Типы данных в языке С++

Символьный тип данных (тип char)

В стандарте C++ нет типа данных, который можно было бы считать действительно символьным. Для представления символьной информации есть два типа данных, пригодных для этой цели, – это типы char и wchar_t.

Переменная типа char рассчитана на хранение только одного символа (например, буквы или пробела). В памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел. Соответствие между символами и их кодами определяется таблицей кодировки, которая зависит от компьютера и операционной системы. Почти во всех таблицах кодировки есть прописные и строчные буквы латинского алфавита, цифры 0, ..., 9, и некоторые специальные символы. Самой распространенной таблицей кодировки является таблица символов ASCII ( American Standard Code for Information Interchange – Американский стандартный код для обмена информацией).

Так как в памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел, то тип char на самом деле является подмножеством типа int.

Под величину символьного типа отводится 1 байт.

Тип char может использоваться со спецификаторами signed и unsigned. В данных типа signed char можно хранить значения в диапазоне от –128 до 127. При использовании типа unsigned char значения могут находиться в диапазоне от 0 до 255. Для кодировки используется код ASCII. Символы с кодами от 0 до 31 относятся к служебным и имеют самостоятельное значение только в операторах ввода-вывода.

Величины типа char также применяются для хранения чисел из указанных диапазонов.

Тип wchar_t предназначен для работы с набором символов, для кодировки которых недостаточно 1 байта, например в кодировке Unicode. Размер типа wchar_t равен 2 байтам. Если в программе необходимо использовать строковые константы типа wchar_t, то их записывают с префиксом L, например, L "Слово".

Например:

char c='c'; 
char a,b; 
char r[]={'A','B','C','D','E','F','\0'};
char s[] = "ABCDEF";

Логический (булевый) тип данных (тип bool)

В языке С++ используется двоичная логика (истина, ложь). Лжи соответствует нулевое значение, истине – единица. Величины данного типа могут также принимать значения true и false.

Внутренняя форма представления значения false соответствует 0, любое другое значение интерпретируется как true. В некоторых компиляторах языка С++ нет данного типа, в этом случае используют тип int, который при истинных значениях выдает 1, а при ложных – 0. Под данные логического типа отводится 1 байт.

Перечисляемый тип (тип enum)

Данный тип определяется как набор идентификаторов, являющихся обычными именованными целыми константами, которым приписаны уникальные и удобные для использования обозначения. Таким образом, перечисления представляют собой упорядоченные наборы целых значений. Они имеют своеобразный синтаксис и достаточно специфическую область использования.

Переменная, которая может принимать значение из некоторого списка определенных констант, называется переменной перечисляемого типа или перечислением. Данная переменная может принимать значение только из именованных констант списка. Именованные константы списка имеют тип int. Следовательно, память, соответствующая переменной перечисления, – это память, необходимая для размещения значения типа int.

Например:

enum year {winter, spring, summer, autumn};
enum week {Sunday, Monday, Tuesday, Wednesday, 
           Thursday, Friday, Saturday};

Тип void

Множество значений этого типа пусто. Тип void имеет три назначения:

1. указание о невозвращении функцией значения;
2. указание о неполучении параметров функцией;
3. создание нетипизированных указателей.

Тип void в основном используется для определения функций, которые не возвращают значения, для указания пустого списка аргументов функции, как базовый тип для указателей и в операции приведения типов.

Преобразования типов

При вычислении выражений некоторые операции требуют, чтобы операнды имели соответствующий тип, в противном же случае на этапе компиляции выдается сообщение об ошибке. Например, операция взятия остатка от деления (%) требует целочисленных операндов. Поэтому в языке С++ есть возможность приведения значений одного типа к другому.

Преобразование типов – это приведение значения переменной одного типа в значение другого типа.

Выделяют явное и неявное приведения типов. При явном приведении указывается тип переменной, к которому необходимо преобразовать исходную переменную. При неявном приведении преобразование происходит автоматически, по правилам, заложенным в языке программирования С++.

Формат операции явного преобразования типов:

имя_типа (операнд)

Например, int(x), float(2/5), long(x+y/0.5).

Пример 1.

//Взятие цифры разряда сотых в дробном числе
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
  float s,t;
  long int a,b;
  printf("Введите вещественное число\n");
  scanf("%f", &s);
  t=s*100;
  a=(int)t; 
  //переменная t приводится к типу int в переменную a
  b=a%10;  
  printf("\nЦифра разряда сотых числа %f равна %d.", s, b); 
  system("pause");
  return 0;
}

Преобразования типов нужно применять с осторожностью, так как данная операция может приводить к потере информации. Например, после приведения длинного типа к более короткому происходит усечение информации из старших битов.

