AVR GCC :: ПЕРЕМЕННЫЕ И КОНСТАНТЫ

Переменные

Для хранения различных данных в языках программирования используют переменные. Переменной называется область памяти, имеющая имя, которое иначе называют идентификатором.

Давая переменной имя, программист одновременно тем же именем называет и область памяти, куда будут записываться значения переменной для хранения.

Хорошим стилем является осмысленное именование переменных. Разрешается использовать строчные и прописные буквы, цифры и символ подчёркивания, который в Си считается буквой. Первым символом обязательно должна быть буква, в имени переменной не должно быть пробелов. В современных версиях компиляторов длина имени практически не ограничена. Имя переменной не может совпадать с зарезервированными ключевыми словами. Заглавные и строчные буквы в именах переменных различаются, переменные a и A — разные переменные.

В языке Си все переменные должны быть объявлены. Это означает, что, во-первых, в начале каждой программы или функции Вы должны привести список всех используемых переменных, а во-вторых, указать тип каждой из них.

При объявлении переменной компилятор отводит ей место в памяти в зависимости от её типа. Стандартными средствами AVR GCC работает с типами данных char (символьный тип) и int (целочисленный тип).

Типы переменных

char — является самым экономным типом. Тип char может быть знаковым и беззнаковым. Обозначается, соответственно, как » signed char » (знаковый тип) и » unsigned char » (беззнаковый тип). Знаковый тип может хранить значения в диапазоне от -128 до +127. Беззнаковый — от 0 до 255. Под переменную типа char отводится 1 байт памяти (8 бит).

Ключевые слова (модификаторы) signed и unsigned указывают, как интерпретируется нулевой бит объявляемой переменной, т.е., если указано ключевое слово unsigned, то нулевой бит интерпретируется как часть числа, в противном случае нулевой бит интерпретируется как знаковый.

Целочисленная величина int может быть short (короткой) или long (длинной).

Ключевое слово (модификатор) short ставится после ключевых слов signed или unsigned . Таким образом, различают следующие типы: signed short int, unsigned short int, signed long int, unsigned long int .

Переменная типа signed short int (знаковая короткая целая) может принимать значения от -32768 до +32767, unsigned short int (беззнаковая короткая целая) — от 0 до 65535. Под каждую из них отводится ровно по два байта памяти (16 бит).

При объявлении переменной типа signed short int ключевые слова signed и short могут быть пропущены, и такой тип переменной может быть объявлен просто int . Допускается и объявление этого типа одним ключевым словом short .

Переменная unsigned short int может быть объявлена как unsigned int или unsigned short .

Под каждую величину signed long int или unsigned long int отводится 4 байта памяти (32 бита). Значения переменных этого типа могут находиться в интервалах от -2147483648 до 2147483647 и от 0 до 4294967295 соответственно.

Существуют также переменные типа long long int , для которых отводится 8 байт памяти (64 бита). Они также могут быть знаковыми и беззнаковыми. Для знакового типа диапазон значений лежит в пределах от -9223372036854775808 до 9223372036854775807, для беззнакового — от 0 до 18446744073709551615. Знаковый тип может быть объявлен и просто двумя ключевыми словами long long .

Тип	Диапазон	Шестнадцатиричный диапазон	Размер
unsigned char	0 . 255	0x00 . 0xFF	8 bit
signed char или просто char	-128 . 127	-0x80 . 0x7F	8 bit
unsigned short int или просто unsigned int или unsigned short	0 . 65535	0x0000 . 0xFFFF	16 bit
signed short int или signed int или просто short или int	-32768 . 32767	0x8000 . 0x7FFF	16 bit
unsigned long int или просто unsigned long	0 . 4294967295	0x00000000 . 0xFFFFFFFF	32 bit
signed long или просто long	-2147483648 . 2147483647	0x80000000 . 0x7FFFFFFF	32 bit
unsigned long long	0 . 18446744073709551615	0x0000000000000000 . 0xFFFFFFFFFFFFFFFF	64 bit
signed long long или просто long long	-9223372036854775808 . 9223372036854775807	0x8000000000000000 . 0x7FFFFFFFFFFFFFFF	64 bit

Объявление переменных

Переменные объявляют в операторе описания. Оператор описания состоит из спецификации типа и списка имён переменных, разделённых запятой. В конце обязательно должна стоять точка с запятой.

Объявление переменной имеет следующий формат:

[модификаторы] спецификатор_типа идентификатор [, идентификатор] .

Модификаторы — ключевые слова signed , unsigned , short , long .
Спецификатор типа — ключевое слово char или int , определяющее тип объявляемой переменной.
Идентификатор — имя переменной.

