r03.pdf

Rozdział 3.

Zmienne i stałe

Program musi mieć możliwość przechowywania danych, z których korzysta. Dzięki zmiennym i

stałym mamy możliwość reprezentowania, przechowywania i manipulowania tymi danymi.

Z tego rozdziału dowiesz się

• jak deklarować i definiować zmienne oraz stałe,

• jak przypisywać wartości zmiennym oraz jak nimi manipulować,

• jak wypisywać wartość zmiennej na ekranie.

Czym jest zmienna?

W C++ zmienna służy do przechowywania informacji – jest to miejsce w pamięci komputera, w

którym możesz umieścić wartość, i z którego możesz ją później odczytać.

Zwróć uwagę, że jest to tymczasowe miejsce przechowywania. Gdy wyłączysz komputer,

wszystkie zmienne zostają utracone. Przechowywanie trwałe przebiega zupełnie inaczej. Zwykle

zmienne są przechowywane trwale dzięki umieszczeniu ich w bazie danych lub w pliku na dysku.

Przechowywanie w pliku na dysku zostanie omówione w rozdziale 16., „Zaawansowane

dziedziczenie.”

Dane są przechowywane w pamięci

Pamięć komputera można traktować jako szereg pojemników, ułożonych jeden za drugim. Każdy

pojemnik — czyli miejsce w pamięci — jest oznaczony kolejnym numerem. Te numery są

nazywane adresami pamięci. Zmienna rezerwuje jeden lub więcej pojemników, w których może

przechowywać wartość.

Nazwa zmiennej (na przykład myVariable) stanowi etykietkę jednego z tych pojemników; dzięki

niej można go łatwo zlokalizować nie znając rzeczywistego adresu pamięci. Rysunek 3.1

przedstawia schemat przebiegu tego procesu. Jak widać, zmienna myVariable rozpoczyna się od

adresu 103. W zależności od rozmiaru tej zmiennej, może ona zająć w pamięci jeden lub więcej

adresów.

Rysunek 3.1. Schematyczna reprezentacja pamięci

UWAGA Skrót RAM oznacza Random Access Memory (pamięć o dostępie swobodnym). Gdy

uruchamiasz program, jest on ładowany z pliku na dysku do pamięci RAM. W pamięci RAM

tworzone są wszystkie zmienne. Gdy programiści używają terminu „pamięć”, zwykle mają na

myśli pamięć RAM, do której się odwołują.

Przydzielanie pamięci

Gdy definiujesz zmienną w C++, musisz poinformować kompilator o jej rodzaju: czy jest to liczba

całkowita, znak, czy coś innego. Ta informacja mówi kompilatorowi, ile miejsca ma

zarezerwować dla zmiennej oraz jaki rodzaj wartości będzie w niej przechowywany.

Każdy pojemnik ma rozmiar jednego bajtu. Jeśli tworzona zmienna ma rozmiar czterech bajtów, to

wymaga czterech bajtów pamięci, czyli czterech pojemników. Typ zmiennej (na przykład liczba

całkowita) mówi kompilatorowi, ile pamięci (pojemników) ma przygotować dla zmiennej.

Swojego czasu programiści musieli znać się na bitach i bajtach, gdyż stanowią one podstawowe

jednostki przechowywania wszelkiego rodzaju danych. Programy komputerowe pozwalają na

ucieczkę od tych szczegółów, ale jest w dalszym ciągu pomocna wiedza o przechowywaniu

danych. Krótki przegląd podstaw matematyki dwójkowej możesz znaleźć w dodatku A, „Binarnie

i szesnastkowo.”

UWAGA Jeśli przeraża cię matematyka, nie przejmuj się dodatkiem A; tak naprawdę nie jest ci

potrzebny. Programiści nie muszą już być równocześnie matematykami, choć umiejętność

logicznego i racjonalnego myślenia jest zawsze pożądana.

Rozmiar liczb całkowitych

W danym komputerze każdy typ zmiennych zajmuje stałą ilość miejsca. Oznacza to, że liczba

całkowita może mieć w jednym komputerze dwa bajty, w innym cztery, lecz w danym komputerze

ma zawsze ten sam, niezmienny rozmiar.

