Данные – это ключевое понятие в разработке программного обеспечения. Так характеризуется любая информация, представленная в формализованном виде, которую способен принять и обработать компьютер или иное устройство. Каждый язык программирования имеет свой спектр поддерживаемых видов данных.
Далее предстоит изучить существующие типы в программировании. Упор будет сделан на язык C++, который является одним из самых популярных среди разработчиков. Предстоит ознакомиться с типами данных в общих чертах, а также изучить цели их применения. Дополнительно вниманию будет представлен список основных типов данных в разработке программного обеспечения и их виды в C++.
Предложенная информация рассчитана на широкий круг лиц. Она больше подойдет разработчикам-новичкам и обычным пользователям, которые хотят разобраться в принципах обработки информации.
Определение
Тип данных – это одна из ключевых концепций в программировании. Именно он отвечает за определение характеристик переменных. Тип данных позволяет указать, какие операции можно выполнить над той или иной информацией.
Тип данных – это множество значений и операций над ними. С его помощью удается определить возможные значения и их смысл, а также операции и способы хранения значений типа. Изучается теорией типов.
Каждый язык программирования имеет свой собственный заранее определенный набор типов данных. Он может быть применен для корректного хранения и обработки информации. Позже более подробно будет рассмотрена типизация на примере C++.
Принцип работы
Чтобы компьютеры (или иные устройства) смогли правильно обработать информацию и выполнить поставленные задачи, соответствующее оборудование должно понимать, с чем конкретно оно имеет дело. На данный момент и указывает типизация.
Память компьютера может быть представлена в виде склада, на котором отдельные переменные представляют собой коробки с неким содержимым. Тогда тип данных – это наклейки/надписи на них, указывающие на то, что именно можно погружать в «коробки», а также как взаимодействовать с ними.
Для чего необходима типизация
Типизация в разработке программного обеспечения позволяет:
- Обеспечить корректную работу компьютера или иного считывающего оборудования. Если разработчик задает тип информации для переменной, программа будет точно понимать, как с ним работать. Это позволяет избежать ошибок, связанных с несоответствием типов.
- Добиться оптимизации ресурсов. В памяти компьютера каждый вид информации занимает определенное пространство. Грамотный выбор соответствующего параметра позволяет расходовать минимальное количество памяти.
- Создавать понятные исходные коды. Типизация в программировании позволяет указать, какую информацию хранят переменные, а также как с ней работать. За счет этого в написанном исходном коде проекта ориентироваться становится намного легче.
- Обеспечить хороший уровень безопасности. За счет типизации программы смогут правильно применять ограничения относительно использования информации. Такой подход положительно сказывается на безопасности проекта. Уязвимостей в нем будет на порядок меньше.
Существуют языки, в которых предусматривается строгая типизация. В них необходимо указывать для переменных вид информации, который может в них храниться – это обязательное условие. Иначе приложение не будет работать корректно.
Особенности типизации
Перед изучением типов данных в программировании необходимо рассмотреть ключевые особенности типизации. Это – процесс определения вида информации, доступной для той или иной переменной. За счет него язык программирования понимает, как работать с представленными данными.
Типизация может быть условно разделена на несколько видов:
- Сильная. Языки с сильной типизацией не допускают смешивание в выражениях различных типов. В них нет автоматического выполнения неявных преобразований.
- Слабая. Языки со слабой типизацией предусматривают возможность выполнения множества неявных преобразований автоматически. Иногда это приводит к неоднозначности.
Языки со слабой типизацией предусматривают более емкий код. Они более простые для изучения. Сильная типизация дает больше определенности, оставляя меньше пространства для ошибок. Исходный код станет более надежным и простым в плане оптимизации.
Типизация также может быть:
- Статической. Тип данных в этом случае будет определяться в процессе компиляции, они неизменны.
- Динамической. Тип данных будет определяться на этапе исполнения программы. Приложения, в которых используется соответствующая концепция, более гибкие, но менее безопасные.
- Явной. Программист самостоятельно прописывает для переменных в приложении типы данных. Именно такой вариант встречается в C# и C++.
- Неявной. Язык программирования самостоятельно выбирает тип данных, опираясь на значения, вложенные в переменную разработчиками.
Явная типизация делает исходный код более корректным, но увеличивает его объем. При неявной типизации текст программы становится лаконичным, но искать в нем ошибки становится проблематично.
Основные типы информации
Типы данных в программировании бывают разными. Большинство из них встречаются во всех языках разработки. Существуют также специфические виды данных для тех или иных инструментов программирования.