Пример:
Таким образом, будут объявлены переменные x , a , b , c , y . В переменную x можно будет записывать значения от -128 до 127. В переменные a , b , c — от -32768 до +32767. В переменную y — от 0 до 18446744073709551615.

Инициализация значения переменной при объявлении

При объявлении переменную можно проинициализировать, то есть присвоить ей начальное значение. Сделать это можно следующим образом. Таким образом, в переменную x при объявлении сразу же будет записано число 100.

Лучше избегать смешивания инициализируемых переменных в одном операторе описания, то есть инициализируемые переменные лучше объявлять в отдельных строках.

Константы

Переменная любого типа может быть объявлена как немодифицируемая. Это достигается добавлением ключевого слова const к спецификатору типа. Переменные с типом const представляют собой данные, используемые только для чтения, то есть этой переменной не может быть присвоено новое значение. Если после слова const отсутствует спецификатор типа, то константы рассматриваются как величины со знаком, и им присваивается тип int или long int в соответствии со значением константы: если константа меньше 32768, то ей присваивается тип int , в противном случае long int .

Присваивание

Для присваивания в Си служит знак «=». Выражение, стоящее справа от знака присваивания, вычисляется, и полученное значение присваивается переменной, стоящей слева от знака присваивания. При этом предыдущее значение, хранящееся в переменной, стирается и заменяется на новое.

Оператор «=» не следует понимать как равенство.
Например, выражение a = 5; следует читать как «присвоить переменной a значение 5».

Примеры:
В правой части значение переменной может использоваться несколько раз:

Арифметические операции

Арифметические операции записываются в выражениях следующим образом:

+	плюс
—	минус
*	умножить
/	разделить

Пример:
Таким образом, в переменной z будет храниться число 23

Дополнительные способы присваивания

Кроме простого оператора присваивания «=», в Си существует еще несколько комбинированных операторов присваивания: «+=», «-=», «*= Инкремент и декремент

Если необходимо изменить значение переменной на 1, то используют инкремент или декремент .

Инкремент — операция увеличения значения, хранящегося в переменной, на 1.

Пример:
Декремент — операция уменьшения значения, хранящегося в переменной, на 1.

Пример:
Инкремент и декремент относятся к операциям присваивания. При использовании декремента и инкремента совместно с оператором присваивания «=» применяют постфиксную (x++) или префиксную (++x) запись. Первой выполняется префиксная запись.

Примеры:
Предположим, что в переменной x хранилось значение 5. Тогда в y будет записано значение 5, после чего значение переменной x будет увеличено на 1. Таким образом, в y будет 5, а в x — 6.
Если в x хранилось значение 5, то сначала будет выполнено уменьшение x до 4, а затем это значение будет присвоено переменной y . Таким образом, x и y будет присвоено значение 4.

Источник

Тип int

Размер знакового или беззнакового элемента signed int или unsigned int соответствует стандартному размеру целочисленного значения на конкретном компьютере. Например, в 16-разрядных операционных системах тип int обычно имеет размер 16 бит, или 2 байта. В 32-разрядных операционных системах тип int обычно имеет размер 32 бита, или 4 байта. Таким образом в зависимости от целевой среды тип int эквивалентен типу short int или long int , а тип unsigned int — типу unsigned short или unsigned long . Все типы int представляют знаковые значения, если не указано иное.

Спецификаторы типа int и unsigned int (или просто unsigned ) определяют некоторые функции языка C (например, тип enum ). В таких случаях определения int и unsigned int для конкретной реализации определяют фактическую область хранения.

Блок, относящийся только к системам Microsoft

Знаковые целочисленные типы представлены в форме дополнительного кода. В старшем бите содержится следующий знак: 1 означает отрицательные числа, 0 — положительные числа и ноль. Диапазон значений описывается в статье Пределы целых чисел в C и C++. Пределы определены в файле заголовка LIMITS.H.

Завершение блока, относящегося только к системам Майкрософт

Описатели типов int и unsigned int широко используются в программах на языке C, поскольку они позволяют обрабатывать целочисленные значения наиболее эффективным на конкретном компьютере способом. Однако поскольку размеры типов int и unsigned int различаются, программы, которые зависят от конкретного размера int , не могут переноситься на другие компьютеры. Чтобы программы лучше переносились, вместо жестко заданных размеров данных можно использовать выражения с оператором sizeof (см. статью sizeof ).

Источник

Урок №31. Целочисленные типы данных: short, int и long

Обновл. 11 Сен 2021 |

На этом уроке мы рассмотрим целочисленные типы данных в языке С++, их диапазоны значений, операцию деления, а также переполнение (что это такое и примеры).