Zmienna typu char (używana do przechowywania znaków) ma najczęściej rozmiar jednego bajtu.

Krótka liczba całkowita ( short ) ma w większości komputerów rozmiar dwóch bajtów, zaś długa

liczba całkowita ( long ) ma zwykle cztery bajty. Natomiast liczba całkowita (bez słowa

kluczowego short lub long ) może mieć dwa lub cztery bajty. Można przypuszczać, że język

powinien to określać precyzyjnie, ale tak nie jest. Ustalono jedynie, że typ short musi mieć

rozmiar mniejszy lub równy typowi int (integer, liczba całkowita), który z kolei musi mieć

rozmiar mniejszy lub równy typowi long .

Najprawdopodobniej jednak pracujesz z komputerem, w którym typ short ma dwa bajty, zaś typy

int i long mają po cztery bajty.

Rozmiar liczb całkowitych jest wyznaczany przez procesor (16 lub 32 bity) oraz kompilator. W

nowoczesnych, 32-bitowych procesorach Pentium z najnowszymi kompilatorami (na przykład

Visual C++4 lub nowsze), liczby całkowite mają cztery bajty. W tej książce zakładamy, że liczby

całkowite (typ int ) mają cztery bajty, choć w twoim przypadku może być inaczej.

Znak jest pojedynczą literą, cyfrą lub symbolem i zajmuje pojedynczy bajt pamięci.

Skompiluj i uruchom w swoim komputerze listing 3.1; pokaże on dokładny rozmiar każdego z

tych typów.

Listing 3.1. Sprawdzanie rozmiarów typów zmiennych istniejących w twoim komputerze

0: #include <iostream>

2: int main()

3: {

4: using std::cout;

6: cout << "Rozmiar zmiennej typu int to:\t\t"

7: << sizeof(int) << " bajty.\n";

8: cout << "Rozmiar zmiennej typu short int to:\t"

9: << sizeof(short) << " bajty.\n";

10: cout << "Rozmiar zmiennej typu long int to:\t"

11: << sizeof(long) << " bajty.\n";

12: cout << "Rozmiar zmiennej typu char to:\t\t"

13: << sizeof(char) << " bajty.\n";

14: cout << "Rozmiar zmiennej typu float to:\t\t"

15: << sizeof(float) << " bajty.\n";

16: cout << "Rozmiar zmiennej typu double to:\t"

17: << sizeof(double) << " bajty.\n";

18: cout << "Rozmiar zmiennej typu bool to:\t"

19: << sizeof(bool) << " bajty.\n";

20:

21: return 0;

22: }

Wynik

Rozmiar zmiennej typu int to: 4 bajty.

Rozmiar zmiennej typu short int to: 2 bajty.

Rozmiar zmiennej typu long int to: 4 bajty.

Rozmiar zmiennej typu char to: 1 bajty.

Rozmiar zmiennej typu float to: 4 bajty.

Rozmiar zmiennej typu double to: 8 bajty.

Rozmiar zmiennej typu bool to: 1 bajty.

UWAGA W twoim komputerze rozmiary zmiennych mogą być inne.

Większość listingu 3.1 powinna być ci znana. Podzieliłem linie tak, aby mieściły się na całej

stronie książki. W rzeczywistości linie 6. i 7. powinny stanowić linię pojedynczą. Kompilator

ignoruje tak zwane białe spacje (spacje, tabulatory, przejścia do nowej linii), więc traktuje linie 6. i

7. jak jedną całość.

Nowym elementem w tym programie jest użycie w liniach od 6. do 19. operatora (funkcji)

sizeof() . Ten operator jest dostarczany przez kompilator; informuje on o rozmiarze obiektu

przekazywanego mu jako parametr. Na przykład w linii 7., do operatora sizeof() jest

przekazywane słowo kluczowe int . Za pomocą tego operatora byłem w stanie sprawdzić że w

moim komputerze zmienne typu int mają ten sam rozmiar, co zmienne typu long , czyli cztery

bajty.

Zapis ze znakiem i bez znaku

Wszystkie typy całkowite występują w dwóch odmianach: signed (ze znakiem) oraz unsigned

(bez znaku). Czasem potrzebna jest liczba ujemna, a czasem dodatnia. Liczby całkowite (krótkie i

długie) bez słowa kluczowego unsigned są traktowane jako liczby ze znakiem. Liczby całkowite

signed są albo dodatnie albo ujemne, zaś liczby całkowite unsigned są zawsze dodatnie.

