Zmienne i stałe. Instrukcje i wyrażenia

Zmienne i stałe.

Program musi w jakiś sposób reprezentować dane, z których korzysta w

trakcie pracy. Zmienne i stałe pozwalają na pracę z wartościami dowolnego

typu: liczby, teksty i wiele innych.

Co to jest zmienna?

Z programistycznego punktu widzenia zmienna to fragment pamięci, w

którym można przechowywać wartość i z którego można tę wartość odczytać.

Każda zmienna posiada swój adres. Jednak w programie zmienne

identyfikowane są nie poprzez ich adresy, lecz poprzez nazwy.

RAM to pamięć o swobodnym dostępie (ang: Random Access Memory). Kiedy

uruchamiacie program, to ładowany on jest z pliku do pamięci RAM.

Wszystkie zmienne tworzone są w pamięci RAM.

Przykładowo można stworzyć zmienną MojWiek. Nazwa zmiennej to etykieta
pewnego obszaru w pamięci. Można używać tej nazwy, zamiast posługiwać
się adresem.

Schemat pamięci

MojaZmienna

100

101

102

103

104

105

106

Nazwa zmiennej

RAM

Adres

Rezerwacja pamięci.

Rozmiary zmiennych typu całkowitego

Zmienna  znakowa  –  char  (służy  do  przechowywania  znaków)  jest  na  ogół
jednobajtowa.  short  int  zajmuje  najczęściej  dwa  bajty,  a  long  int  –  cztery.
int  (bez  przedrostka  short  lub  long)  może  być  zmienną  dwu  lub
czterobajtową.  Kiedy  uruchomicie  program  pod  systemem  Windows  95,
Windows  98  lub  Windows  NT,  zobaczycie,  że  zmienna  typu  int  zajmuje  w
pamięci cztery bajty.

Gdy definiujecie zmienną w C++, to oprócz jej nazwy musicie podać, jakiego
typu wartość ma ona przechowywać. Czy ma to być liczba całkowita ze
znakiem czy bez, czy ma to być znak, czy łańcuch znaków. Nazywamy to
typem zmiennej.

Podstawową jednostką pamięci jest bajt. Jeśli zmienna, którą tworzycie, jest
rozmiaru dwóch bajtów, to wymaga dwóch bajtów w pamięci do jej
przechowywania.

Typ zmiennej to informacja dla kompilatora, ile pamięci ma

zarezerwować na wartość przechowywaną przez daną zmienną.

Funkcja sizeof() jest
standardowo dostarczona z
kompilatorem. Pozwala na
określenie rozmiaru obiektu
przekazanego jej jako
parametr.

Np. jest to słowo kluczowe int
definiujące zmienną typu
całkowitego. Widzimy, że na
komputerze, na którym
uruchomiono przykładowy program,
rozmiar zmiennej typu int jest
równy rozmiarowi zmiennej typu
long int i wynosi 4 bajty.

Przykładowy program

Zmienne ze znakiem i bez znaku

Dla  każdej  zmiennej  typu  całkowitego  możemy  dodatkowo  określić  czy  ma
być ona traktowana jako liczba ze znakiem czy bez. Przyczyną tego jest to, że
nie  zawsze  wykorzystujemy  liczby  ujemne.  Do  określenia  rodzaju  zmiennej
wykorzystuje się dwa słowa kluczowe:

signe
d

– dla liczb ze znakiem

unsigned

– dla liczb bez znaku

UWAGA
!

Liczby całkowite (short, long), bez słowa unsigned będą zawsze
traktowane jako liczby ze znakiem (signed). Będzie można im
przypisać wartości zarówno dodatnie jak i ujemne. Zmiennym bez
znaku (unsigned) można przypisać tylko wartości nieujemne.

Ponieważ w obydwu przypadkach macie do dyspozycji tę samą liczbę bajtów
na  zmienną,  to  największą  wartość  którą  możecie  przechować  w  zmiennej
typu  unsigned  jest  dwa  razy  większa  niż  największa  wartość  dodatnia
możliwa do przechowania w zmiennej typu signed. Zmienna typu unsigned
int  może  reprezentować  liczby  z  zakresu  od  0  do  65535.  Połowa  liczb
reprezentowanych  przez  zmienną  typu  signed  int  jest  ujemna,  dlatego
zmienna  tego  typu  może  reprezentować  wartości  z  zakresu  od  –32768  do
32767.

