16

1 ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ ЯЗЫКА СИ

1. Алфавит и идентификаторы

Алфавит. Управляющие последовательности. Кодовая страница. Комментарии. Идентификаторы.

Алфавитом языка называется конечный набор различных графических символов, которые используются для образования более сложных конструкций в соответствии с синтаксическими правилами. Алфавит языка Си удобно разделить на три группы.

Первая группа состоит из пятидесяти двух латинских букв (заглавных и строчных):

Aa, Bb, Cc, Dd, Ee, Ff, Gg, Hh, Ii, Jj, Kk, Ll, Mm,

Nn, Oo, Pp, Qq, Rr, Ss, Tt, Uu, Vv, Ww, Xx, Yy, Zz.

Десять арабских цифр

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

образуют вторую группу.

Третья группа включает тридцать символов, которые называются специальными. Их вид и наименование приводятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Специальные символы

Вид	Наименование	Вид	Наименование
,	Запятая	“	Кавычки
.	Точка	|	Вертикальная черта
;	Точка с запятой	/	Наклонная вправо черта
:	Двоеточие	\	Наклонная влево черта
?	Знак вопроса	~	Тильда
!	Восклицательный знак	_	Подчеркивание
(	Левая круглая скобка	#	Номер
)	Правая круглая скобка	%	Процент
{	Левая фигурная скобка	&	Амперсанд
}	Правая фигурная скобка	^	Стрелка вверх
[	Левая квадратная скобка	-	Минус
]	Правая квадратная скобка	+	Плюс
<	Меньше	=	Равно
>	Больше	*	Звездочка
‘	Апостроф		Пробел

При управлении выводом на дисплей или принтер возникает необходимость в специальных командах. Для обозначения каждой такой команды используется пара символов, называющаяся управляющей после­довательностью. Первым символом управляющей последовательности является всегда обратная косая черта \. Полный список из десяти управляющих последовательностей представлен в табл. 1.2.

Таблица 1.2 - Управляющие последовательности

Вид	Назначение	Вид	Назначение
\n	Новая строка	\f	Подача бланка, FF
\t	Горизонтальная табуляция	\a	Звуковой сигнал, BEL
\v	Вертикальная табуляция	\\	Обратная косая черта, \
\b	Возврат на одну позицию	\’	Кавычка, ‘
\r	Возврат каретки	\”	Двойная кавычка, “

При хранении в памяти компьютера каждый символ алфавита заменяется (кодируется) последовательностью из восьми нулей и единиц, называемой его кодовым словом или просто кодом. Максимальное количество различных символов, которые могут быть закодированы таким образом, равняется 256. Каждую двоичную последовательность удобно считать целым положительным числом, записанным в двоичной системе счисления. Взаимно однозначное соответствие между этими символами и их кодовыми словами называется кодовой страницей. Очевидно, что количество различных кодовых страниц равняется 256!. На практике, количество используемых кодовых страниц гораздо меньше. Первая половина кодовой страницы содержит заглавные и строчные латинские буквы, арабские цифры, знаки препинания и некоторые другие знаки, применяемых для управления выводом и передачей сообщений. Изменять кодировку этих символов запрещается. Она называется американским стандартным кодом для обмена информацией (American Standard Code for Information Inter­change) или ASCII-кодом, а образующие ее символы ASCII-символами.

Вторую половину кодовой страницы программисты могут использовать по своему усмотрению. Как правило, она используется для добавления в алфавит языка Си букв национальных алфавитов и дополнительных графических знаков, не уместившихся на первой половине.

В любое место программы можно поместить пояснительный текст (комментарий), используя любые символы выбранной кодовой страницы. Современные синтаксические правила разрешают включать комментарий двумя способами. В первом случае его началом являются две косые черты //, а окончанием - последний символ строки. Например,

// Это однострочный комментарий.

Во втором случае началом комментария является пара символов, состоящая из косой черты и звездочки /*, а его окончанием – пара тех же символов, но переставленных местами */. Например,

/*

Еще один способ включения в программу

пояснительного текста, расположенного на нескольких

строках.

*/

Последовательность из букв, цифр и знаков подчеркивания, начинающаяся со знака подчеркивания или буквы, называется идентификатором или именем. На основании этого определения конструкции вида

A, a, d1, MyFunc, Alfa_1, _Omega

являются примерами разных идентификаторов, а конструкции

21fff, n+m, A1&B1

таковыми не являются. В самом деле, первая начинается с цифры, а вторая и третья содержат знаки + и &, запрещенные к использованию в идентификаторах.

Применение идентификатора начинается с разъяснения его назначения компилятору, которое называется определением идентификатора. В соответствии с правилами языка Си определение идентификатора действует (справедливо) только в некоторой части программы, называемой его областью видимости. Это означает, что один и тот же идентификатор можно определять в программе несколько раз. Подробно области видимости будут обсуждаться в главе “Функции”.

Назначение некоторых идентификаторов было определено авторами языка. Поэтому применять их разрешается только в соответствии с этими определениями. Такие идентификаторы называются служебными или ключевыми словами. По правилам языка их областью видимости является вся программа. Знакомство с ключевыми словами начинается в следующем пункте и будет продолжаться в течение всего курса.

1.2. Определение типа данных. Переменные и константы

Встроенные и пользовательские типы. Операции и операнды. Переменные и константы. Оператор-определение.

Под типом данных в языках программирования подразумевают конечное множество, элементы которого называются данными или объектами и характеризуются, во-первых, оп­ределенным набором допустимых над ними операций, во-вторых, объемом памяти, отводимой для хранения каждого объекта, а так же способом ее использования. Для обозначения типов данных используются идентификаторы, называемые идентификаторами типов.

При разработке программ можно пользоваться типами данных, определенных авторами языка. Они называются предопределенными или встроенными. В качестве идентификаторов таких типов служат соответствующие служебные слова. Например, слово int используется для обозначения конечного множества целых (положительных и отрицательных) чисел. Для хранения каждого числа типа int отводятся четыре байта (или тридцать две двоичные цифры). Нетрудно подсчитать, что количество различных объектов (чисел) типа int равняется 2³². Идентификатором float обозначается конечное множество вещественных чисел. Для хранения каждого числа отводятся также четыре байта. Очевидно, что количество объектов (чисел) типа float также равняется 2³². Способ использования памяти для хранения объектов типа float отличается от способа, применяемого для хранения объектов типа int, поэтому множество объектов типа float не совпадает с множеством объектов типа int. Наконец, типы int и float различаются множествами операций, допустимых над их объектами. Каждая такая операция обозначается специальным символом и называется встроенной операцией. Язык Си насчитывает более четырех десятков таких операций. Данные, над которыми выполняются операции, называются операндами. Операции с одним операндом называются унарными, с двумя операндами - бинарными. В Си имеется единственная операция с тремя операндами. Она называется тернарной. Подробнее типы int и float будут рассматриваться далее в настоящей главе.

Кроме встроенных типов язык Си позволяет программисту самому определять нужные ему типы данных. Такие типы называются пользовательскими или абстрактными. Использование абстрактных типов в программе начинается с их определения. Информация, содержащаяся в определениях, необходима компилятору для правильного преобразования программы с языка Си на машинный язык. Определять встроенные типы данных не требуется. Их свойства известны компилятору.

При разработке приложений вместо конкретные объекты заменяются идентификаторами. Если программист разре­шает изменять значение иденти­фикатора в ходе выполнения приложения, то такой идентификатор называется переменной. Для создания переменной, предназначенной для хранения объектов нужного типа, необходимо поместить в текст приложения соответствующее указание (команду). Такое указание называется оператором-определением и включает тип объекта, имя переменной и точку с запятой:

// Правило создания переменной

Тип Имя;

// Правило создания n (списка) однотипных переменных

Тип Имя_1,..., Имя_n;

Встретив оператор-определение в тексте приложения, компилятор выделяет необходимую для хранения значений переменной память. Ниже предлагаются примеры определения переменных типа int и float.

