В каких случаях следует использовать типы short и long

Начинающим программистам часто бывает трудно принять решение о том, когда объявлять переменную с использованием типа long, а когда — с использованием типа short. Правило довольно простое: если существует хоть малейший шанс, что ваше значение будет слишком большим для предполагаемого типа, используйте тип с большим размером.

Приведенные в табл. 3.1 переменные типа unsigned short int, как правило, имеют размер, равный двум байтам, и могут хранить значение, не превышающее 65 535. Знаковые короткие целые делят свой диапазон между положительными и отрицательными числами, поэтому их максимальное значение вдвое меньше, чем у беззнакового короткого целого.

Хотя переменные типа unsigned long int могут хранить очень большое число (4 294 967 295), оно все-таки конечно. Если вам нужно работать с еще большими числами, придется перейти к использованию типов float или double, но при этом вы несколько проиграете в точности. Переменные типа float и double могут хранить чрезвычайно большие числа, но на большинстве компьютеров значимыми остаются только первые 7 или 19 цифр, т.е. после указанного количества цифр число округляется.

Переменные с меньшим размером используют меньший объем памяти. В наши дни память становится все дешевле, а жизнь не так уж длинна, чтобы тратить ее на экономию памяти. Поэтому отдайте предпочтение типу int, который на большинстве компьютеров имеет размер в четыре байта.

Переполнение беззнаковых целых

Что случится, если при использовании беззнаковых длинных целых превысить их предельный максимум?

Когда беззнаковое целое достигает своего максимального значения, при очередном инкременте оно сбрасывается в нуль и отсчет начинается сначала, как в автомобильном одометре. В листинге 3.4 показано, что произойдет при попытке поместить слишком большое число в переменную типа short.

Листинг 3.4. Пример переполнения беззнаковой целой переменной.

1: #include <iostream.h>

2: int main()

3: {

4: unsigned short int smallNumber;

5: smallNumber = 65535;

6: cout << "small number:" << smallNumber << endl;

7: smallNumber++;

8: cout << "small number:" << smallNumber << endl;

9: smallNumber++;

10: cout << "small number:" << smallNumber << endl;

11: return 0;

12: }

Результат:

small number:65535

small number:0

small numbar:1

АНАЛИЗ: В строке 4 объявляется переменная smallNumber типа unsigned short int, которая на моем компьютере является двухбайтовой, способной хранить значение между 0 и 65 535. В строке 5 переменной smallNumber присваивается максимальное значение, которое в строке 6 выводится на экран.

В строке 7 переменная smallNumber увеличивается на 1. Приращение осуществляется с помощью оператора инкремента, имеющего вид двух символов плюс (++). Следовательно, значение переменной smallNumber должно стать 65 536. Однако переменная типа unsigned short int не может хранить число, большее 65 535, поэтому ее значение сбрасывается в 0, который и выводится в строке 8.

В строке 9 переменная smallNumber вновь увеличивается на единицу, после чего ее новое значение выводится на экран.

Переполнение знаковых целочисленных значений

Знаковые целые отличаются от беззнаковых тем, что половина этих значений всего диапазона — отрицательные числа. При выходе за пределы максимального положительного значения переменная принимает минимальное отрицательное значение. В листинге 3.5 показано, что происходит, если добавить единицу к максимальному положительному числу, хранящемуся в переменной типа short int.

Листинг 3.5. Пример переполнения знаковой целой переменной

1: #include <iostream.h>

2: int main()

3: {

4: short int smallNumber;

5: smallNumber = 32767;

6: cout << "small number:" << smallNumber << endl;

7: smallNumber++;

8: cout << "small number:" << smallNumber << endl;

9: smallNumber++;

10: cout << "small number:" << smallNumber << endl;

11: return 0;

12:}

Анализ: В строке 4 переменная smallNumber объявляется на этот раз короткой целой (short int) со знаком (если в объявлении переменной ключевое слово unsigned отсутствует, т.е. эта переменная явно не объявляется беззнаковой, то подразумевается ее использование со знаком). В остальном эта программа выполняет те же действия, что и предыдущая, но на экран выводятся совсем другие результаты. Чтобы до конца понять, почему получены именно такие результаты, нужно знать, как представляются числа со знаком в двухбайтовом целом значении.

Этот пример показывает, что в случае приращения максимального положительного целого числа со знаком будет получено не нулевое значение (как в случае с беззнаковыми целыми), а минимальное отрицательное число.

Символы

Символьные переменные (типа char) обычно занимают один байт, этого достаточно для хранения 256 значений печатаемых символов (см. приложение В). Значение типа char можно интерпретировать как число в диапазоне 0—255, или символ ASCII. Набор символов ASCII и его эквивалент ISO (International Standards Organization — Международная организация по стандартизации) представляют собой способ кодировки всех букв, цифр и знаков препинания.

