C _Учебник_МОНУ

3.2 Алфавіт мови С++

Алфавіт мови – набір символів, які можна використовувати для записування програмного коду: це великі та малі літери латиниці, цифри, знаки операцій та спеціальні символи. Кожен зокрема чи в комбінаціях знаки операцій і спеціальні символи дозволяють задавати лексеми, вирази і оператори, серед яких найбільш використовувані є такі:

= – присвоювання. Наприклад, якщо х і y – змінні, то запис х = y означає, що змінна х набуває значення y (докладніше див. п. 3.5.3);

+, –, *, / – знаки операцій додавання, віднімання, множення та ділення; ++, –– – знаки операцій збільшення та зменшення на одиницю значення

операнда; ; – символ завершення команди;

< (менше), <= (менше чи дорівнює), > (більше), >= (більше чи дорівнює),

==(дорівнює), != (не дорівнює) – знаки операцій порівняння (див. п. 4.3.3); +=, –=, *=, /=, %=, <<=, >>=, ?=, ^=, |= – знаки для записування операцій

присвоювання (див. п. 3.5.3);

%– залишок від цілочисельного ділення двох чисел. Наприклад у виразі

с= а % b значення залишку від ділення а на b присвоюється змінній с;

&&, ||, ! – знаки логічних операцій, які докладно описано в п. 4.3.3; &, |, ^, <<, >>, ~ – знаки побітових логічних операцій (див. п. 4.3.3); ?: – знаки умовної операції (див. п. 4.3.7);

*, & – знаки адресних операцій. Хоча такі символи вже зустрічались у цьому переліку, однак їхнє специфічне застосовування у відповідних виразах дозволяє виключити усіляку неоднозначність (див. розд. 6);

/*, */, // – сукупність знаків, використовуваних для записування комен-

тарів;

, – знак коми, використовуваний для перелічування об‟єктів;

. , –> – знаки використовувані при роботі зі структурованими типами і

" – знак для записування значення символьної інформації .

Список усіх операцій у порядку спадання їхніх пріоритетів наведено у додатку Б.

Коментарі застосовуються лише для пояснень і жодних дій у програмі не спричинюють, тому що ігноруються компілятором. Текст коментарів розміщують поміж знаків /* та */. Коментар може бути будь-якої довжини, чи то займати частину рядка, чи декілька рядків. Наприклад:

/* Коментар до програми може займати кілька рядків */

// Текст після цього символу і до кінця рядка є коментарем.

Також, окрім пояснень, доволі часто коментарі використовують при налагодженні для тимчасового “вимкнення” певного фрагмента програми.

Змінна – іменована ділянка оперативної пам‟яті, застосовувана для зберігання даних під час роботи програми. При оголошенні змінної для неї резервується певна ділянка пам‟яті, розмір якої залежить від конкретного типу змінної. Значення змінної – фактичне значення, яке міститься у цій ділянці пам‟яті.

Ім‟я (ідентифікатор) змінної може складатися з літер латиниці, цифр та символу “_” (підкреслювання), але неодмінно має розпочинатися з літери чи символу підкреслювання. Великі й малі літери розрізнюються, тобто мова С++ є чутливою до регістру, наприклад – а та А – це два різних об‟єкти. Ідентифікатор створюється на етапі оголошення змінної, функції, структури тощо. Після цього його можна використовувати в командах розроблюваної програми.

Слід відзначити важливі особливості при обиранні ідентифікатора.

По-перше, ідентифікатор не повинен збігатися з ключовими словами, із зарезервованими словами й іменами функцій бібліотек компілятора мови С++.

По-друге, слід звернути особливу увагу на використання символу підкреслювання “_” у якості першого символу ідентифікатора, оскільки побудовані у такий спосіб ідентифікатори, з одного боку, можуть збігатися з іменами системних функцій та змінних, а з іншого, – при використанні таких ідентифікаторів програми можуть стати непереносними, тобто їх не можна буде використовувати на комп‟ютерах інших типів.

3.3 Типи даних

У програмі мовою С++ усі змінні мають бути оголошеними, тобто для кожної змінної має бути зазначено її тип. На відміну від інших мов, у С++ за-

давати тип змінної можна в будь-якому місці програми до її використання.

При оголошенні змінної для неї резервується ділянка пам‟яті, розмір якої залежить від типу змінної.

Тип змінної – вид і розмір даних, які змінна може зберігати. Кожен тип даних зберігається й опрацьовується за певними правилами. Слід зауважити, що розмір одного й того ж типу даних може відрізнятися на комп‟ютерах різних платформ, а також залежить від налагоджень компілятора.

