Obiekty i typy danych Witaj w pierwszej lekcji kursu programowania w jêzyku C++ :-) Tak w³aœciwie to powinna byæ lekcja zerowa, bo Twój pierwszy w ¿yciu program napiszemy wspólnie dopiero w nastêpnej lekcji [a poza tym programiœci licz¹ od zera ;-D]. Natomiast z lekcji, któr¹ teraz czytasz, dowiesz siê czym s¹ obiekty i o co tyle szumu ;-J Dowiesz siê tak¿e jakie typy danych s¹ dostêpne w jêzyku C++ i poznasz pierwsze s³owa kluczowe jêzyka, bêd¹ce nazwami tych typów. Tak wiêc doœæ gadania, bierzemy siê za konkrety... Co to jest obiekt? Jak ju¿ pewnie wiesz z artyku³u Dlaczego wybraæ C++, jêzyk C++ wspomaga programowanie obiektowe, czyli pozwala Ci pos³ugiwaæ siê w Twoich programach tak zwanymi obiektami. Obiekt reprezentuje w Twoim programie pewien element ze œwiata rzeczywistego [modeluje go]. Pewnie coniektórzy old-schoolowcy mnie teraz zlinczuj¹, ¿e wprowadzam pojêcie obiektu ju¿ na tym etapie ;-P Jednak zrobi³em to celowo, ¿eby ju¿ od pocz¹tku uczyæ w³aœciwego sposobu myœlenia i programowania w jêzyku C++. Z pocz¹tku mo¿e siê to wydawaæ dziwne, jednak szybko siê oka¿e, ¿e w tym szaleñstwie jest logika i takie podejœcie bardzo u³atwia pisanie i rozumienie programów ;-) W jêzyku C++ obiekt to jest takie coœ, co znajduje siê gdzieœ w pamiêci komputera i zajmuje w niej pewien ci¹g³y, jednolity obszar. Wiadomo dok³adnie gdzie on siê zaczyna i gdzie siê koñczy. Potrafimy go wiêc odró¿niæ od pozosta³ych po³aci pamiêci ;-J oraz oceniæ, jak du¿o tej pamiêci zajmuje. W tej pamiêci obiekt mo¿e przechowywaæ jakieœ dane. Bie¿¹c¹ wartoœæ przechowywan¹ w obiekcie nazywamy jego stanem. Obiekty mog¹ byæ zmienne lub sta³e. Obiekty zmienne [zwane potocznie zmiennymi] mog¹ zmieniaæ swój stan w czasie dzia³ania programu, natomiast obiekty sta³e [zwane potocznie sta³ymi] przez ca³y czas dzia³ania programu maj¹ ten sam stan [przechowuj¹ tê sam¹ wartoœæ] i nie mog¹ go zmieniaæ. Ale to oczywiœcie nie koniec. Na obiektach mo¿na te¿ wykonywaæ pewne operacje. Jeœli jako przyk³ad weŸmiemy obiekty przechowuj¹ce liczby, to operacjami, jakie mo¿emy na nich wykonywaæ, mog³yby byæ dodawanie, odejmowanie, mno¿enie, dzielenie itp. Typy danych Oczywiœcie trzeba wiedzieæ, co oznacza wartoœæ przechowywana w obiekcie. Inaczej nie by³oby wiadomo, czy dany obiekt pamiêta ³adownoœæ statku, iloœæ wody w zbiorniku czy temperaturê rdzenia reaktora atomowego :-P Nie muszê chyba mówiæ co by siê sta³o, gdyby taki program naprawdê sterowa³ reaktorem atomowym i przez przypadek pomyli³byœ sobie obiekty ;-P Dlatego ka¿dy obiekt ma te¿ swój typ, który okreœla rodzaj danych przechowywanych w obiekcie, zakres ich wartoœci, oraz jakie operacje mo¿na na tym obiekcie wykonywaæ. Niektóre jêzyki nie rozró¿niaj¹ typów i ca³¹ odpowiedzialnoœæ za ich przestrzeganie zrzucaj¹ na programistê. W takich jêzykach ³atwiej jest pope³niæ b³¹d. Na szczêœcie kompilator jêzyka C++ rozró¿nia typy i pamiêta je za Ciebie, dziêki czemu mo¿e kontrolowaæ, czy u¿ywasz obiektów we w³aœciwy sposób i zgodnie z ich przeznaczeniem ;-) Typy wbudowane Jêzyk C++ posiada