Podstawowe typy zmiennych

C++  zawiera  wiele  różnych  typów  zmiennych.  Mogą  być  one  prosto
podzielone  na  zmienne  typu  całkowitego,  zmiennoprzecinkowego  i
znakowego.
Zmienne  typu  zmiennoprzecinkowego  mogą  reprezentować  wartości
przedstawiane  jako  liczby  rzeczywiste.  Zmienne  typu  znakowego  zajmują
jeden bajt i mogą przechowywać jeden z 256 znaków i symboli ASCII.

ASCII  (American  Standard  Code  for  Information  Interchange)  to  zestaw
standardowych  znaków  i  ich  kodów  wykorzystywanych  na  komputerach.
Praktycznie  każdy  system  operacyjny  wykorzystuje  standard  ASCII,  obok
innych dostępnych, międzynarodowych standardów.

Typ

Rozmiar Zakres (Wartości)

unsigned

short int

2 bajty

0 – 65535

short int

2 bajty

-32768 – 32767

unsigned long

int

4 bajty

0 – 4294967295

long int

4 bajty

-2147483648 – 2147483647

char

1 bajt

0 – 255 (256 różnych znaków)

bool

1 bajt

prawda lub fałsz

float

4 bajty

1.2e-38 – 3.4e38

double

8 bajtów

2.2e-308 – 1.8e308

Definiowanie zmiennych

Przykłady poprawnych nazw zmiennych to np.: x, J23qrsnf i MojWiek.

Dobra nazwa zmiennej to taka, która określa w jakim celu tę zmienną
stworzono – jaka jest interpretacja wartości, którą ona reprezentuje.
Używanie dobrych nazw ułatwia zrozumienie programu.

Oto przykład definicji zmiennej o nazwie MojWiek:

int MojWiek;

Jako generalną programistyczną praktykę, stosuj takie nazwy zmiennych,
które mówią do czego dana zmienna jest wykorzystywana.

Nazwy takie jak MojWiek czy IlePieniedzy są łatwiejsze do zrozumienia i do
zapamiętania niż np. xJ4 czy I345pl. Jeżeli będziecie rozsądnie nazywać
zmienne, to wówczas będziecie mogli pominąć część komentarzy
niezbędnych do zrozumienia kodu.

Nazwy zmiennych składają się z liter, cyfr i szeregu innych znaków.

Nie mogą

zawierać spacji i zaczynać się od cyfry.

Zmienne tworzy się i definiuje się poprzez napisanie nazwy typu, a

następnie listy nazw zmiennych oddzielonych przecinkami.

Spróbujcie zgadnąć co robią podane niżej programy:

Eksperyment

Przykład 1

main ()
{
  unsigned short x;
  unsigned short y;
  unsigned short z;
  z = x * y;
}

Przykład 2

main ()
{
  unsigned short nSzerokosc;
  unsigned short nDlugosc;
  unsigned short nPowierzchnia;
  nPowierzchnia = nSzerokosc * nDlugosc;
}

Rozróżnianie wielkich i małych liter

C++ rozróżnia wielkość liter. Duże i małe litery traktowane są jako

różne.

Zmienna wiek to nie to samo co zmienna Wiek, która z kolei jest inna niż zmienna WIEK.

Przykład

Niektóre kompilatory pozwalają na wyłączenie kontroli wielkości liter. Nie
wykorzystujcie tej możliwości; wasze programy nie będą wtedy działać
poprawnie z innymi kompilatorami, a inni programiści nie będą chcieli
korzystać z waszych programów.

UWAGA:

Wielu programistów preferuje wykorzystywanie jedynie małych liter w
nazwach zmiennych.

Jeśli zmienna musi składać się z kilku słów (np. mój samochód) to stosowane
są dwie popularne konwencje: mój_samochod i mojSamochod.

Forma z wielkimi literami na początku każdego słowa określana jest czasem
jako notacja wielbłąda ponieważ wielkie litery przypominają garby.

Słowa kluczowe

Niektóre słowa są w C++ zarezerwowane i nie można ich wykorzystywać jako
nazwy zmiennych. Są to tzw.

słowa kluczowe

wykorzystywane przez

kompilator do kontrolowania programu.

Przykład słów kluczowych:

main, if, while, for

Tworzenie wielu zmiennych jednocześnie

Można stworzyć wiele zmiennych tego samego typu jednocześnie

poprzez napisanie słowa definiującego typ, a następnie listy nazw

zmiennych oddzielonych przecinkami.