Целочисленные типы данных

Целочисленный тип данных — это тип, переменные которого могут содержать только целые числа (без дробной части, например: -2, -1, 0, 1, 2). В языке C++ есть 5 основных целочисленных типов, доступных для использования:

Тип	Минимальный размер
Символьный тип данных	char	1 байт
Целочисленный тип данных	short	2 байта
int	2 байта (но чаще всего 4 байта)
long	4 байта
long long	8 байт

Примечание: Тип char — это особый случай: он является как целочисленным, так и символьным типом данных. Об этом детально мы поговорим на одном из следующих уроков.

Основным различием между целочисленными типами, перечисленными выше, является их размер, чем он больше, тем больше значений сможет хранить переменная этого типа.

Объявление целочисленных переменных

Объявление происходит следующим образом:

В то время как полные названия short int , long int и long long int могут использоваться, их сокращенные версии (без int ) более предпочтительны для использования. К тому же постоянное добавление int затрудняет чтение кода (легко перепутать с именем переменной).

Диапазоны значений и знак целочисленных типов данных

Как вы уже знаете из предыдущего урока, переменная с n-ным количеством бит может хранить 2 n возможных значений. Но что это за значения? Это значения, которые находятся в диапазоне. Диапазон — это значения от и до, которые может хранить определенный тип данных. Диапазон целочисленной переменной определяется двумя факторами: её размером (измеряется в битах) и её знаком (который может быть signed или unsigned).

Целочисленный тип signed (со знаком) означает, что переменная может содержать как положительные, так и отрицательные числа. Чтобы объявить переменную как signed, используйте ключевое слово signed :

По умолчанию, ключевое слово signed пишется перед типом данных.

1-байтовая целочисленная переменная со знаком (signed) имеет диапазон значений от -128 до 127, т.е. любое значение от -128 до 127 (включительно) может храниться в ней безопасно.

В некоторых случаях мы можем заранее знать, что отрицательные числа в программе использоваться не будут. Это очень часто встречается при использовании переменных для хранения количества или размера чего-либо (например, ваш рост или вес не может быть отрицательным).

Целочисленный тип unsigned (без знака) может содержать только положительные числа. Чтобы объявить переменную как unsigned, используйте ключевое слово unsigned :

1-байтовая целочисленная переменная без знака (unsigned) имеет диапазон значений от 0 до 255.

Обратите внимание, объявление переменной как unsigned означает, что она не сможет содержать отрицательные числа (только положительные).

Теперь, когда вы поняли разницу между signed и unsigned, давайте рассмотрим диапазоны значений разных типов данных:

Размер/Тип	Диапазон значений
1 байт signed	от -128 до 127
1 байт unsigned	от 0 до 255
2 байта signed	от -32 768 до 32 767
2 байта unsigned	от 0 до 65 535
4 байта signed	от -2 147 483 648 до 2 147 483 647
4 байта unsigned	от 0 до 4 294 967 295
8 байтов signed	от -9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807
8 байтов unsigned	от 0 до 18 446 744 073 709 551 615

Для математиков: Переменная signed с n-ным количеством бит имеет диапазон от -(2 n-1 ) до 2 n-1 -1. Переменная unsigned с n-ным количеством бит имеет диапазон от 0 до (2 n )-1.

Для нематематиков: Используем таблицу 🙂

Начинающие программисты иногда путаются между signed и unsigned переменными. Но есть простой способ запомнить их различия. Чем отличается отрицательное число от положительного? Правильно! Минусом спереди. Если минуса нет, значит число — положительное. Следовательно, целочисленный тип со знаком (signed) означает, что минус может присутствовать, т.е. числа могут быть как положительными, так и отрицательными. Целочисленный тип без знака (unsigned) означает, что минус спереди отсутствует, т.е. числа могут быть только положительными.

Что используется по умолчанию: signed или unsigned?

Так что же произойдет, если мы объявим переменную без указания signed или unsigned?

Тип	По умолчанию
Символьный тип данных	char	signed или unsigned (в большинстве случаев signed)
Целочисленный тип данных	short	signed
int	signed
long	signed
long long	signed

Все целочисленные типы данных, кроме char, являются signed по умолчанию. Тип char может быть как signed, так и unsigned (но, обычно, signed).

В большинстве случаев ключевое слово signed не пишется (оно и так используется по умолчанию).

Программисты, как правило, избегают использования целочисленных типов unsigned, если в этом нет особой надобности, так как с переменными unsigned ошибок, по статистике, возникает больше, нежели с переменными signed.

Правило: Используйте целочисленные типы signed, вместо unsigned.