Пример 2. Временной интервал

Заданы моменты начала и конца некоторого промежутка времени в часах, минутах и секундах (в пределах одних суток). Найти продолжительность этого промежутка в тех же единицах.

Исходными данными для этой задачи являются шесть целых величин, задающих моменты начала и конца интервала, результатами – три целых величины (тип int ).

Обозначим переменные для хранения начала интервала hour1, min1 и sec1, для хранения конца интервала – hour2, min2 и sec2, а результирующие величины – hour, min и sec.

Для решения этой задачи необходимо преобразовать оба момента времени в секунды, вычесть первый из второго, а затем преобразовать результат обратно в часы, минуты и секунды. Следовательно, потребуется промежуточная переменная sum_sec, в которой будет храниться величина интервала в секундах. Она может иметь весьма большие значения, ведь в сутках 86400 секунд, что выходит за пределы типа short int. Следовательно, для этой переменной выберем длинный целый тип ( long int, сокращенно long ).

Для перевода результата из секунд обратно в часы и минуты используется отбрасывание дробной части при делении целого числа на целое.

//Временной интервал. Форматированный ввод-вывод данных
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
  int hour1, min1, sec1, hour2, min2, sec2, hour, min, sec;
  long int sum_sec;
  printf("Введите время начала интервала (час мин сек)\n");
  scanf("%d%d%d", &hour1,&min1,&sec1);
  printf("Введите время окончания интервала (час мин сек)\n");
  scanf("%d%d%d", &hour2,&min2,&sec2);
  sum_sec = (hour2-hour1)*3600+(min2-min1)*60+sec2-sec1;
  hour = sum_sec/3600;
  min = (sum_sec-hour*3600)/60;
  sec = sum_sec-hour*3600-min*60;
  printf("Продолжительность промежутка от %d:%d:%d до  
          %d:%d:%d\n",hour1,min1,sec1,hour2,min2,sec2);
  printf(" равна %d:%d:%d\n",hour,min,sec);
  system("pause");
  return 0;
}

При выполнении математических операций производится неявное (автоматическое) преобразование типов, чтобы привести операнды выражений к общему типу или чтобы расширить короткие величины до размера целых величин, используемых в машинных командах. Выполнение преобразования зависит от специфики операций и от типа операнда или операндов.

1. Преобразование целых типов со знаком.

• Целое со знаком преобразуется к более короткому целому со знаком, с потерей информации: пропадают все разряды числа, которые находятся выше (или, соответственно – ниже) границы, определяющей максимальный размер переменной.
• Целое со знаком преобразуется к более длинному целому со знаком. Путем размножения знака. То есть все добавленные биты двоичного числа будут заняты тем же числом, которое находилось в знаковом бите: если число было положительным, то это будет, соответственно 0, если отрицательным, то 1.
• Целое со знаком к целому без знака. Первым шагом целое со знаком преобразуется к целому со знаком, соответствующему целевому типу, если этот тип данных крупнее. У получившегося значения бит знака не отбрасывается, а рассматривается равноправным по отношению к остальным битам, то есть теперь все биты образуют числовое значение.
• Преобразование целого со знаком к плавающему типу происходит без потери информации, за исключением случая преобразования типа long int или unsigned long int к типу float, когда точность часто может быть потеряна.

2. Преобразование целых типов без знака.

• Целое без знака преобразуется к более короткому целому без знака или со знаком путем усечения.
• Целое без знака преобразуется к более длинному целому без знака или со знаком путем добавления нулей слева.
• Целое без знака преобразуется к целому со знаком того же размера. Если взять для примера, unsigned short и short – числа в диапазоне от 32768 до 65535 превратятся в отрицательные.
• Целое без знака преобразуется к плавающему типу. Сначала оно преобразуется к значению типа signed long, которое затем преобразуется в плавающий тип.

3. Преобразования плавающих типов.

• Величины типа float преобразуются к типу double без изменения значения.
• Величины double преобразуются к float c некоторой потерей точности, то есть, количества знаков после запятой. Если значение слишком велико для float, то происходит потеря значимости, о чем сообщается во время выполнения.
• При преобразовании величины с плавающей точкой к целым типам она сначала преобразуется к типу long (дробная часть плавающей величины при этом отбрасывается), а затем величина типа long преобразуется к требуемому целому типу. Если значение слишком велико для long, то результат преобразования не определен. Обычно это означает, что на усмотрение компилятора может получиться любой "мусор". В реальной практике с такими преобразованиями обычно сталкиваться не приходится.