Przykład:

unsigned int nMojWiek, nMojaWaga; // dwie zmienne typu unsigned
int
long lPowierzchnia, lDlugosc, lSzerokosc; // trzy zmienne typu
long

Przypisywanie wartości do zmiennych

Wartości przypisuje się do zmiennych za pomocą operatora przypisania (

Jeśli chcesz, aby zmienna nSzerokosc miała wartość 5 to musisz napisać:

unsigned short nSzerokosc;
nSzerokosc = 5;

Można połączyć oba kroki i zainicjować zmienną w momencie definiowania:

unsigned short nSzerokosc = 5;

Inicjalizacja wygląda tak jak przypisanie, dla zmiennych całkowitych różnica
jest drugorzędna. Później, kiedy wprowadzimy stałe, zobaczycie, że niektóre
wartości muszą być inicjowane ponieważ nie będą mogły być przypisane.

dołączany jest plik iostream niezbędny do
działania funkcji cout

Definicja  zmiennej  nSzerokosc  typu  int  i
inicjowana  jest ona wartością 5. Definiowana jest
również druga zmienna  - nDlugosc, lecz nie jest
ona inicjowana.

zmiennej nDlugosc przypisywana jest
wartość 10

Definiowana jest zmienna nPole inicjowana
wartością

będącą

wynikiem

mnożenia

zmiennych nDlugosc i nSzerokosc

typedef

Przykład:

typedef

unsigned short int

USHORT

W ten sposób tworzymy słowo kluczowe

USHORT

, którego możemy używać

do definiowania zmiennych typu

unsigned short int

Ciągłe pisanie unsigned short int wydaje się być nudne i podatne na błędy.

C++ pozwala na tworzenie alternatywnych nazw typów poprzez użycie słowa
kluczowego

typedef

służącego do definiowania typów.

Faktycznie tworzony jest synonim dla istniejącego typu i należy to odróżniać
od tworzenia nowego typu.

typedef używa się poprzez napisanie

typedef,

a następnie nazwy

istniejącego typu i nazwy alternatywnej.

Demonstracja typedef

Niektóre

kompilatory

mogą

zgłosić ostrzeżenie, że konwersja
może powodować utratę cyfr
znaczących.

Dzieje się tak, ponieważ iloczyn
dwóch zmiennych typu USHORT
może

być

większy

niż

maksymalna  liczba  możliwa  do
przedstawienia  w  zmiennej  typu
USHORT  i  przypisanie  może
spowodować  obcięcie.  W  tym
konkretnym  przypadku  można  to
ostrzeżenie pominąć.

Kiedy używać short a kiedy long?

Jednym z problemów programistycznych jest kiedy definiować zmienne jako
long, a kiedy jako short.

Reguła jest tutaj bardzo prosta:

Jeśli istnieje szansa, że wartość, którą będziesz przypisywał do

zmiennej przekroczy dopuszczalny zakres tej zmiennej to wykorzystaj

większy typ.

Zmienne typu unsigned short, przy założeniu, że są one dwubajtowe, mogą

przechowywać wartości nie większe niż 65535.

Zmienne typu signed int mogą przechować wartość dodatnią o połowę

mniejszą. Mimo że zmienne unsigned long mogą reprezentować bardzo

duże liczby (do 4294967295), to są one i tak ograniczone.

Jeśli potrzebujecie większych liczb, to musicie się odwołać do zmiennych typu

float lub double, lecz wtedy tracicie na precyzji w reprezentacji liczb.

Zmienne float i double mogą przyjmować ekstremalnie duże wartości, lecz

na większości komputerów jedynie pierwsze 7 lub 19 cyfr jest znaczących.

Oznacza to, że liczba jest zaokrąglona na pozostałych miejscach.

Przekraczanie zakresu w zmiennych

unsigned

Fakt, że zmienne typu

unsigned long

mają ograniczony zakres wartości

raczej rzadko stanowi problem.

Ale co się dzieje gdy jednak przekroczymy dopuszczalny
zakres?

Kiedy liczba całkowita bez znaku (unsigned) osiągnie
swoją maksymalną wartość, to wraca do początku zakresu
– do zera (tak jak licznik w magnetofonie).

