Освой самостоятельно С++ за 21 день - Джесс Либерти 7 стр.

Резюме

На этом занятии рассматривались числовые и символьные переменные и константы, которые в C++ используются для хранения данных во время выполнения программы. Числовые переменные могуг быть либо целыми (char, short и long int), либо вещественными (float и double). Кроме того, они могут быть знаковыми и беззнаковыми (unsigned). Хотя на различных компьютерах все эти типы могуг иметь разные размеры, но на одном компьютере переменные одного и того же типа всегда имеют постоянный размер.

Переменную нужно объявить до ее использования. При работе с данными необходимо следить, чтобы тип данных соответствовал объявленному типу переменной. Если, например, поместить слишком большое число в целую переменную, возникнет переполнение, которое приведет к неверному результату.

Кроме того, вы познакомились с литеральными, символьными и перечислимыми константами, а также с двумя способами объявления символьных констант: с помощью директивы #define и ключевого слова const.

Вопросы и ответы

Если переменные типа short int могут преподнести сюрприз в виде переполнения памяти, то почему бы не использовать во всех случаях переменные типа long int?

Как короткие (short), так и длинные (long) целочисленные переменные могут переполняться, но для того чтобы это произошло с типом long int, нужно уж слишком большое число. Например, переменная типа unsigned short int переполнится после

числа 65 535, в то время как переменная типа unsigned long int - только после числа 4 294 967 295. Однако на многих компьютерах каждое объявление длинного целого значения занимает вдвое больше памяти по сравнению с объявлением короткого целого (четыре байта против двух), и программа, в которой объявлено 100 таких переменных займет лишних 200 байт ОЗУ. Честно говоря, память сейчас перестала быть проблемой, поскольку большинство персональных компьютеров оснащено многими тысячами (если не миллионами) байтов памяти.

Что случится, если присвоить число с десятичной точкой целочисленной переменной, а не переменной типа float, как в следующей программной строке?

int aNumber = 5.4;

Хороший компилятор выдаст по этому поводу предупреждение, но такое присваивание совершенно правомочно. Присваиваемое число будет в таком случае усечено до целого. Следовательно, если присвоить число 5,4 целочисленной переменной, эта переменная получит значение 5. Однако налицо потеря информации, и если затем хранящееся в этой целой переменной значение вы попытаетесь присвоить переменной типа float, то вещественной переменной придется "довольствоваться" лишь значением 5.

Почему вместо литеральных констант лучше использовать символьные?

Если некоторое значение используется во многих местах программы, то применение символьной константы позволяет изменять все значения путем изменения одного, лишь определения этой константы. Кроме того, смысл символьной константы проще понять по ее названию. Ведь иногда трудно разобраться, почему некоторое значение умножается на число 360, а если это число будет заменено символьной константой degreesInACircle (градусов в окружности), то сразу становится ясно, о чем идет речь.

Что произойдет, если присвоить отрицательное число беззнаковой переменной?

Рассмотрите следующую строку программы:

unsigned int aPositiveNumber = -1;

Хороший компилятор отреагирует на это предупреждением, но такое присвоение вполне законно. Отрицательное число будет представлено в беззнаковом побитовом виде. Так, побитовое представление числа -1 выглядит как 11111111 11111111 (0xFFFF в шестнадцатеричном формате) и соответствует числу 65 535. Если вам что-то непонятно, обратитесь к приложению В.

Можно ли работать с языком C++, не имея представления о побитовом выражении числовых значений и арифметике двоичных и шестнадцатеричных чисел?

Можно, но эффективность работы снизится. Мощь языка C++ состоит не в том, чтобы уберечь вас от ненужных деталей работы компьютера, а в том, чтобы заставить компьютер работать с максимальной отдачей. В этом основное отличие C++ от других языков программирования. Программисты, которые не имеют представления, как работать с двоичными значениями, часто обескуражены получаемыми результатами.

Коллоквиум

В этом разделе предлагаются вопросы для самоконтроля и укрепления полученных знаний и приводится несколько упражнений, которые помогут закрепить ваши практические навыки. Попытайтесь самостоятельно ответить на вопросы теста и выполнить задания, а потом сверьте полученные результаты с ответами в приложении Г. Не приступайте к изучению материала следующей главы, если для вас остались неясными, хотя бы некоторые из предложенных ниже вопросов.

Контрольные вопросы

1. В чем разница между целочисленной и вещественной (с плавающей точкой) переменными?

2. Каково различие между типами unsigned short int и long int?

3. Каковы преимущества использования символьной константы вместо литерала?

4. Каковы преимущества использования ключевого слова const вместо директивы

#define?

5. Как влияет на работу программы "хорошее" или "плохое" имя переменной?

6. Если перечисление (enum) заданно таким образом, то каково значение его члена Blue?

enum COLOR { WHITE, BLACK = 100, RED, BLUE, GREEN = 300 };

7. Какие из следующих имен переменных можно считать хорошими, плохими или вообще недопустимыми?

а) Age

б) ! ex

в) R79J

г) TotalIncome

д) _Invalid

Упражнения

1. Какой тип переменной был бы правильным для хранения следующей информации?

• Ваш возраст.

• Площадь вашего заднего двора.

• Количество звезд в галактике.

• Средний уровень выпадения осадков за январь.

2. Создайте подходящие имена переменных для хранения этой информации.

3. Объявите константу для числа pi, равного 3.14159.

4. Объявите переменную типа float и инициализируйте ее, используя константу pi.

День 4-й. Выражения и операторы

Программа представляет собой набор команд, выполняемых в определенной по­следовательности. Современные программы сильны тем, что выполняются не после­довательно, команда за командой от начала до конца программы, а по блокам. Каж­дый блок программы запускается в зависимости от выполнения заданного условия. Сегодня вы узнаете:

• Что такое операторы

• Что такое блоки

• Что такое выражения

• Как реализовать ветвление программы на основе результата выполнения заданного логического условия

• Что такое ИСТИННО и ЛОЖНО с точки зрения программиста на C++

Выражения

В языке C++ выражения управляют последовательностью выполнения других выражений, возвращают результаты вычислений или ничего не делают (нулевые выражения). Все выражения в C++ оканчиваются точкой с запятой. Нулевое выражение представляет собой просто точку с запятой. Наиболее простой пример выражения - это операция присвоения значения:

В отличие от алгебры, это выражение не означает, что x равняется a+b. Данное выражение следует понимать так: присвоим результат суммирования значений переменных а и b переменной x, или присвоим переменной x значение a+b. Несмотря на то что в этом выражении выполняется сразу два действия - вычисление суммы и присвоение значения, после выражения устанавливается только один символ точки с запятой. Оператор (=) присваивает результаты операций, выполняемых над операндами, расположенными справа от знака равенства, операнду, находящемуся слева от него.

x = а + b;

Символы пробелов

Символы пробелов, к которым относятся не только пробелы, но и символы табуляции и разрыва строки, в выражениях обычно игнорируются. Рассмотренное выше выражение можно записать так:

x=a+b; или так:

x = a

+ b ;

Хотя последний вариант абсолютно правомочен, выглядит он довольно глупо. Символы пробелов можно использовать для улучшения читабельности программы, что облегчит работу с ней. Но при неумелом использовании эти же пробелы могут совершенно запутать программный код. Создатели C++ предоставили много различных возможностей, а уж насколько эффективно они будут использоваться, зависит от вас.

Символы пробелов не отображаются на экране и при печати - видны только различные отступы и промежутки между элементами текста.

Блоки и комплексные варажения

Иногда для облегчения восприятия программы логически взаимосвязанные выражения удобно объединять в комплексы, называемые блоками. Блок начинается открывающей фигурной скобкой ({) и оканчивается закрывающей фигурной скобкой (}). Хотя каждое выражение в блоке должно оканчиваться точкой с запятой, после символов открытия и закрытия блока точки с запятой не ставятся, как в следующем примере:

{

temp = а;

а = b;

b = temp;

}

Этот блок выполняется как одно выражение, осуществляющее обмен значениями между переменными а и b.

Рекомендуется:Незабывайте о закрывающейфигурной скобке каждый раз, когда используется открывающая фигурная скобка. Завершайте выражения в программе символом точки с запятой

Не рекомендуется:Используйте разумно символы пробелов, чтобы сделать свою программу более понятной, а не наоборот.