К основным типам данных относят:
- целочисленные (int);
- дробные (float, double, decimal);
- строковые (string);
- булевы значения (bool) или логические;
- символьные (char);
- массивы;
- функции.
Далее каждый вариант, за исключением массивов и функций, будет рассмотрен более подробно. Эта информация поможет лучше разобраться в типизации в разработке программного обеспечения.
Целочисленные
Тип данных, включающий в себя переменные. Эти самые переменные используются для хранения целых чисел. Они предусматривают возможность выполнения математических операций:
- умножение;
- сложение;
- вычитание;
- деление.
Если в процессе произведенных расчетов «на выходе» получилось дробное число, многие языки программирования округлят его.
Целочисленные типы бывают нескольких видов:
- Int. В нем хранятся целые числа от -2 147 483 648 до 2 147 483 647. Для таких переменных выделяются 4 байта памяти под хранение.
- Short int. Аналогично предыдущему варианту, но с ограничениями значений. В переменных short int можно хранить числа от – 32 768 до 32 767. Для этого выделяются 2 байта памяти.
- Long int – используется для хранения чисел, которые превосходят int. Для хранения значений выделяются 32 бита или 4 байта.
Диапазоны доступных для хранения значений могут меняться в зависимости от используемого языка программирования.
Дробные
Вид данных в разработке программного обеспечения, использующийся для хранения дробных чисел. Он предусматривает возможность проведения не только математических, но и алгебраических операций.
Особенности хранения дробных чисел иногда приводят к погрешностям в расчетах. Здесь можно выделить несколько видов дробных данных:
- Float – с точностью до 7 цифр. Предусматривают выделение памяти в размере 32 бит.
- Double (включая тип long double) – точность до 15-16 цифр. Для хранения таких значений выделяются 64 бита.
- Decimal – точность до 28-29 цифр. Предусматривают выделение памяти в размере 128 бит.
Первые два варианта встречаются в большинстве языков программирования. Последний используется реже. Обычно он применяется для различных финансовых операций.
Строковые
String – это вид информации, который представляет собой набор символов с разными текстовыми значениями. Обычно так представлен текст в приложении. Его помещают внутрь кавычек.
В строку могут входить буквы, знаки и цифры. Последние будут восприниматься системой устройства в качестве текста, а не как цифры. Строки могут быть изменяемыми и неизменяемыми – все зависит от языка программирования.
Логический вид
Булевы значения – это bool или Boolean. Логический тип, который предусматривает всего два значения:
- true – истина;
- false – ложь.
Булевы значения применяются для принятия того или иного решения на основе представленной информации. Примером может послужить проверка истинности утверждения с последующим выбором совершаемого действия.
Символы
Char – тип, предназначенный для хранения одного символа в той или иной кодировке. Сюда можно отнести:
- буквы;
- цифры;
- знаки препинания;
- специальные символы.
Каждый такой элемент обладает своим уникальным кодом, который определен стандартом кодирования (Unicode, ASCII).
Char обычно использует 1 или 2 байта памяти, что позволяет компактно хранить и обрабатывать символы. Он применяется для работы с текстовой информацией.
Типы в С++
С++ – популярный язык программирования, который активно используется для кроссплатформенной разработки. Он является достаточно сложным в плане изучения для программистов-новичков, зато в нем явно задается типизация. Далее предстоит ознакомиться с ее особенностями.
Логический тип
В C++ он имеет точно такие же нюансы, как и было представлено ранее. Вот наглядный пример работы с bool-значениями:
Здесь определена пара bool-переменных. Их значения выводятся на консоль. В процессе отображения информация будет преобразована в 1 (true) и 0 (false). Обычно соответствующий вид данных используется в условных выражениях.
Значение по умолчанию bool-переменных – false.
Целые
В C++ целые числа могут быть представлены несколькими типами. Каждый из них предусматривает свои ключевые особенности:
- Signed char. Это – один символ. Он занимает в памяти 1 байт (или 8 бит). Предусматривает возможность хранения любого значения в диапазоне от -128 до 127.
- Unsigned char – один символ. Как и в предыдущем случае, занимает 8 бит памяти. Диапазон значений – от 0 до 255.
- Char – один символ в кодировке ASCII. Диапазон значений – от -128 до 127 или от 0 до 255.
- Short – целое число в диапазоне от -32 768 до 32 767. Под него выделяются 16 бит памяти (или 2 байта). Может быть представлен как short int, signed short int или signed short.
- Unsigned short – целое число в диапазоне от 0 до 65 535.
