Signed, unsigned, long, short 1 страница

Модифікатори signed, unsigned, long і short можна застосовувати до цілочисельних базових типів. Окрім того, модифікатори signed і unsigned можна використовувати з типом char, а модифікатор long – з типом double. Всі допустимі комбінації базових типів і модифікаторів для 16- і 32-розрядних середовищ наведено в табл. 3.2 і 3.3. У цих таблицях також вказано типи і розміри значень в бітах і діапазони представлення для кожного типу. Безумовно, реальні діапазони, що підтримуються Вашим компілятором, необхідно уточнити у відповідній документації.

Вивчаючи ці таблиці, звернемо Вашу увагу на кількість бітів, що виділяються для зберігання коротких, довгих і звичайних цілочисельних значень. Зауважте: у більшості 16-розрядних середовищ розмір (у бітах) звичайного цілочисельного значення збігається з розміром короткого цілого. Також зверніть увагу на те, що в більшості 32-розрядних середовищ розмір (у бітах) звичайного цілочисельного значення збігається з розміром довгого цілого. "Собака заритий" в С++-визначенні базових типів. Згідно з стандартом мови програмування C++, розмір довгого цілого повинен бути не меншим за розмір звичайного цілочисельного значення, а розмір звичайного цілочисельного значення повинен бути не меншим від розміру короткого цілого. Розмір звичайного цілочисельного значення повинен залежати від середовища виконання. Це означає, що в 16-розрядних середовищах для зберігання значень типу int використовується 16 біт, а в 32-розрядних – 32. При цьому найменший допустимий розмір для цілочисельних значень в будь-якому середовищі повинен становити 16 біт. Оскільки стандарт мови програмування C++ визначає тільки відносні вимоги до розміру цілочисельних типів, то немає гарантії, що один тип буде більший (за кількістю бітів), ніж інший. Проте розміри, вказані в обох таблицях, справедливі для багатьох компіляторів.

Табл. 3.2. Всі допустимі комбінації базових типів і модифікаторів для 16-розрядного середовища

Тип	Розмір в бітах	Діапазон
char		-128 ¸ +127
unsigned char		0 ¸ +255
signed char		-128 ¸ +127
int		-32 768 ¸ +32 767
unsigned int		0 ¸ +65 535
signed int		Аналогічний типу int
short int		Аналогічний типу int
unsigned short int		Аналогічний типу unsigned int
signed short int		Аналогічний типу short int
long int		-2 147 483 648 ¸ [phone]
signed long int		Аналогічний типу long int
unsigned long int		0 ¸ [phone]
float		3,4E-38 ¸ 3,4E+38
double		1,7E-308 ¸ 1,7E+308
long double		3,4E-4932 ¸ 1,1E+4932

Незважаючи на дозвіл мови С++, використання модифікатора signed для цілочисельних типів є надлишковим, оскільки оголошення за замовчуванням передбачає значення зі знаком. Строго кажучи, тільки конкретна реалізація визначає, яким буде char -оголошення: зі знаком чи без нього. Але для більшості компіляторів під оголошенням типу char розуміють значення зі знаком. Таким чином, у таких середовищах використання модифікатора signed або char -оголошення також є надлишковим. У цьому навчальному посібнику вважається, що char -значення мають знак.

Табл. 3.3. Всі допустимі комбінації базових типів і модифікаторів для 32-розрядного середовища

Тип	Розмір в бітах	Діапазон
char		-128 ¸ +127
unsigned char		0 ¸ +255
signed char		-128 ¸ +127
int		-2 147 483 648 ¸ [phone]
unsigned int		0 ¸ [phone]
signed int		Аналогічний типу int
short int		-32 768 ¸ +32 767
unsigned short int		0 ¸ +65 535
signed short int		-32 768 ¸ +32 767
long int		-2 147 483 648 ¸ [phone]
signed long int		Аналогічний типу signed int
unsigned long int		Аналогічний типу unsigned int
float		3,4Е-38 ¸ 3,4Е+38
double		1,7Е-308 ¸ 1,7Е+308
long double		3,4Е-4932 ¸ 1,1Е+4932

Відмінність між цілочисельними значеннями із знаком і без нього полягає в інтерпретації старшого розряду. Якщо задано цілочисельне значення із знаком, С++-компілятор згенерує код з урахуванням того, що старший розряд значення використовується як прапорець знаку. Якщо прапорець знаку дорівнює 0, то число вважається позитивним, а якщо він дорівнює 1 – негативним. Негативні числа майже завжди представляються в додатковому коді. Для отримання додаткового коду програми всі розряди числа беруться в зворотному коді, а потім отриманий результат збільшується на одиницю.

Цілочисельні значення із знаком ("+" чи "-") використовуються в багатьох алгоритмах, але максимальне число, яке можна представити із знаком, становить тільки половину від максимального числа, яке можна представити без знаку. Розглянемо, наприклад, максимально можливе 16-розрядне ціле число (32 767):

01111111 11111111

Якби старший розряд цього значення із знаком дорівнював 1, то воно б інтерпретувалося як -1 (у додатковому коді). Але, якщо оголосити його як unsigned int -значення, то після встановлення його старшого розряду в +1 ми отримали б число 65 535.

Щоб зрозуміти відмінність в С++-інтерпретації цілочисельних значень із знаком і без нього, виконаємо таку коротку програму.

Код програми 3.3. Демонстрація відмінності між signed- і unsigned-значеннями цілочисельного типу

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

short int izm; // Коротке int -значення із|із| знаком

short unsigned int jzm; // Коротке int -значення без знаку

jzm = 60000;

izm = jzm;

cout << izm << " " << jzm;

getch (); return 0;

}

У процесі виконання програма виведе два числа:

-5536 60000

Йдеться про те, що бітова комбінація, яка представляє число 60000 як коротке цілочисельне значення без знаку, інтерпретується як коротке int -значення із знаком як число -5536.

У мові програмування C++ передбачено скорочений спосіб оголошення unsigned -, short - і long -значень цілочисельного типу. Це означає, що під час оголошення int -значень достатньо використовувати слова unsigned, short і long, не вказуючи тип int, тобто тип int мається на увазі. Наприклад, такі дві настанови оголошують цілочисельні змінні без знаку:

unsigned x; unsigned int y|в,біля|;

Змінні типу char можна використовувати не тільки для зберігання ASCII-символів, але і для зберігання числових значень. Змінні типу char можуть містити "невеликі" цілі числа в діапазоні -128 ¸ +127 і тому їх можна використовувати замість int -змінних, якщо Вас влаштовує такий діапазон представлення чисел. Наприклад, у наведеному нижче коді програми char -змінну використовують для керування циклом, який виводить на екран алфавіт англійської мови.

Код програми 3.4. Демонстрація можливості виведення алфавіту в зворотному порядку

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

char letter;

for (letter = 'z'; letter >= 'A'; letter--) cout << letter;

getch (); return 0;

}

Якщо цикл for у наведеному прикладі здається дещо дивним, то врахуйте, що символ 'А' представляється в комп'ютері як число, а значення від 'z ' до 'А' є послідовними і розташовані в спадному порядку.

3.3. Поняття про літерали

Літерали (ще називаються константами) – це фіксовані значення, які не можуть бути змінені програмою.

Вище було використано літерали в усіх попередніх прикладах програм. А зараз настав час вивчити їх детальніше.

Константи можуть мати будь-який базовий тип даних. Спосіб представлення кожної константи залежить від її типу. Символьні константи поміщають в одинарні лапки. Наприклад 'а' і '%' є символьними літералами. Якщо необхідно присвоїти символ змінної типу char, використовується настанова, подібна до такої:

ch = 'z';

Щоб використовувати двобайтовий символьний літерал (тобто константу типу wchar_t), необхідно, щоби потрібному символу передувала буква L. Наприклад, так:

wchar_t wс;

wc = L'A';

У цьому записі змінній wс присвоюється двобайтова символьна константа, еквівалентна букві А.

Цілочисельні константи задають як числа без дробової частини. Наприклад, 10 і -100 – цілочисельні літерали. Дійсні літерали повинні містити десяткову крапку, за якою знаходиться дробова частина числа, наприклад 11.123. Для дійсних констант можна також використовувати експоненціальне представлення чисел.

Існує два основні дійсні типи: float і double. Окрім того, існує декілька модифікацій базових типів, які утворюються за допомогою модифікаторів типів. Цікаво, а як же компілятор визначає тип літерала? Наприклад, число 123.23 має тип float або double? Відповідь на це запитання складається з двох частин. По-перше, С++-компілятор автоматично робить певні припущення щодо літералів. По-друге, при бажанні програміст може безпосередньо вказати тип літерала.

За замовчуванням компілятор пов'язує цілочисельний літерал з сумісним і одночасно найменшим за займаною пам'яттю тип даних, починаючи з типу int. Отже, для 16-розрядних середовищ число 10 буде пов'язано з типом int, а 103 000 – з типом long int.

Єдиним винятком з правила "найменшого типу" є дійсні (з плинною крапкою) константи, яким за замовчуванням присвоюється тип double. У багатьох випадках такі стандарти роботи компілятора цілком прийнятні. Проте у програміста є можливість точно визначити потрібний тип.

Щоб задати точний тип числової константи, використовується відповідний суфікс. Для дійсних типів діють такі суфікси: якщо дійсне число завершити буквою F, воно оброблятиметься з використанням типу float, а якщо буквою L – типу long double. Для цілочисельних типів суфікс U означає використання модифікатора типу unsigned, а суфікс L – long. Для задавання модифікатора unsigned long треба вказати обидва суфікси U і L. Нижче наведено деякі приклади використання модифікаторів.

Табл. 3.4. Приклади використання модифікаторів для цілих і дійсних типів

Тип даних	Приклади|зразки| констант
int	1,123, 21000, -234
long int	35000L, -34L
unsigned int	10000U, 987U, 40000U
unsigned long	12323UL, 900000UL
float	123.23F, 4.34e-3F
double	23.23, 123123.33, –0.9876324
long double	1001.2L

3.3.1. Шістнадцяткові та вісімкові літерали

Іноді зручно замість десяткової системи числення використовувати вісімкову або шістнадцяткову. У вісімковій системі основою слугує число 8, а для відображення всіх чисел використовуються цифри від 0 до 7. У вісімковій системі число 10 має те саме значення, що число 8 в десятковій. Система числення з основою 16 називається шістнадцятковою і використовує цифри від 0 до 9 плюс букви від А до F, що означають шістнадцяткові "цифри" 10, 11, 12, 13, 14 і 15. Наприклад, шістнадцяткове число 10 дорівнює числу 16 в десятковій системі. Оскільки ці дві системи числення (шістнадцяткова і вісімкова) використовуються у програмах достатньо часто, то у мові програмування C++ дозволено при бажанні задавати цілочисельні літерали не в десятковій, а в шістнадцяткової або вісімковій системі. Шістнадцятковий літерал повинен починатися з префікса 0х (нуль і буква х) або 0Х, а вісімковий – з нуля. Наведемо два приклади:

int hex = 0xFF; // 255 в десятковій системі

int oct = 011; // 9 в десятковій системі

3.3.2. Рядкові літерали

Мова програмування C++ підтримує ще один вбудований тип літерала, що називається рядковим. Рядок – це набір символів, поміщених у подвійні лапки, наприклад "це тест". Ви вже бачили приклади рядків у деяких cout -настановах, за допомогою яких виводився текст на екран. При цьому звернемо Вашу увагу ось на що. Хоча мова програмування C++ дає змогу визначати рядкові літерали, вона не має вбудованого рядкового типу даних. Рядки у мові програмування C++, як буде показано далі у цьому навчальному посібнику, підтримуються у вигляді символьних масивів[13].

Обережно! Не варто плутати рядки з символами. Символьний літерал поміщається в одинарні лапки, наприклад 'а'. Проте "а" – це вже рядок, що містить тільки одну букву.

3.3.3. Символьні керівні послідовності

З виведенням більшості друкованих символів чудово справляються символьні константи, поміщені в одинарні лапки, але є такими "примірники" (наприклад, символ повернення каретки), які неможливо ввести в початковий текст програми з клавіатури. Деякі символи (наприклад, одинарні та подвійні лапки) у мові програмування C++ мають спеціальне призначення, тому іноді їх не можна ввести безпосередньо. З цієї причини у мові програмування C++ дозволено використовувати ряд спеціальних символьних послідовностей (що містять символ "зворотна коса риска"), які також називаються символьними керівними послідовностями. Їх перелік наведено в табл. 3.5.

Використання керівних послідовностей продемонструємо на прикладі наведеної нижче програми. Під час її виконання буде виконано повідомлення про перехід на новий рядок, виведено символ зворотної косої риски і виконано повідомлення про повернення на одну позицію.

Код програми 3.5. Демонстрація механізму використання символьних керівних послідовностей

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

cout << "\n\\b";

getch (); return 0;

}

Табл. 3.5. Символьні керівні послідовності

Код	Значення
\b	Повернення на одну позицію
\f	Подача сторінки (для переходу до початку наступної|такої| сторінки)
\n	Новий рядок
\r	Повернення каретки
\t	Горизонтальна табуляція
\"	Подвійна лапка
\'	Одинарна лапка (апостроф)
\\	Зворотна коса межа
\v	Вертикальна табуляція
\а	Звуковий сигнал (дзвінок)
\?	Знак, запитання
\N	Вісімкова константа (де n –це сама вісімкова| константа)
\xN	Шістнадцяткова константа (де N – це сама шістнадцяткова| константа)

3.4. Ініціалізація змінних

Під час оголошення змінної можна присвоїти певне значення, тобто ініціалізувати її, записавши після її імені знак рівності та початкове значення. Загальний формат ініціалізації має такий вигляд:

тип ім'я_змінної = значення;

Ось декілька прикладів.

char ch = 'а'|;

int first = 0;

float balance = 123.23F;

Незважаючи на те, що змінні часто ініціалізувалися константами, мова програмування C++ дає змогу ініціалізувати змінні динамічно, тобто за допомогою будь-якого виразу, дійсного на момент ініціалізації. Як буде показано далі, ініціалізація має важливе значення під час роботи з об'єктами.

Глобальні змінні ініціалізувалися тільки на початку програми. Локальні змінні ініціалізувалися під час кожного входження у функцію, у якій вони оголошені. Всі глобальні змінні ініціалізувалися нульовими значеннями, якщо не вказані ніякі інші ініціалізації. Неініціалізовані локальні змінні матимуть невідомі значення до першої настанови присвоєння, у якій вони використовуються.

Розглянемо простий приклад ініціалізації змінних. У наведеному нижче коді програми використано функцію total(), яка призначена для обчислення суми всіх послідовних чисел, починаючи з одиниці і закінчуючи числом, переданим їй як аргумент. Наприклад, сума ряду чисел, обмеженого числом 3, дорівнює 1 + 2 + 3 = 6. В процесі обчислення підсумкової суми функція total() відображає проміжні результати. Звернемо Вашу увагу на використання змінної sum у функції total().

Код програми 3.6. Демонстрація|зразок| застосування можливості ініціалізації змінних

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

void total(int x);

int main ()

{

cout << "Обчислення суми чисел від 1 до 5.\n";

total(5);

cout << " Обчислення суми чисел від 1 до 6.\n";

total(6);

getch (); return 0;

}

void total(int x)

{

int sum = 0; // Ініціалізація змінної sum.

int i, pm;

for (i=1; i<=x; i++) {

sum = sum + i;

for (pm=0; pm<10; pm++) cout << '.';

cout << "Проміжна сумa = " << sum << "\n";

}

}

Результати виконання цієї програми є такими:

Обчислення суми чисел від 1 до 5.

..........Проміжна сума = 1

..........Проміжна сума = 3

..........Проміжна сума = 6

..........Проміжна сума = 10

..........Проміжна сума = 15

Обчислення суми чисел від 1 до 6.

