3. Данные, язык Си и вы

int, short, long, unsigned, char, float, double sizeof

     Программы имеют дело с данными. Мы вводим в компьютер числа, буквы и слова и ожидаем, что он будет проводить над ними какие-то операции. В этой и следующей главах мы сосредоточим наше внимание на данных различных типов и их свойствах. В соответствии с этим мы будем последовательно останавливаться на каждом из типов и смотреть, как их можно использовать. Но, по скольку заниматься одним только обсуждением представляется нам не очень веселым делом, мы рассмотрим также небольшие про граммы обработки данных.

     Эта глава в основном посвящена обсуждению двух важнейших классов типов данных целым числам и числам с плавающей точкой. Язык Си предоставляет программисту возможность использовать несколько разновидностей этих типов Мы займемся изучением следующих вопросов что такое типы данных, как их описать, как и когда их использовать. Кроме того, мы обсудим различия между константами и переменными.

     Теперь, так же как прежде, пришло время рассмотреть какую нибудь простую программу. Возможно, вы обнаружите в ней какие-то непонятные места Мы постараемся разъяснить их вам при последующем обсуждении в данной главе Общий смысл про граммы должен быть достаточно понятен, поэтому попробуйте осуществить компиляцию и выполнить эту программу¹⁾ . Для экономии времени можете опустить комментарии при вводе программы в машину. (Замечание: мы включили имя программы в ее со cтав как комментарий, в дальнейшем, приводя программы, будем придерживаться этого правила ).

/*Ваш золотой эквивалент*/
/*определение стоимости количества золота, равного вашему весу*/
main( )
{
    float weight, value, /* 2 переменные с плавающей точкой */
    char beep;           /* символьная переменная */ 
    beep = ' /007' ;     /* присваивание специального символа  переменной beep */
    printf(" Стоите ли вы своего веса в золотом эквиваленте? \n");
    printf(" Укажите, пожалуйста, свой вес в фунтах и узнаете \n");
    scanf("%f ",  &weight;);  /* получение данных */ 
    value= 400.0 *weight*14,5833; /* предполагаемая цена золота - 
                                    400 долл за тройскую унцию */
     /* коэффициент 14,5833 служит для перевода в тройские унции */
    printf(" %c Стоимость вашего веса в золотом эквиваленте 
                                $%2,2 f%c.\n",  beep, value, beep);
    printf("Bы несомненно стоите столько' Если цена золота упадет,");
    printf(" ешьте больше, \n чтобы сохранить свою стоимость \n");
}

     При вводе этой программы в компьютер вы можете захотеть заменить число 400.00 величиной текущей цены золота. Мы надеемся, однако, что вы не будете пускаться на обман, заменяя число 14,5 833, равное числу унций в фунте (Речь идет об унциях в тройской системе мер, применяемой при взвешивании благородных металлов, и фунтах в обычной системе мер, используемой при взвешивании всего остального). Заметим, что слова "укажите свой вес" означают, что необходимо набрать на клавиатуре число, выражающее вес, и нажать клавишу "ввод" или "возврат" (Не надо только вставать на клавиатуру!) Нажав эту клавишу, вы тем самым сообщаете компьютеру, что вы уже закончили ввод.

     Данная программа имеет также некоторую незаметную на первый взгляд особенность. Чтобы обнаружить ее и понять, в чем дело, вы должны сами запустить эту программу; имя одной из переменных служит довольно недвусмысленным намеком.
Что нового содержится в этой программе?

     1. По-видимому, вы уже заметили, что мы ввели описание двух новых типов переменных. До этого мы использовали только целые переменные, а теперь добавили переменные с плавающей точкой и символьные переменные, так что теперь мы можем обрабатывать данные более общего вида.
     2. Мы использовали в программе несколько новых способов задания констант. Теперь мы умеем вводить в программу числа с десятичной точкой и знакомы с довольно специфическим способом представления значения символьной переменной beep.
     3. Для вывода на печать этих переменных нового типа в операторе printf( ) мы использовали спецификации %f и %с, соответствующие переменной с плавающей точкой и символьной переменной. Модификаторы в спецификации %f применяются для улучшения вида результата на экране дисплея.
     4. Возможно, самой существенной новой особенностью является то, что эта программа "диалоговая". Компьютер запрашивает У вас информацию, а затем использует число, которое вы ввели. Работать с диалоговой программой гораздо интереснее, чем с программами недиалогового типа, которые мы использовали до этого. Более важным является еще и то, что такой подход позволяет нам создавать более гибкие программы. Например, нашу программу можно использовать при задании любого веса (конечно, в разумных пределах), а не только веса в 175 фунтов. Нам не нужно переписывать программу всякий раз, когда мы захотим обработать вес еще одного человека. Функции scanf( ) и printf( ) делают это вполне возможным. Функция scanf( ) читает данные, набираемые на пульте дисплея, и вводит их в программу. В гл. 2 мы уже видели, что функция printf( ) читает данные из программы и выводит их на экран. Вместе эти две функции позволяют установить двустороннюю связь с вашей программой, что делает общение с компьютером гораздо более приятным.
     В данной главе мы рассмотрим два первых пункта - переменные и константы различных типов данных. Оставшиеся два пункта мы обсудим в следующей главе, но функции scanf( ) и printf( ) будем использовать по-прежнему.