- Int – целое число. В зависимости от процессора устройства может занимать 16 бит или 32 бита. Диапазон значений тоже меняется по ситуации. Он может быть от -32 768 до 32 767 или от – 2 147 483 648 до 2 147 483 647 соответственно. Значение окажется больше или равным short и меньше или равным long. Может называться signed int или просто signed.
- Unsigned int – занимает 16 или 32 байта в памяти. Диапазон значений от 0 до 65 535 или от 0 до 4 294 967 295.
- Long. Может выделять для хранения 4 или 8 байт. Long предусматривает диапазон значений от -2 147 483 648 до 2 147 483 647 или от -9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807. Называется signed long, signed long int или long int.
- Unsigned long. У такого long размер в памяти составляет 4 байта или 32 бита. Используется для хранения целых значений в пределах от 0 до 4 294 967 295. В качестве синонима используется unsigned long int.
- Long long. Под него отводятся 8 байт. Значения – от -9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807. Синонимы: long long int, signed long long int, signed long long.
- Unsigned long – выделяет для хранения значений в диапазоне от 0 до 18 446 744 073 709 551 615 8 байт.
По умолчанию целочисленные литералы представлены типом int.
Вещественные числа (с плавающей точкой)
Хранения дробных чисел в C++ осуществляется при помощи чисел с плавающей точкой. Такой элемент представлен двумя частями: мантиссой и показателем степени. Они оба могут быть как положительными, так и отрицательными. Величиной числа выступает мантисса, умноженная на 10 в степени экспоненты (обозначается буквой E).
В C++ можно выделить следующие типы представления чисел с плавающей точкой:
- Float. Для хранения такой переменной система выделит 4 байта. Здесь предусматривается одинарная точка.
- Double – вещественное число двойной точности с плавающей точкой. Занимает в памяти в 2 раза больше пространства, чем float.
- Long double – числа с двойной точностью. Диапазон принимаемых параметров меняется в зависимости от размера выделенного для хранения переменной пространства. Long double имеет размер не менее 8 байт.
Long double в программировании встречается не слишком часто. Обычно приходится иметь дело с float или double.
Символьные типы
В C++ используются следующие символьные типы:
- Char – один символ ASCII. Занимает 1 байт.
- Wchar_t – расширенный символ. В Windows для него отводится 2 байта памяти, в Linux – 4.
- Char8_t – один символ Unicode. Место для хранения такой переменной – 1 байт.
- Char16_t – аналогично предыдущему – символ в Unicode, но пространства выделяется в размере 2 байт. Также здесь меняется диапазон принимаемых параметров.
- Char32_t – символ Unicode, хранимый в 4 байтах. Может включать в себя самый большой диапазон параметров – от 0 до 4 294 967 295.
С основными типами C++ ознакомиться удалось. Теперь можно изучить поверхностно типизацию в C.
Типизация C
Таблица ниже объяснит типизацию в C, а также поможет разобраться со спецификаторами формата.
| Тип | Описание | Спецификатор |
| Char | Самый маленький тип. Бывает знаковым и беззнаковым. | %c |
| Signed char | Значения от -127 до 127, в реализациях – от -128 до 127. | %c, %d, %hhi, |
| Unsigned char | Диапазон от 0 до 255. Гарантированно не имеет знака | %c |
| Short | Короткое целое со знаком. Под хранение выделяются 16 бит. | %hi |
| Unsigned short | Беззнаковый short с диапазоном от 0 до 65 535. | %hu |
| Int | Основной тип. Выделено памяти для хранения – 16 бит. | %i или %d |
| Unsigned int | Беззнаковый int с диапазоном от 0 до 4 294 967 295 | %u |
| Long (signed long int) | Диапазон от -2 147 483 647 до 2 147 483 647. Память – 4 байта | %lu |
| Long long | Аналогично C++. Для хранения такой переменной выделяется 64 бита. | %lli или %lld |
| Unsigned long | Напоминает long long, но не имеет знака. Диапазон – от 0 до 18 446 744 073 709 551 615. | %llu |
| Float | Вещественный тип с одинарной точностью. | %f |
| Double | Вещественный тип с двойной точностью. | %f (%F) |
| Long lobule | Может быть представлен 80-битным форматом с плавающей запятой. | %lf или %LF |
Теперь понятно, что такое тип данных в программировании, для чего нужен unsigned char и другие виды информации, хранимой в переменных. Лучше изучить типизацию в понравившемся языке разработки помогут дистанционные компьютерные курсы.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
