобразовываться в значение типа int. True эквивалентно единице, false — нулю. Преобразование типов предусмотрено только между bool и int, в противном случае компилятор выдаст ошибку.

if (x) { //Error: «Cannot implicitly convert type ‘int’ to ‘bool"»

if (x != 0) // The C# way

Строки и массивы

Массивы относятся к сложными типам даным в Си. ЯП не работает со строками так же, как это делает Джаваскрипт или Руби. В Си все строки являются массивами элементов символьного значения. Строки оканчиваются нулевым байтом “