Операции

Все, в результате чего появляется некоторое значение, в языке C++ называется операцией. Об операциях говорят, что они возвращают значение. Так, операция 3+2; возвращает значение 5. Все операции являются вместе с тем и выражениями.

Возможно, вы будете удивлены тому, что многие программные блоки рассматриваются как выражения. Приведем лишь три примера:

3.2 // возвращает значение 3.2

PI // вещественная константа, которая возвращает значение 3.14

SecondsPerMinute // целочисленная константа, которая возвращает 60

Предполагая, что PI - константа, равная 3.14, а SecondsPerMinute - константа, равная 60, можно утверждать, что все три выражения являются операциями. Выражение

x = а + b;

не только складывает значения переменных а и b, но и присваивает результат переменной x, т.е. возвращает результат суммирования переменной x. Поэтому данное выражение вполне можно назвать операцией. Операции всегда располагаются справа от оператора присваивания:

у = x = а + b;

Данное выражение выполняет представленную ниже последовательность действий. Прибавляем а к b.

Присваиваем результат выражения а + b переменной x.

Присваиваем результат выражения присваивания x = а + b переменной у.

Если переменные а, b, x и у являются целыми и если а имеет значение 2, а b - значение 5, то переменным x и у будет присвоено значение 7.

Пример выполнения некоторых выражений представлен в листинге 4.1.

Листинг 4.1. Выполнение сложных операций

1: #include <iostream.h>

2: int main()

3: {

4: int a=0, b=0, x=0, y=35;

5: cout << " a:" << a << " b:" << b;

6: cout << " x:" << x << " y:" << y << endl;

7: a = 9;

8: b = 7;

9: y = x = a+b;

10: cout << " a:" << a << " b:" << b;

11: cout << " x:" << x << " y:" << y << endl;

12: return 0;

13: }

Результат:

а: 0 b: 0 x: 0 у: 35

а: 9 b: 7 x: 16 у: 16

В строке 4 объявляются и инициализируются четыре переменные. Их значения выводятся в строках 5 и 6. В строке 7 переменной а присваивается значение 9. В строке 8 переменной b присваивается значение 7. В строке 9 значения переменных а и b суммируются, а результат присваивается переменной x. Результат операции x = a+b, в свою очередь, присваивается переменной у.

Операторы

Оператор - это литерал, который заставляет компилятор выполнять некоторое действие. Операторы воздействуют на операнды. Операндами в C++ могут быть как отдельные литералы, так и целые выражения. Язык C++ располагает двумя видами операторов:

• операторы присваивания;

• математические операторы.

Оператор присваивания

Оператор присваивания (=) позволяет заменить значение операнда, расположенного с левой стороны от знака равенства, значением, вычисляемым с правой стороны от него. Так, выражение

x = а + b;

присваивает операнду x значение, которое является результатом сложения значений переменных а и b.

Операнд, который может находиться слева от оператора присваивания, называется адресным операндом, или l-значением (от англ. слова left, т.е. левый). Операнд, который может находиться справа от оператора присваивания, называется операционным операндом, или r-значением (от англ. слова right, т.е. правый).

Константы могут быть только r-значениями и никогда не бывают адресными операндами, поскольку в ходе выполнения программы значения констант изменять нельзя. Так, можно записать:

x = 35; // правильно

Но нельзя записать:

35 = x; // ошибка!

Повторим: l-значение - это операнд, который может стоять в левой части выражения присваивания, а г-значение - операнд, который может стоять в правой части этого выражения. Обратите внимание, что все l-значения могут быть r-значениями, но не все r-значения могут быть l-значениями. Примером г-значения, которое не может быть l-значением, служит литеральная константа. Так, можно загасать: x = 5;, но нельзя записать: 5 = x; (x может быть l- или r-значением, а 5 может быть только r-значением).

Математические операторы

В C++ используется пять математических операторов: сложения (+), вычитания (-), умножения (*), целочисленного деления (/) и деления по модулю (%).

В операциях сложения и вычитания разобраться несложно: они возвращают сумму и разность двух операндов. Хотя следует отметить, что вычитание беззнаковых целых может привести к удивительным результатам, если полученная разность окажется отрицательным числом. Вы уже видели нечто подобное на прошлом занятии при описании переполнения переменных. В листинге 4.2 демонстрируется ситуация, когда из малого беззнакового числа вычитается большое беззнаковое число.

Листинг 4.2. Пример вычитания с переполнением целого числа

1: // Листинг 4.2. Пример вычитания с

2: // переполнением целого числа

3: #include <iostream.h>

4:

5: int main()

6: {

7: unsigned int difference;

8: unsigned int bigNumber = 100;

9: unsigned int smallNumber = 50;

10: difference = bigNumber - smallNumber;

11: cout << "Difference is: " << difference;

12: difference = smallNumber - bigNumber;

13: cout << "\nNow difference is: " << difference << endl;

14: return 0;

15: }

Результат:

Difference is: 50

Now difference is: 4294967246

Анализ: Оператор вычитания используется в строке 10, а результат выводится на экран в строке 11, в данном случае вполне ожидаемый. В строке 12 вновь вызывается оператор вычитания, но на этот раз большое беззнаковое число вычитается из малого беззнакового числа. Результат должен быть отрицательным, но поскольку он вычисляется (и выводится) как беззнаковое число, происходит переполнение, о чем говорилось на прошлом занятии. Эта тема подробно рассматривается в приложении А.

Целочисленное деление и деление по модулю

Целочисленное деление несколько отличается от обычного. Целочисленное деление - это то же caмoe деление, которое вы изучали, когда ходили в первый класс. При делении числа 21 на число 4 (21/4) в случае целочисленного деления в ответе получается 5 и остаток 1.

Чтобы получить остаток, нужно число 21 разделить по модулю 4 (21 % 4), в результате получим остаток 1.

Операция деления по модулю иногда оказывается весьма полезной, например, если вы захотите вывести из ряда чисел каждое десятое значение. Любое число, результат деления которого по модулю 10 равен нулю, является кратным десяти, т.е. делится на 10 без остатка. Так, результат выражения 1 % 10 равен 1; 2 % 10 равен 2 и т.д.; а 10 % 10 равен 0. Результат от деления 11 % 10 снова равен 1; 12 % 10 снова равен 2; и так можно продолжать до следующего числа, кратного 10, которым окажется 20. Мы воспользуемся этим методом при рассмотрении циклов на занятии 7.

Вопросы и ответы

При делении 5 на 3 я получаю в ответе 1. В чем моя ошибка?

При делении одного целого числа на другое в качестве результата вы также получите целое число. Следовательно, 5/3 равно 1.

Для получения дробного результата нужно использовать вещественные числа. Выражение 5,0 / 3,0 даст дробный ответ: 1,66667.

Если ваш метод принимает в качестве параметров целочисленные значения, нужно привести их к типу float.

Вопросы и ответы: Выполняя операцию приведения типа переменной, вы заставляете компилятор изменить ее тип. Приэтом вы как будто говорите своемукомпилятору:"Я знаю, что делаю". Было бы неплохо, если бы это оказалось правдой, поскольку компилятор как бы отвечает вам: "Как скажете, босс: вся ответственность ложится на вас". В данном случае мы хотим сказать компилятору: "Я понимаю, что ты считаешь это значение целым, но я знаю, что делаю: это действительно вещественное значение". Для приведения типа существует два способа. Можно использовать приведение типа в старом стиле С или новый улучшенный оператор ANSIstatic_cast. Оба варианта демонстрируются в листинге 4.3.

Листинг 4.3. Приведение переменной к типу float

1: #include <iostream.h>

2:

3: void intDiv(int x, int y)

4: {

5: int z = x / y;

6: cout << "z: " << z << endl;

7: }

8:

9: void floatDiv(int x, int y)

10: {

11: float a = (float)x; // старый стиль

12: float b = static_cast<float>(y); // современный стиль

13: float c = a / b;

14:

15: cout << "c: " << c << endl;

16: }

17:

18: int main()

19: {

20: int x = 5, y = 3;

21: intDiv(x,y);

22: floatDiv(x,y);

23: return 0;

24: }

Результат:

z: 1

с: 1.66667

Анализ: В строке 20 объявляются две целочисленные переменные. В строке 21 они как параметры передаются функции intDiv, а в строке 22 - функции floatDiv. Вторая функция начинается со строки 9. В строках 11 и 12 целые значения приводятся к вещественному типу и присваиваются переменным типа float. Результат деления присваивается третьей переменной типа float в строке 13 и выводится на экран в строке 15.