..........Проміжна сума = 1

..........Проміжна сума = 3

..........Проміжна сума = 6

..........Проміжна сума = 10

..........Проміжна сума = 15

..........Проміжна сума = 21

Як видно з результатів розрахунку, під час кожного виклику функції total() змінна sum ініціалізується нулем.

3.5. Оператори С++-програми

3.5.1. Поняття про вбудовані оператори

У мові програмування C++ визначено широкий набір вбудованих операторів, які дають в руки програмісту потужні важелі керування під час створення і обчислення різноманітних виразів. Оператор (operator) – це символ, який вказує компіляторові на виконання конкретних математичних дій або логічних маніпуляцій. У мові програмування C++ є чотири загальні класи операторів: арифметичні, порозрядні, логічні та оператори відношення. Окрім них визначено інші оператори спеціального призначення. У цьому розділі розглядаються арифметичні, логічні оператори та оператори відношення.

3.5.2. Арифметичні оператори

У табл. 3.6 перераховано арифметичні оператори, дозволені для застосування у мові програмування C++. Дія операторів +; * і / збігається з дією аналогічних операторів у будь-якій іншій мові програмування (та і в алгебрі, якщо вже на те пішло). Їх можна застосовувати до даних будь-якого вбудованого числового типу. Після застосування оператора ділення (/) до цілого числа залишок буде відкинутий. Наприклад, результат цілочисельного ділення 10/3 буде дорівнювати 3.

Табл. 3.6. Арифметичні оператори

Оператор	Дія
+	Додавання
-	Віднімання, а також унарний мінус
*	Множення
/	Ділення|поділка,розподіл,поділ|
%	Ділення|поділка,розподіл,поділ| за модулем
--	Декремент
++	Інкремент

Залишок від ділення можна отримати за допомогою оператора ділення за модулем (%). Цей оператор працює практично так само, як у інших мовах програмування: повертає залишок від ділення без остачі. Наприклад, 10 % 3 дорівнює 1. Це означає, що у мові програмування C++ оператора "%" не можна застосовувати до типів з плинною крапкою (float або double). Ділення за модулем застосовано тільки до цілочисельних типів. Використання цього оператора продемонстровано у наведеному нижче коді програми.

Код програми 3.7. Демонстрація механізму використання оператора "ділення за модулем"

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

int x, y;

x = 10;

y = 3;

cout << x/y; // Буде відображене число 3.

cout << "\n";

cout << x%y; /* Буде відображене число 1, тобто залишок

від ділення без остачі. */

сout << "\n";

х = 1;

y = 2;

cout << х/у << " " << х%y; // Будуть виведені числа 0 і 1.

getch (); return 0;

}

У останньому рядку результатів виконання цієї програми дійсно будуть виведені числа 0 і 1, оскільки при цілочисельному діленні 1/2 отримаємо 0 із залишком 1, тобто вираз 1%2 дає значення 1.

Унарний мінус, по суті, є множенням значення свого єдиного операнда на -1. Іншими словами, будь-яке числове значення, якому передує знак "-", змінює свій знак на протилежний.

3.5.3. Оператори інкремента і декремента

У мові програмування C++ є два оператори, яких немає в деяких інших мовах програмування. Це оператори інкремента (++) і декремента (--). Вони згадувалися в розд. 24.2, коли йшлося про настанову організації циклу for. Оператор інкремента виконує додавання до операнда число 1, а оператор декремента віднімає 1 від свого операнда. Це означає, що настанова

х = х + 1;

аналогічна такій настанові:

++x;

А настанова

x = x – 1;

аналогічна такій настанові:

--х;

Оператори інкремента і декремента можуть знаходитися як перед своїм операндом (префіксна форма), так і після нього (постфіксна форма). Наприклад, настанову

x = x + 1;

можна переписати у вигляді префіксної форми

++х; // Префіксна форма оператора інкремента.

або у вигляді постфіксної форми:

x++; // Постфіксна форма оператора інкремента.