Liczby ze znakiem i liczby bez znaku mają po tyle samo bajtów, więc największa liczba, jaką

można przechować w zmiennej całkowitej bez znaku jest dwa razy większa niż największa liczba

dodatnia jaką można przechować w zmiennej całkowitej ze znakiem. Zmienna typu unsigned

short może pomieścić wartości od 0 do 65 535. Połowa tych wartości (reprezentowana przez

zmienną typu signed short ) jest ujemna, więc zmienna tego typu może przechowywać jedynie

wartości od –32 768 do 32 767. Jeśli wydaje ci się to skomplikowane, zajrzyj do dodatku A.

Podstawowe typy zmiennych

Język C++ posiada jeszcze kilka innych wbudowanych typów zmiennych. Można je wygodnie

podzielić na typy całkowite, typy zmiennopozycyjne oraz typy znakowe.

Zmienne zmiennoprzecinkowe zawierają wartości, które można wyrazić w postaci ułamków

dziesiętnych — stanowią obszerny podzbiór liczb rzeczywistych. Zmienne znakowe mają rozmiar

jednego bajtu i są używane do przechowywania 256 znaków i symboli pochodzących z zestawów

znaków ASCII i rozszerzonego ASCII.

Zestaw ASCII jest standardowym zestawem znaków używanych w komputerach. ASCII stanowi

skrót od American Standard Code for Information Interchange. Prawie każdy komputerowy

system operacyjny obsługuje zestaw ASCII, choć wiele systemów obsługuje także inne,

międzynarodowe zestawy znaków.

W tabeli 3.1 przedstawione zostały typy zmiennych używanych w programach C++. Tabela

pokazuje typ zmiennej, jej rozmiar w pamięci (zakładany w tej książce) oraz rodzaj wartości,

jakie mogą być przechowywane w zmiennej takiego typu. Zakres przechowywanych wartości

zależy od rozmiaru zmiennej, więc sprawdź w swoim komputerze wynik działania programu z

listingu 3.1.

Tabela 3.1. Typy zmiennych

Typ

Rozmiar

Wartości

bool

1 bajt

prawda lub fałsz

unsigned short int

2 bajty

Od 0 do 65 535

short int

2 bajty

Od –32 768 do 32 767

unsigned long int

4 bajty

Od 0 do 4 294 967 295

long int

4 bajty

Od –2 147 483 648 do 2 147

483 647

int (16 bitów)

2 bajty

Od –32 768 do 32 767

int (32 bity)

4 bajty

Od –2 147 483 648 do 2 147

483 647

unsigned int (16 bitów)

2 bajty

Od 0 do 65 535

unsigned int (32 bity)

4 bajty

Od 0 do 4 294 967 295

char

1 bajt

256 różnych znaków

float

4 bajty

Od 1.2e-38 do 3.4e38

(dodatnich lub ujemnych)

double

8 bajtów

Od 2.2e-308 do 1.8e308

(dodatnich lub ujemnych)

UWAGA Rozmiary zmiennych mogą się różnić od pokazanych w tabeli 3.1 (w zależności od

używanego kompilatora i komputera). Jeśli twój komputer dał taki sam wynik, jaki pokazano pod

listingiem 3.1, tabela 3.1 powinna być zgodna z twoim kompilatorem. Jeśli wynik działania

listingu 3.1 w twoim komputerze jest inny, powinieneś sprawdzić w instrukcji kompilatora jaki

zakres wartości może być przechowywany w zmiennych różnych typów.

Definiowanie zmiennej

Zmienną tworzy się lub definiuje poprzez określenie jej typu, po którym wpisuje się jedną lub

więcej spacji, zaś po nich nazwę zmiennej i średnik. Nazwę zmiennej może stanowić praktycznie

dowolna kombinacja liter, lecz nie może ona zawierać spacji. Poprawnymi nazwami zmiennych są

na przykład: x , J23qrsnf czy myAge . Dobra nazwa zmiennej nie tylko informuje o tym, do czego

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: