C++ - Урок 002. Типы данных, Переменные и Арифметика

C++, int, char, double, auto, nullptr

Каждая переменная или выражение имеет свой тип данных, например, объявление

int some_variable;

указывает, что переменная some_variable имеет целочисленный тип int.

Объявление позволяет ввести некую переменную в программу. Данная переменная будет обладать неким типом данных: целочисленный, с плавающей запятой, символьный в случае базовых типов данных, или кастомный тип (структура данных, класс). Тип переменной определяет набор операций, которые можно произвести над переменной. Объявление переменной определяет выделение области памяти, которая требуется для неё. А также значение этой переменной, которое с точки зрения компьютера будет являться последовательностью битов. Объявление переменной также несёт в себе то имя, по которому программист будет обращаться к данной переменной в программном коде.

В выше приведенном примере имеем переменную, которая имеет базовый целочисленный тип, с которыми могут производиться арифметические действия, действия сравнения, присваивания и т.д. Обращаться в программном коде к этой переменной будем по имени some_variable.

Фундаментальные типы данных

C++ предоставляет следующие фундаментальные типы данных.

void

void - является типом данных с пустым набором значений. Является незавершённым и не может быть установлен для объектов и переменных. Однако, позволяется использовать указатели на тип void, а также использовать void в качестве значения, возвращаемого функциями.

nullptr

nullptr - особый тип данных, который сам себе не является типом как таковым, поскольку его нельзя установить в качестве типа переменной, но он может использоваться в качестве нулевого указателя. Данный тип был введён в стандарте С++11 вместо определяемой реализацией нулевой макроконстанты NULL.

boolean

bool - логический тип данных, которые принимает значение true или false . Размер памяти, которую занимает данный тип данных может отличаться от 1 в зависимости от реализации в целевой системе. Определить размер можно с помощью оператора sizeof(bool).

Символьные типы

char - Символьные типы используются для представления текстовых символов. Размер символьного типа char 1 байт, что позволяет содержать 256 различных символов. Представление всех символов можно найти в таблице символов ASCII.

Символьные типы данных делятся на три типа:

• signed char - знаковый тип
• unsigned char - беззнаковый тип
• char - отдельный тип, который может быть как знаковым, так и беззнаковым, в зависимости от того, как отработает код компилятор.

Различие в диапазоне значений, например:

• char -128...127
• unsigned char 0...255

char может использоваться для хранения целочисленных значений, которые не превышают одного байта, но лучше использовать для целочисленных значений всё-таки тип Int. Но такое допустимо для встраиваемых систем, с жёстко ограниченным объёмом памяти.

Также имеются особые типы символьных данных:

• wchar_t - тип для представления символов, которым недостаточно одного байта. Это может быть 32 бита для ОС, поддерживающих UNICODE, или 16 бит в нотации Windows для UTF-16.
• char16_t - тип для представления UTF-16, введён в стандарте C++11 .
• char32_t - тип для представления UTF-32, введён в стандарте C++11 .

int

int - целочисленный тип данных. Могут использоваться модификаторы, определяющие размер памяти, выделяемый под этот тип данных. Если нет модификаторов, то гарантируется, что размер типа данных не менее 16-ти бит. Однако, на большинстве 32/64 разрядных систем гарантируется, что занимаемый размер не менее 32-х бит.

Модификаторы

Знаковые модификаторы

• signed - представление знакового типа данных (если опущено, то подразумевается по умолчанию)
• unsigned - представление беззнакового типа данных.

Модификаторы размера

• short - целевой тип оптимизируется, чтобы размер был не менее 16 бит
• long - целевой тип оптимизируется, чтобы размер был не менее 32 бит

Модификатор long можно применять к типу данных дважды, что даёт оптимизацию занимаемого переменной пространства не менее 64 бит. Данная оптимизация введена в стандарте C++11.

long long int

Модификаторы размера и знаковости можно также комбинировать.

signed long long int

Типы данных с плавающей точкой

• float - 32-х разрядный тип данных с плавающей точкой.
• double - 64-х разрядный тип данных с плавающей точкой.
• long double - расширенный тип данных с плавающей точкой, введён в стандарте C++11.

Кстати, при разработке программного обеспечения можно заметить по использованию этих типов данных, какой разработчик начинал с чистого C, а какой начинал с C++. Поголовное использование float характерно для разработчиков, которые начинали с C, double же характерен для C++ разработчиков.

Переменные

Таким образом, переменные могут иметь типы данных, перечисленные выше, например:

int a = 12;       // Целочисленный тип, переменная равна 12
double b = 12.25; // Вещественный тип с плавающей точкой двойной точности, переменная равна 12.25
char c = 'a';     // Символьный тип, переменная равна символу "a"

Инициализация переменных может производиться несколькими способами.

double a1 = 2.3;
double a2 = {2.3};
double a3 {2.3};

Инициализация с фигурными скобками была введена в стандарте C++11. При инициализации фигурными скобками не позволяется неявное преобразование, поэтому компилятор выдаст ошибку в следующих случаях.

int d1 = {2.3};
int d2 {2.3};

auto

Также для объявления переменных в стандарте C++11 был введён спецификатор auto , который позволяет объявлять переменную, без указания типа. В данном случае тип выводится из инициализатора, то есть значения, которое будет присвоено переменной. Таким образом auto невозможно использовать без инициализатора, то есть

// Правильный, рабочий вариант
auto a = 14; 
// Не правильный вариант, не скомпилируется
auto b;
b = 15;

Спецификатор auto может использоваться для объявления лямбда функций, или переменных с очень сложным объявлением, что ведёт к упрощению программного кода.

Арифметика

Над переменными базовых типов можно выполнять различные арифметически операции:

x+y   // сложение
+x    // унарный плюс
x-y   // вычитание
-x    // унарный минус
x*y   // умножение
x/y   // деление
x%y   // остаток от деления

Также возможно использование операций сравнение:

x==y  // равно
x!=y  // не равно
x<y   // меньше чем
x>y   // больше чем
x<=y  // меньше чем или равно
x>=y  // больше чем или равно

В дополнение к арифметическим и логическим операциям функционал C++ предлагает более специфические операции:

x+=y  // x = x+y
++x   // increment: x = x+1
x−=y  // x = x-y
−−x   // decrement: x = x-1
x∗=y  // x =x*y
x/=y  // x = x/y
x%=y  // x = x%y