У попередньому прикладі не мало значення, у якій формі було застосовано оператор інкремента: префіксній або постфіксній. Але, якщо оператор інкремента або декремента використовується як частина більшого виразу, то форма його застосування дуже важлива. Якщо такий оператор застосовується в префіксній формі, то мова програмування C++ спочатку виконає цю операцію, щоб операнд набув нового значення, яке потім буде використано іншою частиною виразу. Якщо ж оператор застосовується в постфіксній формі, то С# використовує у виразі його старе значення, а потім виконає операцію, в результаті якої операнд знайде нове значення. Для розуміння сказаного розглянемо такий фрагмент коду програми:

x = 10;

y = ++х;

У цьому випадку змінна y буде дорівнювати 11. Але, якщо у цьому коді префіксну форму запису замінити постфіксною, змінна y буде дорівнювати 10:

х = 10;

y = x++;

У обох випадках змінна х набуде значення 11. Різниця полягає тільки у тому, в який момент вона дорівнюватиме 11 (до або після присвоєння її значення змінній y). Для програміста надзвичайно важливо мати можливість керувати тривалістю виконання операції інкремента або декремента.

Більшість С++-компіляторів для операцій інкремента і декремента створюють ефективніший код порівняно з кодом, що генерується під час використання звичайного оператора додавання і віднімання одиниці. Тому професіонали вважають за краще використовувати (де це можливо) оператори інкремента і декремента.

Табл. 3.7. Порядок виконання дій арифметичними операторами

Пріоритет	Оператори
Найвищий	++ -- ­
	- (унарний мінус)
	* / %
Нижчий	+ –

Оператори одного ієрархічного рівня обчислюються компілятором зліва направо. Безумовно, для зміни порядку обчислень можна використовувати круглі дужки, які обробляються у мові програмування C++ так само, як практично в усіх інших мовах програмування. Операції або набір операцій, поміщених у круглі дужки, набувають вищий пріоритет порівняно з іншими операціями виразу. Унарні оператори навпаки – виконуються справа наліво.

3.5.4. Історія походження імені мови програмування C++

Тепер, коли нам стало зрозумілим значення оператора інкремента "++", можна зробити припущення щодо походження імені мови програмування C++. Як було зазначено в попередніх розділах, мова програмування C++ побудована на фундаменті мови С, значно удосконаленої, переважно з метою підтримки об'єктно-орієнтованого програмування. Таким чином, мова програмування C++ є інкрементним удосконаленням мови С, а результат додавання символів "++" (оператора інкремента) до імені С виявився цілком відповідним іменем для нової мови.

Б'єрн Страуструп спочатку назвав свою мову "С з класами" (C with Classes), але, за пропозицією Ріка Маскітті (Rick Mascitti), він пізніше змінив цю назву на мову програмування C++. І хоча успіх нової мови ще тільки передбачався, ухвалення нової лаконічної назви (мови програмування C++) сприяло успіху проекту.

3.5.5. Оператори відношення та логічні оператори

Оператори відношення та логічні (булеві) оператори, які часто йдуть "рука в руку", використовуються для отримання результатів у вигляді значень ІСТИНА/ФАЛЬШ. Оператори відношення оцінюють за "двобальною системою" відношення між двома значеннями, а логічні визначають різні способи поєднання дійсних і помилкових значень. Оскільки оператори відношення генерують ІСТИНА/ФАЛЬШ – результати, то вони часто виконуються з логічними операторами. Тому вони і розглядаються у одному розділі.

Оператори відношення та логічні (булеві) оператори перераховано в табл. 3.8. Звернемо Вашу увагу на те, що у мові програмування C++ як оператор відношення "не дорівнює" використовує символ "!=", а для оператора "дорівнює" – подвійний символ рівності (==). Згідно з стандартом мови програмування C++, результат виконання операторів відношення і логічних операторів має тип bool, тобто у процесі виконання операцій відношення і логічних операцій виходять значення true або false. Під час використання старших компіляторів результати виконання цих операцій мали тип int (нуль або ненульове ціле, наприклад 1). Ця відмінність в інтерпретації значень має в основному теоретичну основу, оскільки мова програмування C++ автоматично перетворює значення true в 1, а значення false – в 0, і навпаки.

Дата добавления: 2014-11-29