kilka podstawowych typów, których mo¿esz u¿ywaæ dla swoich obiektów. S¹ one nazywane typami wbudowanymi, w odró¿nieniu od typów stworzonych przez programistê [Tak, w jêzyku C++ mo¿esz tworzyæ w³asne, ca³kiem nowe typy danych :-) Ca³a druga czêœæ kursu bêdzie poœwiêcona temu zagadnieniu]. Istniej¹ nawet specjalne s³owa kluczowe, s³u¿¹ce jako nazwy typów wbudowanych. Typy wbudowane odpowiadaj¹ podstawowym sposobom przechowywania danych w pamiêci komputera. Dlatego ich rozmiary w pamiêci s¹ zale¿ne od budowy komputera, dla którego kompilujesz swój program, oraz od u¿ywanego kompilatora. Postaram siê omówiæ je w kolejnoœci od najmniejszego do najwiêkszego. Zaczniemy od typów do przechowywania liczb ca³kowitych. Typy znakowe: char i wchar_t Nie, to nie jest ¿adna pomy³ka ;-) W komputerach znaki tekstu [litery, cyfry itp.] tak¿e s¹ przechowywane jako liczby. Ka¿demu znakowi odpowiada jakiœ liczbowy kod. Typ char zosta³ stworzony w³aœnie do przechowywania kodów znaków ["char" to skrót od ang. "character", czyli "znak tekstu"]. Obiekt typu char musi mieæ taki rozmiar, aby móg³ przechowaæ kod dowolnego znaku z podstawowego zestawu znaków danego komputera. Standard C++ mówi, ¿e obiekt typu char ma rozmiar równy 1 bajtowi. Jest tak z prostej przyczyny: bajt to najmniejsza "cegie³ka", jak¹ da siê zaadresowaæ - rozmiar pojedynczej komórki pamiêci. Standard nie precyzuje, z ilu bitów ma siê sk³adaæ taki bajt, ale wymaga, by mia³ ich conajmniej 8 [choæ na niektórych maszynach mo¿e mieæ wiêcej ;-)], wiêc spokojnie mo¿esz zak³adaæ, ¿e obiekty typu char mog¹ przyj¹æ jedn¹ z conajmniej 256 ró¿nych wartoœci ;-) Rozmiary obiektów wszystkich pozosta³ych typów s¹ wielokrotnoœci¹ rozmiaru obiektu typu char, czyli bajtu. Typ wchar_t s³u¿y do przechowywania kodów znaków z rozszerzonego zestawu znaków [zazwyczaj jest nim Unicode]. Obiekty tego typu zajmuj¹ zwykle wiêcej pamiêci, ni¿ obiekty typu char. Ta dziwna nazwa jest spadkiem po jêzyku C i oznacza z angielskiego "wide-character type", czyli "typ dla znaków rozszerzonych". Typ int i jego odmiany Obiekty typu int s³u¿¹ do przechowywania liczb ca³kowitych ["int" to skrót od ang. "integer", czyli "liczba ca³kowita"]. Maj¹ taki rozmiar, jaki jest najwygodniejszy do obliczeñ na liczbach ca³kowitych na danej maszynie. Zazwyczaj odpowiada on rozmiarowi s³owa maszynowego, czyli zale¿y od wielkoœci wewnêtrznych rejestrów mikroprocesora, dla którego kompilujesz. Typ int ma dodatkowo dwie odmiany, ró¿ni¹ce siê rozmiarem i zakresem wartoœci. Pozwala to programiœcie [czyli Tobie ;-)] lepiej dostosowaæ zajêtoœæ pamiêci do swoich potrzeb ;-) Pierwsza z nich to short int, lub w skrócie short [w ang. "short" znaczy "krótki"]. Standard C++ mówi, ¿e obiekty tego typu mog¹ zajmowaæ mniej pamiêci, ni¿ zwyk³y typ int, jednak nie mniej ni¿ 16 bitów. Mo¿esz wiêc mieæ pewnoœæ, ¿e pomieœci jedn¹ z conajmniej 65536 ró¿nych wartoœci. Tego typu mo¿esz u¿yæ, jeœli chcesz zyskaæ trochê miejsca kosztem mniejszego zakresu wartoœci. Druga odmiana to typ long int, lub w skrócie long [w