Змінні c++

Символьні дані подаються у вигляді цифрових кодів відповідно до системи кодування ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американський стандартний код обміну інформацією), у якій для кодування 128 різних символів використовується діапазон значень 0–127. Для обробки цих кодів у мові С++ передбачений окремий елементарний тип — char. В даний час програми уже не обмежуються англійською мовою. Програми, що розповсюджуються Інтернетом, повинні підтримувати різні національні алфавіти, що, як відомо, відрізняються великим розмаїттям. Це змусило розроблювачів стандарту мови С++ включити в нього тип розширеного символу wchar_t. Розмір цього типу залежить від ілятора (у Visual C++ він дорівнює 2 байт, а в старих іляторах — 1 байт). Строго говорячи, тип whar_t не є самостійним. У залежності від ілятора він перевизначається на основі одного з елементарних типів.

Логічні змінні належать до булевого типу, що позначається ключовим словом bool. Вони набувають лише два значення — істина і хибність. Донедавна як логічні значення використовувалися лише цілі числа. У виразах, що використовують такі операнди, будь-які ненульові значення є істинними, а нуль вважається помилковим значенням. У ході стандартизації мови С++ цей недолік був виправлений, і з'явився особливий тип bool. Змінні цього типу набувають два значення: true і false. Таким чином, програмісти можуть самі вибирати, яким способом користатися. Перевагу має, звичайно, новий стиль. Він більш простий і дозволяє уникнути багатьох непорозумінь. Однак прихильники традиційного підходу можуть використовувати числові значення замість булевих. Теоретично, для подання булевої змінної достатньо одного біта. Однак у мові С++ мінімальною одиницею, що має адресу, є байт. Тому розмір таких змінних дорівнює 1 байт.

Колись люди винайшли натуральні числа. З їхньою допомогою люди перелічують предмети і привласнюють їм порядкові номери. Потім, у міру розвитку товарно-грошових стосунків, люди стали робити борги і зрозуміли, що додатних чисел явно недостатньо, і придумали від’ємні (Брахмагупта, близько 628 р.). Тому зовсім не дивно, що найбільш розповсюдженим елементарним числовим типом є ціле число (int). З програмістської точки зору цілі числа являють собою набір бітів, до того ж один з бітів (як правило, старший) задає знак (0 означає додатне число, а 1 — від’ємне). Цілі типи даних є зовсім природними і підтримуються комп'ютером на апаратному рівні. Для представлення негативних цілих чисел використовується або додатковий, або зворотний двійковий код. Додатковий код негативного цілого числа в двійковій системі утворюється шляхом логічного доповнення додатного числа (усі біти заміняються протилежними) і додавання до нього одиниці. При зворотному записі від’ємне значення цілого числа зберігається як логічне доповнення до його абсолютного значення. Точне подання цілого числа залежить від конкретного комп'ютера й операційної системи. Якщо заздалегідь відомо, що деяка цілочисельна величина є тільки додатною, не варто витрачати окремий біт для індикації знаку. Це вдвічі збільшує діапазон зміни числа. Для того щоб подати ціле число без знаку, використовується модифікатор unsigned. Для симетрії в мові С++ передбачений і модифікатор signed, але оскільки всі цілочисельні змінні за замовчуванням мають знак, це ключове слово практично не вживається. Цілі числа зі знаком змінюються від –32768 до 32767. Цілі числа без знака змінюються від 0 до 65535. Оскільки символ у мові С++ задається у вигляді коду, він практично нічим не відрізняється від цілого числа, щоправда, у силу невеликого розміру діапазон його зміни дуже вузький. Наприклад, модифікований тип signed char дозволяє подати цілі числа від –128 до 127. Але ж код не може бути від’ємним, отже, 128 від’ємних чисел витрачаються даремно! Щоб виправити ситуацію і заодно розширити діапазон припустимих символів, у мові передбачений модифікований тип unsigned char. Символи без знаків кодуються числами від 0 до 255, як правило, цього достатньо. Крім того, цілі числа можна модифікувати за допомогою ключових слів short і long. За замовчуванням модифікатор short еквівалентний типу int. Набагато кориснішим виявився модифікатор long, що дозволяє розширити діапазон зміни цілих чисел більш ніж у 30 000 разів: від –2147483648 до 2147483647. Скориставшись модифікатором unsigned, можна подати цілі числа від 0 до 4294967295. За замовчуванням усі цілі чи, як їх ще називають, інтегральні типи мають знак, і тому модифікатор signed практично не застосовується. Цілі числа володіють однією неприємною особливістю. Оскільки їм виділяється фіксований обсяг пам'яті, вони можуть переповняти його. Особливо це стосується типів char і int, що мають щодо невеликий діапазон.