Например, в коде ASCII английской строчной букве "а" присвоено значение 97. Всем прописным и строчным буквам, всем цифрам и знакам препинания присвоены значения от 1 до 128. Дополнительные 128 знаков и символов зарезервированы для расширения возможностей компьютера, хотя расширенный набор символов IBM стал уже чем-то вроде стандарта.

Примечание: ASCII обычно произносится как "аскей".

Примечание: Компьютеры не имеют ни малейшего понятия, ни о каких буквах, знаках препинания или предложениях. Все они понимают только числа. В действительности же они оценивают некоторые электрические параметры в определенных точках своих схем. Если значение оцениваемого параметра выше некоторой оговоренной величины, оно представляется внутренне как 1, если нет — как 0. Путем группирования нулей и единиц компьютер способен генерировать кодовые комбинации, которые можно интерпретировать как числа, а те, в свою очередь, можно присвоить буквам и знакам препинания.

Символы и числа

Если поместить какой-нибудь символ, например "а", в переменную типа char, то в действительности она будет хранить число, лежащее в диапазоне между 0 и 255. Однако компилятор знает, как переходить от символов к их цифровым эквивалентам в ASCII и обратно.

Взаимосвязь между числом и буквой произвольна, поскольку нет никакой весомой причины для присваивания строчной букве "а" именно значения 97. Если все составляющие компьютера (ваша клавиатура, компилятор и экран) с этим "согласны", никаких проблем не возникнет. Однако важно понимать, что между значением 5 и символом "5" большая разница. Символу "5" в действительности соответствует значение 53, так же как букве "а" соответствует число 97.

Листинг 3.6. Вывод на зкран символов по их значениям.

1: #include <iostream.h>

2: int main()

3: {

4: for (int i = 32; i<128; i++)

5: cout << (char) i;

6: return 0;

7: }

Результат:

!"#$%'()*+,./0123456789:;<>?@ABCDEFGHIJKLMNOP

_QRSTUVWXYZ[\]"`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|{~

Эта простая программа выводит символы, значения которых лежат в диапазоне 32—127.

Специальные символы

Компилятор C++ распознает некоторые специальные символы, предназначенные для форматирования текста. (Самые распространенные из них представлены в табл. 3.2.) Чтобы вставить эти символы в программу, используется обратный слеш (называемый символом начала управляющей последовательности), указывающий, что следующий за ним символы является управляющими. Следовательно, чтобы вставить в программу символ табуляции, нужно ввести одиночную кавычку, обратный слеш, букву t и снова одиночную кавычку:

char tabCharacter = '\t';

В этом примере объявляется переменная типа char (с именем tabCharacter), которая тут же инициализируется символьным значением \t, распознаваемым как символ табуляции. Специальные символы форматирования используются при выводе информации на экран, в файл или на другое устройство вывода (например, принтер).

Символ начала управляющей последовательности изменяет значение символа, который следует за ним. Например, обычно символ n означает букву я, но когда перед ней стоит символ начала управляющей последовательности (\), то он превращается в символ разрыва строки.

Таблица 3.2. Управляющие символы.

Константы

Подобно переменным, константы представляют собой ячейки памяти, предназначенные для хранения данных. Но, в отличие от переменных, константы не изменяются (о чем говорит само название — константа). Создаваемую константу нужно инициализировать, поскольку позже ей нельзя присвоить новое значение,

В языке C++ предусмотрено два типа констант: литеральные и символьные.

Литеральные константы

Литеральная константа — это значение, непосредственно вводимое в самой программе. Например, в выражении

int myAge = 39;

myAge является переменной типа int, а число 39 — литеральной константой. Нельзя присвоить никакое значение константе 39.

Символьные константы

Символьная константа — это константа, представленная именем (точно так же, как именем представляется любая переменная). Однако, в отличие от переменной, значение инициализированной константы изменить нельзя.

Если в вашей программе есть одна целочисленная переменная с именем students, а другая — с именем classes, вы могли бы вычислить общее количество учеников школы при условии, что вам известно, сколько классов в школе и сколько учеников в каждом классе (допустим, каждый класс состоит из 15 учеников):

students = classes * 15;

Примечание: Символ (*) означает умножение.

В этом примере число 15 является литеральной константой. Но если эту литеральную константу заменить символьной, то вашу программу будет легче читать и изменять в будущем:

students = classes * studentsPerClass

Если впоследствии потребуется изменить количество учеников в каждом классе, вы сможете сделать это единожды в той строке программы, где определяется константа studentsPerClass, и вам не придется вносить изменения во все строки программы, где используется это значение.

В языке C++ существует два способа объявления символьной константы. Традиционный и ныне уже устаревший способ состоит в использовании директивы препроцессора #define.