ДАННЫЕ: ПЕРЕМЕННЫЕ И КОНСТАНТЫ

Далее   Содержание

     Компьютер, выполняя программу, может заниматься разнообразной деятельностью. Он может складывать числа, сортировать имена, заниматься распознаванием речи и изображения на экране видеодисплея, вычислять орбиты комет, подготавливать список почтовых адресов абонентов, чертить фигуры, делать логические выводы или что-нибудь еще, что только вы можете себе представить. Чтобы заниматься всем этим, программам необходимо работать с "данными" - числами и символами, т. е. объектами, которые несут в себе информацию, предназначенную для использования. Некоторые данные устанавливаются равными определенным значениям еще до того, как программа начнет выполняться, а после ее запуска сохраняют такие значения неизменными на всем протяжении работы программы. Это "константы". Другие данные могут изменяться, или же им могут быть присвоены значения во время выполнения программы; они называются "переменными". (Мы уже использовали данный термин в предыдущей главе, но формально вы зна-комитесь с ним только здесь.) В нашей простой программе weight - это переменная; число 16.0 - константа. Что можно скаэать по поводу числа 400.00? Совершенно очевидно, что в действительности цена золота не остается неизменной, но в нашей программе мы считаем ее константой.

     Различие между переменной и константой довольно очевидно: во время выполнения программы значение переменной может быть изменено (например, с помощью присваивания), а значение константы - нет. Указанное различие приводит к тому, что обработка переменных компьютером оказывается немного сложнее и требует больше времени, чем обработка констант, но, несмотря на это, он вполне справляется с такой деятельностью.

ДАННЫЕ: ТИПЫ ДАННЫХ

Далее   Содержание

     Помимо различия между переменными и константами существует еще различие между типами данных. Некоторые данные в программе являются числами, некоторые - буквами, или, более обобщенно, символами. Компьютер должен иметь возможность идентифицировать и обрабатывать требуемым образом данные любого из этих типов. В языке Си предусмотрено использование нескольких основных типов данных. Если величина есть константа, то. компилятор обычно может распознать ее тип только по тому виду, в каком она присутствует в программе. Однако в случае переменной необходимо, чтобы ее тип был объявлен в операторе описания.

     Дополнительные детали, относящиеся к типам данных, мы будем сообщать вам по мере изложения. Рассмотрим основные типы данных, имеющиеся в языке Си. В стандарте языка Си используется семь ключевых слов, указывающих на различные типы данных. Приведем список этих ключевых слов:

int long short unsigned

char

float double

     Первые четыре ключевых слова используются для представления целых, т. е. целых чисел без десятичной дробной части. Они могут появляться в программе по отдельности или в некоторых сочетаниях, как, например, unsigned short. Следующее слово char предназначено для указания на буквы и некоторые другие символы, такие, как #, $, % и &. Последние два ключевых слова используются для представления чисел с десятичной точкой. Типы, обозначаемые этими ключевыми словами, можно разделить на два класса по принципу размещения в памяти машины. Первые пять ключевых слов определяют "целые" типы данных, в то время как последние два - типы данных с "плавающей точкой".

РИС. 3.1. Работа функций scanf( ) и printf( ).

     В этом месте у некоторых читателей могут появиться недоумен-ные вопросы: "Целые типы данных? Типы данных с плавающей теневой?" Не пугайтесь. Если эти термины кажутся вас непривычными или непонятными, мы дадим краткое объяснение их смысла. Те, кто не знаком с терминами "биты", "байты" и "слова", могут, перед тем как двинуться дальше, прочесть приводимое ниже объяснение, отмеченное вертикальной голубой линией. Можно спросить: а нужно ли знать все эти детали? На самом деле необязательно. Пожалуй, не больше, чем вы должны знать о принципах работы двигателя внутреннего сгорания для того, чтобы управлять машиной. Но некоторое представление о том, что происходит в компьютере или двигателе, может иногда выручить вас. Кроме того, это может помочь вашему превращению в прекрасного "собеседника".

     Термины "бит", "байт" и "слово" обычно используются для описания как элементов данных, которые обрабатывает компьютер, так и элементов памяти. Здесь мы займемся рассмотрением второго смысла этих терминов.

     Наименьшая единица памяти называется бит. Она может принимать одно из ДВУХ значений: 0 или 1. (Иначе говоря, бит может находится в состояниях "включен" или "выключен"; эта фраза совершенно аналогична первому выска зыванию.) В один бит нельзя поместить достаточное количество информации но в машине содержится большое число битов; дело в том, что бит - основной "строительный блок", из которых создается память компьютера.

     Байт - более удобный элемент памяти. В большинстве машин байт состоит из 8 бит. Поскольку каждый бит можно установить либо в состояние 0, либо в состояние 1, всего в байтовом формате можно представить 256 (два в восьмой степени) различных комбинаций из нулей и единиц. Такие комбинации можно использовать, например, для представления целых чисел в диапазоне от 0 до 255 или для кодирования набора символов. Это можно получить при помощи "дво-ичного кода", в котором для представления чисел используются только нули и единицы. Обсуждение структуры двоичного кода мы поместили в приложение (вы вполне можете его не читать, если не захотите).

     При современном подходе к проектированию компьютеров слово является самым естественным элементом памяти. В 8-разрядных микрокомпьютерах, таких, как ЭВМ фирмы Sinklair иди первые модели машин фирмы Apple, слово занимает как раз 1 байт. Многие более новые персональные вычислительные системы, такие, как IBM PC и Lisa фирмы Apple, являются 16-разрядными. Это означает, что размер слова у них 16 бит, т. е. 2 байта. Большие компьютеры могут иметь 32-, 64-разрядные слова или даже более длинные. Совершенно очевидно, что чем длиннее слово, тем больше информации можно туда поместить. Обычно в компьютерах предусмотрена возможность объединять вместе два или более слов для того, чтобы помещать в память элементы данных большей длины, но этот процесс сильно замедляет работу компьютера.

     В наших примерах мы предполагаем, что длина слова равна 16 бит, если мы не оговорили противного.

     Для человека различие между целым числом и числом с плавающей точкой выражается в способе записи. Для компьютера различие выражается в способе занесения этих чисел в память. Давайте рассмотрим по очереди каждый из двух классов чисел.

Целые числа

Далее   Содержание

     У целого числа никогда не бывает дробной части и, согласно правилам языка Си, десятичная точка в его записи всегда отсутствует. В качестве примера можно привести числа 2, -23 и 2456. Числа вида 3.14 и 2/3 не являются целыми. Представив целое число в двоичном виде, его нетрудно разместить в памяти машины.

РИС. 3.2. Двоичное представление числа 7 в памяти машины.

     Например, число 7 в двоичном виде выглядит как 111. Поэтому, чтобы поместить это число в 1-байт слово, необходимо первые 5 бит установить в 0, а последние 3 бит - в 1 (рис. 3.2).

Числа с плавающей точкой

Далее   Содержание

     Числа с плавающей точкой более или менее соответствуют тому, что математики называют "вещественными числами". Они включают в себя числа, расположенные между целыми. Вот некоторые из них: 2.75, 3.16Е7, 7.00 и 2е-8. Очевидно, что любое число с плавающей точкой можно записать несколькими способами. Более полное обсуждение "Е-нотации" будет проведено дальше, а мы Только кратко поясним, что запись вида "3.16Е7" означает число, полученное в результате умножения 3.16 на 1,0 в седьмой степени, т. е. на 1 с семью нулями. Число 7 называется "порядком" (показателем степени при основании 10).

     Наиболее существенным моментом здесь является то, что способ кодирования, используемый для помещения в память числа с плавающей точкой, полностью отличается от аналогичной схемы для размещения целого числа. Формирование представления числа с плавающей точкой состоит в его разбиении на дробную часть и порядок; затем обе части раздельно помещаются в память. Поэтому число 7.00 из вышеприведенного списка нельзя поместить в память тем же способом, что и целое число 7, хотя оба имеют одно и то же значение. В десятичной записи (точно так же как и в двоичной) число "7.0" можно было бы записать в виде "0.7Е1"; тогда "0.7" будет дробной частью, а "1" - порядком. Для размещения чисел в памяти машины будут, конечно, использоваться двоичные числа и степени двойки вместо степеней десяти. Дополнительную информацию, относящуюся к этому вопросу, вы сможете найти в приложении Ж. Здесь же мы остановимся лишь на различиях, связанных с практическим использованием чисел этих двух типов.

     1. Целые числа не имеют дробной части, в то время как числа с плавающей точкой могут представлять как целые, так и дробные числа.

     2. Числа с плавающей точкой дают возможность представлять величины из более широкого диапазона, чем целые (см. табл. 3.1).

     3. При некоторых арифметических операциях, например при вычитании одного большого числа из другого, использование чисел с плавающей точкой приводит к большей потере точности.

     4. Операции над числами с плавающей точкой выполняются, как правило, медленнее, чем операции над целыми числами. Однако сейчас уже появились микропроцессоры, специально ориентированные на обработку чисел с плавающей точкой, и в них эти операции выполняются довольно быстро.

РИС. 3.3. Десятичное представление числа p в формате с плавающей точкой.

     Возьмите некоторое число. Добавьте к нему 1, а затем вычтите из полученной суммы исходное число. Что у вас получится? У нас получилась 1. Но вычисления, производимые над числами с плавающей точкой, могут дать и совершенно неожиданный результат:

/*ошибка вычислений*/
main( )
{
   float a, b;
   b = 2.0е20 + 1.0;
   а = b - 2.0е20;
   printf(" %f \n", a);
} 

0000000

     Причина появления такого странного результата состоит в отсутствии доста точного числа разрядов для выполнения операций с требуемой точностью. Число 2.0е20 записывается как двойка с последующими двадцатью нулями, и, до бавляя к нему 1, мы пытаемся изменить 21-ю цифру Чтобы выполнить эту oпe рацию корректно, программа должна иметь возможность поместить в память число, состоящее из 21 цифры. Но число типа float (т е. с плавающей точкой) путем изменения порядка можно увеличить или уменьшить лишь на 6 или 7 цифр. Попытка вычисления оказалась неудачной. С другой стороны, если бы мы использовали, скажем, число 2.0е4 вместо 2.0е20, мы смогли бы получить правильный ответ, поскольку в этом случае мы пытались бы изменить 5-ю цифру, и точность представления чисел типа float оказалась бы вполне достаточной для этого.

ТИПЫ ДАННЫХ В ЯЗЫКЕ СИ

Далее   Содержание

     Давайте теперь рассмотрим некоторые специфические особенности основных типов данных, используемых в языке Си. Для каждого типа мы покажем, как описать переменную, как представить константу и как лучше всего использовать данные этого типа. В некоторых компиляторах с языка Си не реализована обработка всех типов данных; поэтому вам необходимо свериться с руководством по языку Си, имеющимся в комплекте вашей машины, чтобы посмотреть, какие из типов доступны для использования.