Статичними називаються змінні, які зв'язуються з коміркою пам'яті на етапі компіляції і залишаються зв'язаними з нею аж до припинення виконання програми. Статичні змінні часто виявляються корисними. Яскравим прикладом є глобальні змінні, котрі доступні в будь-якій точці програми і, отже, повинні бути зв'язані з однією і тією ж коміркою протягом усього часу виконання програми. Крім того, іноді буває зручно, щоб змінні, що оголошуються усередині функцій, зберігали своє значення між окремими викликами. У цьому випадку також необхідно, щоб статична змінна не змінювала адреси. Ще однією перевагою статичних змінних є їхня ефективність. Статичні змінні допускають пряму адресацію, тоді як динамічні вимагають більш повільної непрямої адресації за допомогою вказівників і посилань. Крім того, створення і видалення статичних змінних не вимагає додаткових витрат часу. Однак статичне зв'язування обмежує гнучкість програм. Зокрема, якби мова С++ містила лише статичні змінні, рекурсивні функції виявилися б неможливими. Для того щоб оголосити статичну змінну, у мові C++ використовується специфікатор static. Врахуйте, що це слово в мові С++ багатозначне. По-перше, воно є спадщиною мови С й означає змінні, що зберігають свої значення між окремими викликами функціями. По-друге, цим ключовим словом позначають особливі члени класів, що належать відразу всім його об'єктам і жодному окремо. Таким чином, зміст специфікатора static залежить від його контексту. Статичні змінні розділяються на локальні і глобальні. Локальна статична змінна, як і глобальна, не змінює адреси при виконанні програми. Однак локальна статична змінна, на відміну від глобальної, доступна лише усередині свого блоку чи функції, зберігаючи свої значення між викликами функції.

Автоматичними називаються змінні, які з коміркою зв'язуються динамічно, тобто під час виконання операторів оголошення, а з типом — статично. Такі змінні іменуються автоматичними, тому що вони створюються і знищуються без утручання програміста. У мові C++ усі локальні змінні за замовчуванням є автоматичними. За винятком адреси, всі атрибути автоматичних змінних зв'язуються статично. Виключення складають об'єднання, що у різні моменти часу можуть містити змінні різних типів і, отже, зв'язуються з типом динамічно. Мова С++ містить ключове слово auto, яке можна використовувати для оголошення локальних змінних. Оскільки усі локальні змінні за замовчуванням вважаються автоматичними, це ключове слово вказувати необов'язково. Автоматичні змінні є антиподами статичних. Вони виникають при вході в блок чи функцію, у якій вони описані, і знищуються при виході з неї. Таким чином, якщо при оголошенні автоматична змінна ініціалізується деяким значенням, це буде відбуватися заново при кожнім виклику функції. На противагу цьому ініціалізація статичної змінної відбувається лише один раз, і при наступних викликах функції оператор оголошення буде зігнорований. Підкреслимо, що це стосується лише оголошення статичної змінної. Якщо її початкове значення задається за допомогою звичайного оператора присвоювання, він буде виконуватися при кожнім виклику функції.

Динамічні змінні не мають імен. Вони розташовуються в динамічній пам'яті, чи купі, і видаляються з неї під час виконання програми. Для звертання до цих змінних потрібні особливі засоби: вказівники і посилання. Динамічні змінні створюються або оператором new, або стандартною функцією (malloc(), calloc() чи realloc()). Знищення динамічних змінних здійснюється оператором delete (після того, як пам’ять була виділена оператором new) чи функцією free() (при використанні разом з ним функцій malloc() , calloc() чи realloc()). Оператор виділення пам'яті new як операнд використовує ім'я типу. Результатом цього оператора є вказівник на адресу динамічної області пам’яті, що має тип операнда. Динамічна змінна зв'язується з типом під час іляції, тому це зв'язування є статичним. Втім, динамічні змінні зв'язуються з виділеною областю пам'яті в ході виконання програми, тому цей вид зв'язування є динамічним.

Специфікатор register дозволяє зберігати значення змінної в регістрі центрального процесора, а не в пам'яті. Це набагато підвищує швидкість виконання операцій над цією змінною. Чи зберігати змінну в регістрі, компілятор вирішує сам. Отже, це навіть не інструкція, а просто рекомендація, що впливає на процес оптимізації коду. У регістрах центрального процесора, як правило, зберігаються символи і цілі числа, що інтенсивно використовуються програмою. Яскравим прикладом такої змінної є лічильник циклу. Специфікатор register можна застосовувати тільки до локальних змінних і формальних параметрів функцій. До глобальних змінних він не застосовується. Як відомо, у мові С неможливо обчислити адреса реєстрової змінної за допомогою оператора &, оскільки реєстрові змінні зберігаються, як правило, у процесорі, а його пам'ять не адресується. У той же час у С++ обчислення адреси реєстрової змінної допускається.