Deklarowana jest zmienna

nMalaLiczba, (jeśli nie

napiszemy słowa unsigned, to

zostanie ona potraktowana

jako signed).

Zmienne całkowite ze znakiem

„zawijają się” od największej

wartości dodatniej do

największej (co do wartości

bezwzględnej) ujemnej.

Stałe

Stałe, podobnie jak zmienne, służą do przechowywania danych. Wartość
zmiennej może ulec zmianie. W przypadku stałych, jak sama nazwa wskazuje,
wartość nie może zostać zmieniona. Stałą trzeba zainicjować w momencie
tworzenia. Nie można jej potem przypisać innej wartości.
W C++ stosowane są dwa typy stałych:

Stała liczbowa to wartość podawana
bezpośrednio w programie tam
gdzie jest ona potrzebna.

Przykład

int nMojWiek = 23;

nMojWiek to zmienna typu int;

23 to stała liczbowa.

Nie można przypisać wartości do
23 i wartość 23 nie może zostać
zmieniona.

Stałe liczbowe

Stałe symboliczne

Stała

symboliczna

stała

reprezentowana  przez  nazwę,  tak  jak
w  przypadku  zmiennych.  Jednak,  w
przeciwieństwie  do  zmiennych,  po
inicjalizacji stałej jej wartość nie może
zostać zmieniona.

nNewKasa = nOldKasa / DEWALUACJA;

Przykład

Gdzie DEWALUACJA = 10000

Definiowanie stałych za pomocą # define

Żeby zdefiniować stałą w stary, całkowicie niesłuszny sposób, możesz
napisać:

#define DEWALUACJA 10000

Zauważmy, że DEWALUACJA nie jest żadnego typu (int, char itd.). Użycie

#define

powoduje wykonanie zwykłej zmiany tekstu. Za każdym razem, gdy

procesor napotka w tekście programu DEWALUACJA to wstawi w to miejsce
tekst 10000.
Ponieważ procesor jest uruchamiany przed kompilatorem, to kompilator nigdy
nie zobaczy stałej, lecz wartość 10000.

Definiowanie stałych za pomocą const

Mimo że #define działa, to wprowadzono nową, lepszą, bardziej gustowną
metodę definiowania stałych w C++:

const

unsigned short int

DEWALUACJA = 10000;

Ten przykład definiuje stałą symboliczną o nazwie DEWALUACJA, jednak w tym
przypadku DEWALUACJA jest typu

unsigned short int

Taka definicja jest dłuższa do wpisywania, ale posiada dodatkowe zalety.
Największa różnica polega na tym, że stała jest określonego typu i kompilator
może ją traktować zależnie od tego typu.

Stałe wyliczeniowe

Stałe wyliczeniowe tworzą zbiór stałych o określonym zakresie wartości.

można zdefiniować KOLOR jako wyliczenie i podać pięć
wartości dla KOLOR: CZERWONY, NIEBIESKI, ZIELONY, BIAŁY i
CZARNY.

Przykład:

Żeby stworzyć stałą wyliczeniową trzeba użyć słowa kluczowego

enum

a następnie napisać nazwę stałej, otworzyć klamrę, wypisać wszystkie
dopuszczalne wartości oddzielone przecinkami, zamknąć klamrę i
postawić średnik.

Przykład:

enum KOLOR {CZERWONY, NIEBIESKI, ZIELONY, BIAŁY, CZARNY } ;

Spowoduje to wykonanie następujących czynności:
KOLOR staje się nazwą wyliczenia. Powstaje zatem nowy typ.
Do CZERWONY zostaje przypisana wartość 0, do NIEBIESKI wartość 1, do
ZIELONY wartość 2 itd.

Każda stała wyliczeniowa posiada wartość całkowitą. Jeśli tego specjalnie nie
określi się, to pierwsza stała przyjmie wartość 0, druga 1 itd.
Każda ze stałych może zostać zdefiniowana z określoną wartością. Jeśli któraś
z wartości nie zostanie podana to zostanie ona wyliczona na podstawie
poprzedniej.

enum KOLOR {CZERWONY=100, NIEBIESKI, ZIELONY=500, BIAŁY, CZARNY=700 };

Wtedy:

  CZERWONY przyjmie wartość 100,
  NIEBIESKI wartość 101,
  ZIELONY wartość 500,
  BIAŁY wartość 501,
  CZARNY wartość 700.

Jeśli napisze się:

Document Outline