Усі типи мови С++ розподіляють на дві групи: основні типи та структуровані. Список основних типів даних С++ Builder із зазначенням діапазону та прикладами можливих значень змінних наведено в табл. 3.1.

До основних (базових) типів можна віднести char, int, float та double, а також їхні варіанти з специфікаторами short (короткий), long (довгий), signed (зі знаком) та unsigned (без знаку).

Структуровані (похідні) типи базуються на основних, до них належать масиви будь-яких типів, вказівники, функції, класи, файли, структури, об‟єднання, перерахування тощо.

Таблиця 3.1

Основні типи даних С++

* – залежно від налагоджень компілятора та апаратних характеристик тип int може мати 4 чи 2 байти.

Для подання цілих чисел використовують типи char, short, int, long. Специфікатор unsigned застосовують при роботі з додатними числами (без знаку), а специфікатор signed – для яких завгодно чисел, як додатних, так і від‟ємних. За замовчуванням призначається знаковий тип, а тому специфікатор signed зазначати необов‟язково.

Типи float і double визначають дійсні змінні розміром у 32 і 64 біти відповідно, а long double – 80 бітів. В С++ для відокремлення цілої частини числа від дійсної застосовується десяткова крапка. Окрім звичної форми, дійсні

для оголошення рядків типу char* (див. розд. 7).

Змінна логічного типу bool займає лише 1 байт і може набувати лише одне із двох значень: true (істина) чи false (хибність). Зазвичай змінні типу bool застосовують чи то як перемикачі чи для побудови логічних виразів в умовах. Слід зауважити, що в С++ змінним логічного типу можна присвоювати і цілочисельні значення; при цьому значення 0 розцінюється як false, а будь-яке ненульове значення – як true.

Перерахування enum (від enumerate) призначено для обирання й призначання об‟єктів із заданої множини значень. Оголошення перерахувань задає відповідний тип змінної і визначає список логічно пов‟язаних іменованих констант, значеннями яких є певні цілі числа. Змінна перераховного типу може набувати значення однієї з іменованих констант списку. Кожен ідентифікатор у списку іменує елемент з переліку і має бути унікальним. Максимальна кількість ідентифікаторів – 65 535. Ідентифікатори списку є еквівалентні до їхніх значень, які можуть бути і додатними і від‟ємними. У разі відсутності конкретного значення, першому ідентифікаторові відповідає значення 0, наступному ідентифікаторові – значення 1 і т. д., наприклад:

enum days { sun, mon, tues, wed, thur, fri, sat } anyday;

В цьому прикладі оголошено перерахування days з відповідною множиною значень, а також змінну anyday типу days. Імена sun, mon, tues, wed, thur, fri, sat є цілими константами, перша з яких sun автоматично встановлюється в 0, а кожна наступна має значення на одиницю більше за попередню (mon = 1, tues = 2, …, sat = 6).

Властивості даних типу enum є аналогічними до властивостей даних типу int, а змінні типу enum можуть застосовуватись в індексних виразах, в арифметичних операціях і в операціях порівняння у якості операндів. Більш докладно цей тип розглянуто в розд. 11.

Тип void (порожній, без значення) використовується, по-перше, для визначення типу функцій, які не повертають жодного результату, а всі дії та обчислення виконуються всередині цих функцій. По-друге, цей тип застосовують для зазначення порожнього списку аргументів функції (докладно функції розглядаються в розд. 8). По-третє, void використовують як базовий тип для вказівників. Окрім того, його застосовують в операціях зведення типів.

Для визначення розміру пам‟яті, займаної змінною, існує операція sizeof(), яка повертає значення довжини зазначеного типу, наприклад:

Окрім основних типів С++, середовище С++ Builder додатково підтримує власні різновиди типів, подібні до типів середовища Borland Delphi. Деякі з цих додаткових типів повторюють за змістом існуючі типи (табл. 3.2).

Оголошення типів. Окрім оголошень змінних різних типів, в С++ є можливість оголошувати власні типи. Це можна здійснювати у два способи. Перший спосіб – використовувати для оголошення типу ключове слово typedef. Другий спосіб (буде розглянуто докладніше в розд. 11) – зазначити ім‟я тега при оголошенні структури, об‟єднання чи перерахування, а потім застосовувати це ім‟я при оголошенні змінних та функцій у якості посилання на цей тег.