ang. "long" znaczy "d³ugi"]. Obiekt tego typu mo¿e zajmowaæ w pamiêci wiêcej miejsca, ni¿ zwyk³y typ int. Dodatkowo Standard gwarantuje, ¿e zajmie on conajmniej 32 bity, wiêc tego typu mo¿esz u¿yæ, gdy chcesz przechowaæ jedn¹ z conajmniej 4294967296 ró¿nych wartoœci. [Oczywiœcie nie musisz tego wkuwaæ na pamiêæ! ;-D Wystarczy jeœli wiesz, ¿e to oko³o 4 miliardów ;-) A jeœli bêdziesz potrzebowaæ dok³adnej informacji, zawsze mo¿esz zajrzeæ na t¹ stronê :->] Ze znakiem czy bez? Do typów char i int mo¿na dodaæ przedrostek signed lub unsigned, który okreœla, czy chcesz u¿ywaæ liczb ujemnych. Przedrostek signed sprawia, ¿e jeden z bitów jest poœwiêcany na znak liczby [ujemna/dodatnia]. Po³owa zakresu liczb dodatnich zmieni siê wiêc na liczby ujemne. Jeœli nie potrzebujesz liczb ujemnych, a chcesz za to zyskaæ dwa razy wiêkszy zakres na plusie, u¿yj przedrostka unsigned. Jeœli nie podasz ¿adnego z tych przedrostków dla typu int, kompilator domyœlnie zrozumie to jako typ signed int. Natomiast jeœli nie podasz ¿adnego przedrostka dla typu char, kompilator sam wybierze sposób przechowywania kodów znaków, który jest dla niego najwygodniejszy. Najlepiej wiêc zrobisz jeœli zostawisz t¹ decyzjê w³aœnie jemu ;-) Pamiêtaj tylko, ¿e typy char, signed char i unsigned char to trzy ró¿ne typy, wiêc do przechowywania kodów znaków powinno siê u¿ywaæ czystego typu char. Typy dla liczb rzeczywistych Liczby rzeczywiste s¹ przechowywane w komputerach w specjalny sposób. Równie¿ obliczenia na nich s¹ wykonywane inaczej, ni¿ na liczbach ca³kowitych. Dlatego wymagaj¹ osobnych typów. Najmniejszym z nich jest typ float [skrót od ang. "floating point" czyli "p³ynny/zmienny przecinek". Nazwa wziê³a siê st¹d, ¿e podczas obliczeñ rzecinek dziesiêtny zmienia swoje po³o¿enie]. Obiekty tego typu zajmuj¹ 32 bity w pamiêci i maj¹ zakres od 3.4•10-38 do 3.4•1038. Dok³adnoœæ tego typu powinna Ci wystarczyæ w wiêkszoœci programów. Jeœli jednak jesteœ jakimœ naukowcem i piszesz program do obliczeñ matematycznych, precyzja typu float mo¿e Ci nie wystarczyæ. Dlatego jest jeszcze typ double [od ang. "double precision" = "podwójna dok³adnoœæ"]. Zajmuje 64 bity i s³u¿y do przechowywania liczb zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji, czyli od 1.7•10-308 do 1.7•10308. A dla megamózgów jest jeszcze typ long double. Zajmuje a¿ 80 bitów i ma zakres 3.4•10-4932 do 1.1•104932. W¹tpiê jednak, ¿eby kiedykolwiek by³y Ci potrzebne a¿ tak precyzyjne liczby, chyba ¿e jesteœ jakimœ astrofizykiem :-P Typ logiczny W jêzyku C++ istnieje te¿ typ do przechowywania wartoœci logicznej. Nazywa siê bool [jest to skrót od ang. "boolean" i nazwa ta pochodzi od George'a Boole'a - wynalazcy logiki matematycznej ;-)]. Obiekty typu bool mog¹ przyjmowaæ tylko jedn¹ z dwóch wartoœci: prawdê lub fa³sz, oznaczanych odpowiednio s³owami: true i false. No, po tym krótkim wstêpie wiesz ju¿ co to s¹ obiekty i znasz nazwy podstawowych typów danych. Mo¿emy wiêc przejœæ do lekcji drugiej, w której napiszemy wspólnie Twój pierwszy w ¿yciu program w jêzyku C++ :-)