Типы int, short и long

Далее   Содержание

     В языке Си имеется несколько целых типов, поэтому у вас есть возможность вносить изменения в свою программу, чтобы она удовлетворяла требованиям конкретной машины или определенного задания. Если вы не хотите заботиться о таких деталях, то, вообще говоря, вы можете просто остановиться на типе int и не думать больше о других возможностях.

     Все данные типов int, short и long являются "числами со знаком", т. е. допустимыми значениями переменных этих типов могут быть только целые числа - положительные, отрицательные и нуль. Один бит используется для указания знака числа, поэтому максимальное число со знаком, которое можно представить в слове, меньше, чем максимальное число без знака. Например, в формате 16-битного слова можно представить любые целые числа без знака, из диапазона от 0 до 65535. Точно так же 16-битное слово можно использовать для представления целых чисел со знаком из диапазона от -32768 до +32767.

Заметим, что длины диапазонов в обоих случаях одинаковые.

     Язык Си предоставляет пользователям возможность выбора размера элемента памяти (одного из трех) для представления це лых чисел. Типу int обычно соответствует стандартная длина слова, принятая на используемой машине. При этом гарантируется, что размер элементов памяти, отводимых под данные типа short и long, будет соответственно не больше и не меньше длины элемента памяти, выделяемого типу int. В некоторых вычислительных системах один или оба этих типа реализованы точно так же, как int. Все зависит от того, какое представление лучше соответствует архитектуре конкретной ЭВМ. В табл. 3.1 для каждого компьютера из некоторого множества приведено число битов, используемое для представления данных различных типов, а также диапазоны отображаемых чисел.

Описание данных целого типа

Далее   Содержание

     При описании данных необходимо ввести только тип, за которым должен следовать список имен переменных. Ниже приведены некоторые возможные примеры описаний:

int erns;
short stops;
long johns;
int hogs, cows, goats;

В качестве разделителя между именами переменных необходимо использовать запятую; весь список должен оканчиваться символом "точка с запятой". Вы можете собрать в один оператор описания переменных с одним и тем же типом или, наоборот, разбить одно описание на несколько операторов. Например, описание

int erns, hogs, cows, goats;

будет давать тот же самый эффект, что и два отдельных описания типа int в предшествующем примере. При желании вы даже могли бы использовать четыре различных описания данных типа int - по одному для каждой переменной. Иногда вам могут встретиться сочетания ключевых слов, как, например, long int или short int. Эти комбинации являются просто более длинной записью ключевых слов long и short.

Целые константы

Далее   Содержание

     Согласно правилам языка Си, число без десятичной точки и без показателя степени рассматривается как целое. Поэтому 22 и -273 - целые константы. Но число 22.0 нецелое, потому что в его записи имеется десятичная точка, и число 22Е3 тоже нецелое, поскольку в записи использован порядок. Кроме того, указывая целое число, нельзя использовать запятые. Нужно записать 23456 вместо 23,456.

     Если вы хотите ввести некоторую константу типа long, то можете это сделать, указав признак L или l в конце числа. Использование прописной буквы L более предпочтительно, поскольку ее труднее спутать с цифрой 1. Примером такой константы служит число 212L. Очевидно, что само по себе число 212 не очень большое, но добавление признака L гарантирует, что в памяти для него будет отведено необходимое число байтов. Это может оказаться важным для достижения совместимости, если данное число должно использоваться вместе с другими переменными и константами типа long.

     Вполне возможно, что вам уже ничего больше не нужно знать про то, как записывают константы, но в языке Си имеются еще и два других способа.

     Первый: если целое начинается с цифры 0, оно интерпретируется как "восьмеричное" число. Восьмеричные числа - это числа, представляемые "по основанию восемь" (т. е. их запись состоит из комбинаций степеней числа восемь). Например, 020 - это удвоенная первая степень основания восемь, т. е. восьмеричный эквивалент числа 16. При отсутствии в первой позиции нуля это просто обыкновенное (десятичное) число 20.

     Второй: целое, начинающееся с символом 0х или 0Х интерпретируется как шестнадцатеричное число, т. е. число, записываемое по основанию 16. Поэтому запись 0х20 представляет собой удвоенную первую степень числа 16, или 32.

     Восьмеричные и шестнадцатеричные числа чрезвычайно популярны среди программистов. Поскольку 8 и 16 являются степенями числa 2, а 10 - нет, использование этих систем счисления при работе на машине является вполне естественным. Например, число 65536, которое часто возникает при программировании на 16-разрядных компьютерах, в шестнадцатеричной записи имеет вид 10000. Если вы захотите больше узнать о восьмеричных и шестнадцатеричных числах, вы сможете найти дополнительный материал в приложении Ж.

Инициализация переменных целого типа

Далее   Содержание

     Константы часто применяются при "инициализации" перемен ных. Это означает присваивание переменной некоторого значения перед началом обработки. Ниже приводятся примеры использова ния инициализации:

erns = 1024;
stops = -3;
johns = 12345678;

Если захотите, вы можете инициализировать переменную в операторе описания. Например:

int hogs = 23;
int cows = 32, goats = 14;
short dogs, cats = 92;

     Заметим, что в последней строке была инициализирована только переменная cats. При невнимательном чтении может создаться впечатление, что переменная dogs тоже инициализирована значением 92, поэтому лучше избегать смешивания инициализируемых и неинициализируемых переменных в одном операторе описания.

Рекомендации

Далее   Содержание

     Какие переменные целого типа со знаком лучше всего использо вать? Одной из целей введения в язык трех классов целых чисел, имеющих различные размеры, было предоставить возможность со гласования типа переменной с требованиями задачи. Например, если переменная типа int занимает одно слово, а переменная типа long - два, то тип long позволяет обрабатывать большие числа. Если в вашей задаче такие большие числа не используются, то незачем и вводить в программу переменную типа long, так как, если вместо числа, занимающего одно слово памяти, используется число, занимающее два слова, работа машины замедляется. Вообще говоря, необходимость введения данных типа long целиком зависит от вашей вычислительной системы, поскольку под данные типа int на одной машине может отводиться больше памяти, чем под данные типа long на другой. В конце мы еще раз хотим напомнить вам, что обычно вполне достаточно использовать переменную типа int.

Что происходит, когда в процессе обработки данных появляется значение, лежашее вне того диапазона чисел, которому соответствует данный целый тип? Давайте присвоим некоторой переменной целого типа наибольшее возможное значение, выполним операцию сложения и посмотрим, что произойдет

/* переполнение */
main( )
{
   int i = 32767,
   printf( %d  %d  %d\n , i, i+l, i+2),
}

Ниже приведен результат работы этой программы, выполненной на нашей вычислительной системе

3

     Целая переменная i ведет себя здесь как одометр²⁾  в машине. Когда его показания достигают максимума, данная величина "сбрасывается", и все начинается сначала. Основное отличие состоит в том, что показания одометра растут, начиная с нуля, а значения нашей переменной типа int - с величины - 32768.

     Заметим, что при этом вам не сообщают, что переменная i превысила макси мальное значение Для регистрации подобных событий вы должны использовать свои программные средства.

     Описанный подход не вытекает непосредственно из правил языка Си, а является довольно распространенным способом реализации.

Тип данных unsigned

Далее   Содержание

     Обычно данный тип служит модификатором одного из трех ранее описанных типов. Поэтому мы можем использовать комбинация ключевых слов unsigned int или unsigned long как обозначения типов. Для указания типа unsigned int достаточно привести только ключевое слово unsigned. Некоторые вычислительные системы никак не обеспечивают аппаратную реализацию типа unsigned long; кроме того, существуют модели микропроцессоров в которых unsigned - специальный тип фиксированного размера.

     Целые беззнаковые константы записываются точно так же, как и обычные целые константы, с тем лишь исключением, что использование знака - запрещено.

     Целые переменные без знака описываются и инициализируются совершенно аналогично тому, как это делается в случае обычных целых переменных. Ниже приведено несколько примеров:

unsigned int students;
unsigned players;
unsigned short ribs = 6;

     Применение данного типа при введении в программу некоторой переменной гарантирует, что она никогда не станет отрицательной. Кроме того, если вы имеете дело только с положительными числами, вы сможете воспользоваться тем, что данные указанного типа могут принимать большие значения, чем данные эквивалентного типа со знаком. Обычно это применяется при адресации памяти и организации счетчиков.

Тип данных char

Далее   Содержание

     Этот тип определяет целые числа без знака в диапазоне от 0 до 255. Обычно такое целое размещается в одном байте памяти. В машине используется некоторый код для перевода чисел в символы и обратно. В большинстве компьютеров это код ASCII, описанный в приложении в конце книги. Во многих компьютерах фирмы IBM (но не IBM PC) применяется другой код, называемый EBCDIC. На протяжении всей книги мы будем использовать код ASCII и, проведя различные примеры, будем ссылаться на него.

Описание символьных переменных

Далее   Содержание

     Для описания символьной переменной применяется ключевое слово char. Правила, касающиеся описания более чем одной переменной и инициализации переменных, остаются теми же, что и для других основных типов. Поэтому строки, приведенные ниже, являются допустимыми операторами.

char response;
char intable, latan;
char isma = ' S ';

     В языке Си символы заключаются в апострофы. Поэтому, когда мы присваиваем какое-то значение переменной broiled типа char, мы должны писать

broiled = ' Т ';  /* ПРАВИЛЬНО */,

а не

broiled = Т;  /* НЕПРАВИЛЬНО */

     Если апострофы опущены, компилятор "считает", что мы используем переменную с именем Т, которую забыли описать.

     В стандарте языка Си принято правило, согласно которому значениями переменной или константы типа char могут быть только одиночные символы. В соответствии с этим последовательность операторов, указанная ниже, является недопустимой, поскольку там делается попытка присвоить переменной bovine значение, состоящее из двух символов:

ehar bovine;
bovine = ' ox ';  /*НЕПРАВИЛЬНО */

     Если вы посмотрите на таблицу кода ASCII, то увидите, что некоторые из "символов" в ней не выводятся на печать. Например, при использовании в программе символа номер 7 терминал компьютера издает звуковой сигнал. Но как использовать символ, который невозможно набрать на клавиатуре? В языке Си для этого имеются два способа.

     В первом способе используется сам код ASCII. Вы должны только указать номер символа вместе с предшествующим знаком "обратная косая черта". Мы уже делали это в нашей программе "золотой эквивалент". Вот эта строка

beep = ' \007 ';

     Здесь имеются два важных момента, которые вы должны отчетливо представлять себе. Первый - это то, что последовательность знаков заключается в апострофы точно так же, как это делается с обычным символом. Второе - то, что номер символа должен быть записан в восьмеричном виде. При записи последовательности знаков мы можем случайно пропустить нули в первых позициях; в этом случае для представления кода "сигнал" мы могли бы использовать '\07' или даже '\7'. Но ни в коем случае не опускайте в записи последние нули! Последовательность символов '\020' можно записать в виде '\20', но не '\02'.

     При использовании кода ASCII необходимо отметить различие между числами и символами, обозначающими числа. Например, символу "4" соответствует код ASCII, равный 52. Это символ "4" а не число 4.

РИС. 3. 4. Формы записи констант целых типов

     Во втором способе представления "неудобных" знаков используются специальные последовательности символов. Они называются управляющими последовательностями и выглядят следующим образом:

     \n     новая строка
     \t     табуляция
     \b     шаг назад
     \r     возврат каретки
     \f     подача бланка
     \\     обратная косая черта (\)
     \'     апостроф (')
     \"     кавычки (")

     При присваивании символьной переменной эти последовательно сти тоже должны быть заключены в апострофы. Например, мы могли бы написать оператор

nerf = ' \n ';

     а затем вывести на печать переменную nerf; это приведет к продви жению на одну строку вперед на печатающем устройстве или на экране дисплея.

     Первые пять управляющих последовательностей являются общепринятыми символами, предназначенными для управления работой печатающего устройства: символ "новая строка" вызывает пе реход к новой строке; символ "табуляция" сдвигает курсор или печатаюшую головку на некоторое фиксированное число позиций 5 или 8; символ "шаг назад" производит сдвиг назад на одну позицию; символ "возврат каретки" осуществляет возврат к началу строки; символ "подача бланка" вызывает протяжку бумаги на одну страницу. В последних трех управляющих последовательностях символы \, ', " можно считать символьными константами [поскольку они служат для определения символьных констант и непосредственно используются в операторе printf( ), применение их самих в качестве символов могло бы привести к ошибке]. Если вы хотите вывести на печать строку.

Заломните, " символ \ называется  обратная косая черта". 

оператор будет выглядеть так:

printf(" Запомните, \" символ \\ называется обратная косая черта. \" \n");

     Здесь у вас могут возникнуть два вопроса. Во-первых, почему мы не заключили управляющие последовательности в апострофы? Во-вторых, в каких случаях необходимо использовать код ASCII и когда управляющие последовательности, которые мы только что обсуждали? (Мы надеемся, что у вас возникли как раз эти вопросы, ПОТОМУ что мы собираемся отвечать именно на них.)

     1. Когда символ является частью строки символов, заключенной в кавычки, он входит туда без апострофов независимо от того, является ли он управляющим или нет. Заметим, что все остальные символы в нашем примере (3,а, п, о, м, н, и т. д.) тоже присутствуют в этой строке без кавычек. Строка символов, заключенная в кавычки, называется символьной строкой или цепочкой. Мы обсудим этот вопрос в следующей главе.

     2. Если у вас есть возможность выбора одной из двух форм записи некоторой специальной управляющей последовательности, скажем '\f', или эквивалентного кода из таблицы кодов ASCII - '\016', то рекомендуем использовать '\f'. Во-первых, это более наглядно. Во-вторых, лучше согласуется с требованием переносимости программ, поскольку даже в том случае, когда в системе не используется код ASCII, обозначение '\f' будет продолжать "работать".

Программа

Далее   Содержание

     Ниже приводится короткая программа, позволяющая узнавать номер кода символа даже в том случае, если на вашей машине не используется код ASCII.

main( )   /* определяет номер кода символа */
{
   char ch;
   printf(" Введите, пожалуйста, символ .\n");
   scanf(" %c", &ch);   /* ввод пользователем символа */ 
   printf("Koд символа %с равен %d.\n", ch, ch);
}

     При работе с этой программой не забывайте нажимать клавишу [ввод] или [возврат] после ввода символа. Затем функция scanf( ) прочтет введенный символ; знак амперсанд (&) указывает, что символ должен быть присвоен переменной ch. Функция printf( ) выводит на печать величину ch дважды: первый раз как символ (в соответствии со спецификацией %c), а затем как десятичное целое число (в соответствии со спецификацией %d).

Типы данных float и double

Далее   Содержание

     В большинстве проектов разработки программного обеспечения оказывается вполне достаточным использовать данные целых типов. Однако в программах вычислительного характера часто применяются числа с плавающей точкой. В языке Си такие данные описываются типом float; они соответствуют типу real в Фортране и Паскале. Указанный подход, как вы могли заметить при вни мательном чтении, позволяет представлять числа из гораздо более широкого диапазона, включая и десятичные дроби. Числа с плавающей точкой совершенно аналогичны числам в обычной алгебраической записи, используемой при работе с очень большими или малыми числами. Давайте рассмотрим ее подробнее.

     Алгебраическая запись числа представляет собой произведение некоторого десятичного числа на степень, основание которой равно десяти. Ниже приведено несколько примеров.

Число	Алгебраическая запись для ввода запись в машину
1 000000000	= 1.0 ґ 109 = 1.0e9
123000	= 1.23 ґ 105 = 1.23е5
322.56	= 3.2256 ґ 102 = 3.2256е2
0.000056	= 5.6 ґ 10-5 = 5.6е-5

     В первом столбце числа изображены в обычной записи, во втором приведена соответствующая алгебраическая запись, а в третьем столбце числа показаны в том виде, в котором они обычно представляются при вводе в машину и при выводе из нее - с символом е, за которым следует показатель степени по основанию десять (порядок).

     Обычно для размещения в памяти числа с плавающей точкой отводится 32 бита - 8 бит для представления порядка и знака и 24 бита - для мантиссы (т. е. коэффициента при степени десяти). Важным фактом, который вам необходимо знать, является то, что такой способ дает возможность представлять числа с точностью до 6-7 десятичных цифр в диапазоне ±(10^-37 - 10³⁸). Это может оказаться удобным, если вам понадобится обрабатывать числа того же порядка, что масса Солнца (2.0е30 кг) или заряд протона (1.6е-19 Кл). (Многим нравится использовать подобные числа.)

     Во многих ЭВМ предусматривается обработка данных типа double (вычислений с двойной точностью), когда для представления чисел используется удвоенное число битов, чаще всего 64. В некоторых машинах все 32 добавочных бита используются для хранения мантиссы. Это увеличивает число значащих цифр и уменьшает ошибку округления. В других машинах некоторое число битов из дополнительного набора используется для хранения большего порядка: это расширяет диапазон представления чисел.

     Другой способ определения данных типа double заключается в использовании ключевых слов long float.

РИС. 3.5. Примеры чисел с плавающей точкой.

Описание переменных с плавающей точкой

Далее   Содержание

     Переменные с плавающей точкой описываются и инициализируются точно таким же образом, что и переменные целого типа. Ниже приведено несколько примеров:

float noah, jonah;
double trouble;
float planck = 6.63e- 34;

     Правила языка Си допускают несколько способов записи констант с плавающей точкой. Наиболее общая форма записи константы - это последовательность десятичных цифр со знаком, включающая в себя десятичную точку, затем символ е или Е и показатель степени по основанию 10 со знаком. Вот два примера:

-1.56Е+12    2.87е-3

     Знак + можно не писать. Разрешается также опускать либо десятичную точку, либо экспоненциальную часть, но не одновременно. Кроме того, можно не писать дробную или целую часть, но не обе сразу. Ниже приведено еще несколько правильно записанных констант с плавающей точкой:

3.14159    .2    4е16    .8Е-5    100.

Использовать пробелы при записи констант запрещается

1.56Е+ 12 - НЕПРАВИЛЬНО

     В процессе обработки константы с плавающей точкой рассматриваются в формате с удвоенной точностью. Предположим, например, что переменная some типа float получает свое значение в результате выполнения оператора

some = 4.0*2.0;

     В этом случае константы 4.0 и 2.0 размещаются в памяти как данные типа double, т. е. для каждой из них (обычно) отводится 64 бит. Их произведение (равное 8) вычисляется с помощью операции умножения, выполняемой с двойной точностью, и только после этого производится усечение результата до нормального размера, соответствующего типу float. Все это обеспечивает максимальную точность ваших вычислений.


Переполнение и потеря значимости
при обработке чисел с плавающей точкой

     Что произойдет, если значение переменной типа float выйдет за установленные границы? Например, предположим, что вы умножаете 10е38 на 100 (переполнение) или делите 10е - 37 на 1000 (потеря значимости). Результат целиком зависит от реакции вашей вычислительной системы. В нашей системе при возникновении состояния "переполнение" результат операции заменяется максимально допустимым числом, а при потере значимости - нулем. В других системах в подобной ситуации могут выдаваться предупреждающие сообщения, выполиение задачи можно приостановить, или вам будет предоставлена возможность предпринять что-нибудь самому. Если этот вопрос окажется для вас сушественным, вам необходимо будет свериться с правилами, действующими для вашей ЭВМ. В случае если вы не сможете найти никакой информации, не бойтесь пробовать другие возможности.


Резюме: основные типы данных

Ключевые слова

     Данные основных типов вводятся в программу при помощи следующих семи ключевых слов: int, long, short, unsigned, char, float, double.


ЦЕЛЫЕ ЧИСЛА СО ЗНАКОМ

Данные этих типов могут принимать положительные и отрицательные значения.
      int: основной целый тип, используемый в вычислительной системе;
     long или long int: может содержать целое значение, не меньшее максимальной величины, допускаемой типом int, или даже большее;
     short или short int: максимальное целое число типа short не больше, чем максимальное целое число типа int, а может быть, и меньше. Обычно числа типа long бывают больше чисел типа short, а тип int реализуется как один из двух указанных типов. Например, компилятор Lattice С на IBM PC под данные типов short и int отводит 16 бит, а под данные типа long - 32 бита. Все зависит от конкретной системы.


ЦЕЛЫЕ ЧИСЛА БЕЗ ЗНАКА

     Данные этих типов принимают только положительные значения или нуль. Это расширяет диапазон возможных положительных значений. При указании типа используйте ключевое слово unsigned: unsigned int, unsigned long, unsigned short. Просто unsigned соответствует написанию unsigned int.


СИМВОЛЫ

Эти знаки соответствуют типографским символам, таким, как А, &, + и т. п. Обычно под каждый символ отводится 1 байт памяти.
Char: ключевое слово, используемое для указания данных этого типа.

Данные этих типов могут принимать положительные и отрицательные значения.
      float: основной тип данных с плавающей точкой в системе;
     double или long float при размещении в памяти чисел с плавающей точкой такого типа отводится (возможно) элемент памяти большего размера; при этом может допускаться либо большее число значащих цифр, либо большее значение порядка.

Резюме:

     Этот раздел завершает рассмотрение основных типов данных. Некоторым читателям их число может показаться слишком большим. Остальные могут полагать, что описанных типов недостаточно; например, им захочется иметь булев тип или строковый тип данных. В языке Си они отсутствуют, но, несмотря на это, он вполне подходит для написания программ, связанных с обработкой логических данных или строк. Самые простые возможности работы со строками мы рассмотрим в следующей главе.

     В языке Си имеются и другие типы данных, построенные с использованием основных типов. Они включают в себя массивы, указатели, структуры и объединения. Хотя эти типы являются пред метом рассмотрения последующих глав, мы, не подозревая об этом, уже применили указатели в примерах, приведенных в данной главе. [Указатели используются функцией scanf( ); признаком этого в данном случае служит префикс &.]

РИС. 3.6. Реализация типов данных языка Си в обычной вычислительной системе.

Размеры данных

Далее   Содержание

     Приведем таблицу размеров данных для некоторых распространенных вычислительных систем.

Таблица 3.1.

Представление типов данных в некоторых известных вычислительных системах

Размер слова	DEC PDP-11 16 бит	DEC VAX 32 бита	Interdata 8/3 32 бита	IBM PC (Lattice C) 16 бит
char	8	8	8	8
int	16	32	32	16
short	16	16	16	16
long	32	32	32	32
float	32	32	32	32
double	64	64	64	64
Диапазон порядка	±38	±38	±76	-307 ё 308 (double)

     Как обстоит дело на вашей машине? Попробуйте выполнить нижеследующую программу:

main( ) 
{
    printf(" Данные типа int занимают %d байта. \n", sizeof (int));
    printf(" Данные типа char занимают %d байт.\n", sizeof (char));
    printf(" Данные типа long занимают %d байта.\n", sizeof (long));
    printf(" Данные типа double занимают %d байт.\n", sizeof (double));
}

     В языке Си имеется встроенная операция sizeof, которая позволяет определить размер объектов в байтах.

     Мы определили размеры данных только четырех типов, но вы легко можете модифицировать эту программу и найти размер объекта любого другого интересующего вас типа.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТИПОВ ДАННЫХ

Далее   Содержание

     Во время разработки программы вам необходимо составить список требуемых переменных и указать при этом, какого они должны быть типа. Скорее всего вы будете использовать тип int или, возможно, float для определения чисел и тип char для символов. Описывайте эти данные в самом начале тела функции, в которой они используются. Имена переменных выбирайте таким образом, чтобы они указывали на их смысл. При инициализации переменной следите за тем, чтобы тип константы соответствовал типу переменной.

int apples = 3; /* ПРАВИЛЬНО */
int oranges = 3.0; /* НЕПРАВИЛЬНО */

     Язык Си "рассматривает" такие несоответствия менее жестко, чем, скажем, Паскаль, но в любом случае лучше учиться избегать дурных привычек.

ЧТО ВЫ ДОЛЖНЫ БЫЛИ УЗНАТЬ В ЭТОЙ ГЛАВЕ

Далее   Содержание

     В данной главе мы рассмотрели довольно большой материал. Суммируя его, мы обратим основное внимание на практическую сторону тех вопросов, которые здесь обсудили. Так же как и в предыдущей главе, мы дадим краткие примеры. Ниже приводится сводка тех фактов, которые вы должны были узнать из этой главы.

Что такое основные типы данных языка Си: int, short, long, unsigned, char, float, double.
Как описать переменную любого типа: int beancount, float root-beer; и т. д.
Как зависать константу типа int: 256, 023, OXF5 и т. д.
Как записать константу типа char: 'r', 'U', '\007', '?' и т. д.
Как записать константу типа float: 14,92, 1.67е-27 и т. д.
Что такое слова байты и биты.
В каких случаях используются различные типы данных.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Содержание

     Рассмотрение приводимых ниже вопросов должно помочь вам глубже УСВОИТЬ материал данной главы.


Вопросы

1. Какими типами вы будете пользоваться при обработке данных следующего вида
     а. Население Рио Фрито
     б. Средний вес картины Рембрандта
     в. Наиболее часто встречающаяся буква в тексте данной главы
     г. Сколько раз указанная буква встречается в тексте

2. Определите тип и смысл (если он есть) каждой из следующих констант
     а. '\b'
     б. 1066
     в. 99 44
     г. OXAA
     д. 20е30

3. Вирджила Анн Ксенопод (ВАКС)³⁾  написала программу с множеством ошибок Помогите ей обнаружить их:

#include < stdio h>
main
(
	float g, h,
	float tax, rate,
	g = e21, tax = rate*g, 
)

1.   a. int, возможно short, население выражается целым числом
     б. float, маловероятно, что среднее окажется целым числом
     в. char
     г. int, возможно unsigned

2.   a. char, символ "шаг назад"
     б. int, историческая дата⁴⁾ 
     в. float, степень чистоты после мытья
     г. Шестнадцатеричное число типа int, десятичное значение 170
     д. float, масса Солнца в кг

3.   Строка 1: правильная
     Строка 2: должна содержать пару круглых скобок вслед за именем main, т. е. main( )
     Строка 3: нужно использовать {, а не (
     Строка 4: g и h должны разделяться запятой, а не точкой с запятой
     Строка 5: правильная
     Строка 6: (пустая) правильная
     Строка 7: перед е должна стоять по крайней мере одна цифра: например, 1е21 или 1 0е21
     Строка 8: правильная
     Строка 9: нужно использовать }, а не )

Недостающие строки:
     первая - переменной rate нигде не присваивается значеиие.
     вторая - переменная h нигде не используется.
Кроме того, программа ни как не информирует нас о результатах вычислений. Ни одна из этих ошибок не будет служить препятствием для выполнения программы (хотя при компиляции может быть выдано предупреждение о неиспользуемой переменной), но все ошибки существенно снижают эффективность программы и без того уже ограниченную.

[Содержание] [Вверх]
Язык Си	Данные, язык Си и вы