При оголошенні ключовим словом typedef створюється новий тип даних (див. підрозд. 11.1), який надалі може бути використаний у межах видимості цього типу для оголошення змінних, наприклад:

typedef int vector[40];

Використовуючи ключове слово typedef, можна оголошувати які завгодно типи, включаючи вказівники, функції чи масиви.

3.4 Константи

Константа – величина, яка не змінюється упродовж виконування програми. Для оголошення константи у програмі використовується специфікатор const. При цьому зазначається тип константи, наприклад:

const float Pi = 3.14159;

У якості значення константи можна подавати константний вираз, який містить раніш оголошені константи та змінні. Наприклад:

const float Pi2 = 2 * Pi, k = Pi / 180;

Константам при створенні слід неодмінно надавати значення, які в подальшому не можна буде змінювати.

У мові С++ розрізнюють чотири типи констант: цілі, дійсні, символьні константи та рядки.

Для цілих констант тип можна не зазначати, оскільки за замовчуванням константам призначається тип int, наприклад:

const B = 286; // інтерпретується як const int B=286

Окрім десяткових цілих констант, в С++ можна використовувати вісімкові (перед ними обов‟язково ставиться 0) і шістнадцяткові (перед ними слід ставити 0х) цілі константи, наприклад:

Значення вісімкових констант утворюються з десяткових цифр без вісімок та дев‟яток, оскільки ці цифри не входять до вісімкової системи числення. А шістнадцяткові константи утворюються з набору цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

9, A, B, C, D, E, F (див. розд 1.4).

Приклади значень цілих констант:

За потреби оголошення від‟ємних цілих констант використовують знак “–” перед записом константи, який ще називають унарним мінусом, наприклад:

–0x2A, –067, –16.

Для дійсних констант слід зазначити тип (float, double чи long double) і записати їхні значення з десятковою крапкою. Окрім звичної форми, дійсні константи можна записувати і в експоненціальній формі з рухомою крапкою, де десяткове дійсне число N записують у вигляді мантиси m і порядку p: N = m ∙ 10p. Наприклад, число 373 можна подати як 0.373∙103, при цьому мантиса m = 3, а порядок p = 3. Число 0.0002 можна записати як 0.2∙10–3 чи 2∙10–4. Запис у С++ цих чисел матиме вигляд 0.373е3 та 2е–4, де замість основи 10 використовується літера “e”, після якої ставиться показник степеня. Число у формі

з рухомою крапкою може бути представлене безліччю способів: 2 = 20∙10–1 = =0.2∙101=0.002∙103 і т. д. Для однозначного подання на мантису накладається обмеження: 0 ≤ |m| < 1, при дотриманні якого число знаходиться в нормалізова-

ній формі.

Приклади оголошення дійсних констант:

const float fi = –1.84;

const double еps = 1е–4; // еквівалентно до еps =0.0001

Символьна константа – один символ в одинарних лапках „‟, наприклад: const char d='+', а='ц', с='9';

Рядкова константа (літерал) – послідовність символів, включаючи великі та малі літери кирилиці й латиниці, а також цифри і пробіли, розташовані поміж подвійних лапок “ ”, наприклад:

Окрім літер і цифр, в символьних та рядкових константах можна задавати і керувальні символи: '\n' (Enter), '\0' (нуль-символ), '\v' – вертикальна табуляція тощо. Значенням символьної константи є числовий код символу.

Зауважимо, що керувальні символи можуть входити до складу рядків, наприклад при виведенні літерала “ОНАЗ \n ім. О. С. Попова” його частину “ОНАЗ” буде виведено в один рядок, а друга частина “ім. О. С. Попова” – в наступний рядок.

Якщо ключове слово const стоїть перед оголошенням структурованих типів (масив, структура, перерахування), це призводить до того, що кожен елемент також є константою, тобто значення йому може бути присвоєне лише один раз.

3.5 Правила записування арифметичних виразів

3.5.1 Операнди і вирази

Комбінація знаків операцій та операндів, результатом якої є конкретне значення, називається виразом. Знаки операцій визначають дії, які має бути виконано над операндами. Значення виразу залежить від розташування знаків операцій і круглих дужок у виразі, а також від пріоритету виконання операцій.

Операнд – це константа, літерал, ідентифікатор, виклик функції, індексний вираз, вираз вибору елемента чи більш складний вираз, сформований комбінацією операндів, знаків операцій і круглих дужок. Кожен операнд має тип.

Арифметичний вираз складається із операндів, арифметичних операцій (+ додавання, – віднімання, * множення , / ділення, % остача від ділення цілих чисел) і оператора присвоювання (=). Вираз, який завершується крапкою з комою, є оператором. Оператор задає закінчений опис певної дії. Виконання оператора виразу полягає в обчисленні виразу. Окремим випадком виразу є порожній оператор ( ;), який використовується, коли за синтаксисом оператор потрібен, а за змістом – ні (див. п. 4.4.2).

3.5.2 Арифметичні операції

Для записування виразів використовують відповідні операції. В С++ існують унарні, бінарні та тернарні операції, залежно від кількості операндів. Більшість операцій є бінарними, тобто мають два операнди, один з яких розміщується перед знаком операції, а другий – після. Наприклад, операція додавання “+” має два операнди: х та y і обчислює їхню суму. Унарні операції є ті, які мають лише один операнд. Наприклад, вираз х++ означає застосування до операнда х операції унарного інкремента (збільшення на 1). Тернарну умовну операцію (?:), яка має три операнди, буде розглянуто докладно у п. 4.3.7.

Вирази можуть бути арифметичними, символьними та логічними. Арифметичні вирази − це сукупність числових констант, змінних і функ-

цій, пов‟язаних знаками арифметичних операцій і круглих дужок. Значенням арифметичних виразів є число. С++ підтримує арифметичні операції, наведені в табл. 3.3.

Результатом операції обчислення остачі від ділення (%) є залишок від ділення першого операнда на другий. Операндами цієї операції мають бути цілі числа. Знак результату залежить від конкретної реалізації, переважно знак результату збігається зі знаком діленого. Якщо другий операнд дорівнює нулю, видається відповідне повідомлення.

int n = 49, m = 10, i, j, k, l;

Операції ++ (інкремент) та -- (декремент) є унарними, тобто мають лише один операнд. Операція ++ додає одиницю до операнда, операція -- віднімає одиницю від операнда. Ці операції можуть бути записані як праворуч, так і ліворуч операнда. Залежно від місця розміщення операції відносно операнда розрізняють дві форми цих операцій: префіксну та постфіксну. У префіксній формі, в якій операцію розміщують перед операндом, наприклад: ++i, --j, спочат-

78 Розділ 3

ку збільшується чи зменшується на одиницю значення змінної, а вже потім ця змінна з її новим значенням бере участь в арифметичному виразі. У постфіксній формі цих операцій, навпаки, операцію розміщують після операнда, наприклад: i++, j--, і у виразі спочатку використовується поточне значення цієї змінної, а потім збільшується чи зменшується її значення.

Три нижченаведені оператори дають одинакові результати, але мають різницю при використанні у виразах:

i = i + 1; i += 1; ++i; i++;

Наприклад, в результаті виконання операторів

int j, i = 1; j = i++ * i++;

значення змінної i дорівнюватиме 3, а змінної j – 1. Якщо змінювати ці оператори в такий спосіб:

int j, i = 1; j =++ i * ++i;

то результат буде іншим: значення i дорівнюватиме 3, а j дорівнюватиме 9. Наведемо ще два приклади використання операції інкременту:

int k = 1, m, n;

n = k++; //порядок обчислень: 1) n=1, 2) k=k+1=2. Результат n=1, k=2 m = ++k; //порядок: 1) k=k+1=2+1=3, 2) n=k=3. Результат k=3, m=3;

int t = 1, s = 2, z, f;

z = (t++)*5; //порядок обчислень: 1)t*5, 2)t=t+1=2. Результат z=5, t=2 f = (++s)/3; //порядок: 1) s=s+1=3, 2) f=3/3=1. Результат s=3, f=1

Обчислення в арифметичних виразах виконуються зліва направо згідно з таким пріоритетом операцій:

1)стандартні функції, ++, --;

2)множення (*), ділення (/), остача від ділення (%);

3)додавання (+) й віднімання (–).

Вирази у круглих дужках виконуються першочергово. Пріоритет усіх операцій наведено в додатку Б.

Для здобуття правильного результату слід дотримуватися таких правил записування арифметичних виразів в операторах С++:

кожна команда (інструкція) має завершуватись крапкою з комою (;);

мова С++ є чутлива до регістру, тобто х та Х – це дві різні змінні;

аргумент функції завжди записують у круглих дужках;

знаки множення не можна пропускати (3ab –> 3*a*b);

якщо знаменник чи чисельник має операції (+, −, *, /), то його слід записувати у круглих дужках;

для записування раціональних дробів, у чисельнику чи знаменнику яких є числові константи, хоча б одну з цих констант слід записати як дійсне

2./k;

 радикали (тобто корінь кубічний і вище) замінюють на дробові степені,