// Пример создания переменной типа int

int n;

// Пример создания списка из трех переменных типа float

float v1, v2, var3;

Одновременно с созданием переменной программист может указать объект, который будет ее начальным значением. Такая операция называется созданием переменной с инициализацией. В этом случае кроме типа и имени переменной оператор-определение должен содержать знак равенства и сам объект:

// Правило создания переменной с инициализацией

Тип Переменная=Объект;

Правила представления самих объектов на языке Си зависят от их типов. Они будут излагаться при рассмотрении соответствующего типа. Сейчас же приведем пример создания переменной типа int с инициализацией:

// Пример создания переменной с инициализацией

int n=123;

Идентификатор, значение которого не должно меняться в ходе выполнения приложения, называется константой. Программист может поручить контроль за выполнением этого требования компилятору. Для этого он должен поместить в приложение команду, начинающуюся со служебного слова const. Далее следуют Тип объекта, Идентификатор, знак равенства и сам Объект:

// Правило создания константы

const Тип Идентификатор=Объект;

// Пример создания константы типа float

const float x=3.14;

Все попытки изменить константу при помощи тех или иных команд рассматриваются компилятором как синтаксические ошибки, без исправления которых исполнение программы невозможно.

Использование переменных и констант начнется со следующего пункта.

1.3. Тип int

Определение типа int. Представление объектов типа int. Арифметические операции. Операции сравнения. Логические операции. Операции присваивания. Тернарная операция. Типы short и unsigned int.

Для хранения в запоминающих устройствах данных типа int, как правило, отводится четыре байта или 32 двоичных цифры: ₃₁,...,₀. Цифра ₃₁ используется для хранения знака числа. Плюс обозначается нулем, а минус – единицей. Остальные цифры предназначены для представления абсолютной величины целого числа N по правилам двоичной системы счисления:

|N| = 2⁰₀ + 2¹₁ + ... + 2³⁰₃₀.

Таким образом, тип int является множеством {-2³¹,...,-1,0,1,…,2³¹ - 1} из 2³² целых положительных и отрицательных чисел.

Разработка, практически, любой программы требует использования в ее тексте некоторого количества объектов. Для того, чтобы компилятор по виду объектов мог правильно определять их тип, представление (запись) объектов в тексте программы должно удовлетворять определенным правилам. Для представления объектов (чисел) типа int в приложениях разрешается применять системы счисления с основаниями 8, 10 и 16. Так как символы 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 используются во всех трех системах счисления в качестве цифр, то для распознавания выбранного способа представления применяют соответствующие префиксы. Для восьмеричных чисел префиксом служит цифра 0. То есть, если число начинается с нуля, то оно является положительным восьмеричным числом. Отрицательные вось­меричные числа должны иметь перед нулем знак минус. Ниже в качестве примера приводятся шесть чисел, записанных в восьмеричной системе:

023, 0744, -0123, 01, 0100, 03.

Отметим, что появление в тексте приложения конструкций 028 или 09 является синтаксической ошибкой. В самом деле, обе конструкции начинаются с нуля, указывающего на то, что они является восьмеричными числами. С другой стороны, обе содержат символы 8 и 9, запрещенные при использовании восьмеричной системы счисления. В ходе преобразования программы с языка Си на машинный язык компилятор обнаружит эту ошибку и сообщит о ней программисту.

Все положительные целые числа, для представления которых применяется шестнадцатеричная система счисления, должны начинаться с префикса 0x или 0X. При этом в качестве шестнадцатеричных цифр используются десять арабских цифр и шесть первых латинских букв (прописных или строчных): Aa, Bb, Cc, Dd, Ee, Ff. Таким образом, конструкции вида