Переполнение

Вопрос: «Что произойдет, если мы попытаемся использовать значение, которое находится вне диапазона значений определенного типа данных?». Ответ: «Переполнение».

Переполнение (англ. «overflow») случается при потере бит из-за того, что переменной не было выделено достаточно памяти для их хранения.

На уроке №28 мы говорили о том, что данные хранятся в бинарном (двоичном) формате и каждый бит может иметь только 2 возможных значения ( 0 или 1 ). Вот как выглядит диапазон чисел от 0 до 15 в десятичной и двоичной системах:

Десятичная система	Двоичная система
0	0
1	1
2	10
3	11
4	100
5	101
6	110
7	111
8	1000
9	1001
10	1010
11	1011
12	1100
13	1101
14	1110
15	1111

Как вы можете видеть, чем больше число, тем больше ему требуется бит. Поскольку наши переменные имеют фиксированный размер, то на них накладываются ограничения на количество данных, которые они могут хранить.

Примеры переполнения

Рассмотрим переменную unsigned, которая состоит из 4 бит. Любое из двоичных чисел, перечисленных в таблице выше, поместится внутри этой переменной.

«Но что произойдет, если мы попытаемся присвоить значение, которое занимает больше 4 бит?». Правильно! Переполнение. Наша переменная будет хранить только 4 наименее значимых (те, что справа) бита, все остальные — потеряются.

Например, если мы попытаемся поместить число 21 в нашу 4-битную переменную:

Десятичная система	Двоичная система
21	10101

Число 21 занимает 5 бит (10101). 4 бита справа (0101) поместятся в переменную, а крайний левый бит (1) просто потеряется. Т.е. наша переменная будет содержать 0101, что равно 101 (нуль спереди не считается), а это уже число 5, а не 21.

Теперь рассмотрим пример в коде (тип short занимает 16 бит):

Результат выполнения программы:

x was: 65535
x is now: 0

Что случилось? Произошло переполнение, так как мы попытались присвоить переменной x значение больше, чем она способна в себе хранить.

Для тех, кто хочет знать больше: Число 65 535 в двоичной системе счисления представлено как 1111 1111 1111 1111. 65 535 — это наибольшее число, которое может хранить 2-байтовая (16 бит) целочисленная переменная без знака, так как это число использует все 16 бит. Когда мы добавляем 1, то получаем число 65 536. Число 65 536 представлено в двоичной системе как 1 0000 0000 0000 0000, и занимает 17 бит! Следовательно, самый главный бит (которым является 1) теряется, а все 16 бит справа — остаются. Комбинация 0000 0000 0000 0000 соответствует десятичному 0, что и является нашим результатом.

Аналогичным образом, мы получим переполнение, использовав число меньше минимального из диапазона допустимых значений:

Результат выполнения программы:

x was: 0
x is now: 65535

Переполнение приводит к потере информации, а это никогда не приветствуется. Если есть хоть малейшее подозрение или предположение, что значением переменной может быть число, которое находится вне диапазона допустимых значений используемого типа данных — используйте тип данных побольше!

Правило: Никогда не допускайте возникновения переполнения в ваших программах!

Деление целочисленных переменных

В языке C++ при делении двух целых чисел, где результатом является другое целое число, всё довольно предсказуемо:

Но что произойдет, если в результате деления двух целых чисел мы получим дробное число? Например:

В языке C++ при делении целых чисел результатом всегда будет другое целое число. А такие числа не могут иметь дробь (она просто отбрасывается, не округляется!).

Рассмотрим детально вышеприведенный пример: 8 / 5 = 1.6 . Но как мы уже знаем, при делении целых чисел результатом является другое целое число. Таким образом, дробная часть ( 0.6 ) значения отбрасывается и остается 1 .

Правило: Будьте осторожны при делении целых чисел, так как любая дробная часть всегда отбрасывается.

Поделиться в социальных сетях:

Урок №30. Размер типов данных

Комментариев: 23

Всем доброго времени суток. Появился такой вопрос: для объявления без знакового числа, для плюсов, обязательно писать unsigned int X, есть ли сокращенная форма по типу uint X?

Может проще для запоминания было сказать, что тип signed (со знаком) использует 1 (старший бит в байте для записи этого самого знака и для самого числа остается 7 бит (это в случае 1-го байта, для 2- байт 15 и т.д.) и в 7 битах можно записать число не больше чем 128.
К примеру 10000000 это отрицательный ноль. 🙂 Но такого не бывает.

хехе, а попробуйте к знаковому 2 байтному целоисчисленной переменной со значением 32767 прибавить 1, или так-же наоборот от -32768 отнять 1

Для того, чтоб числа имели дробь при делении целых чисел можно приписать ноль после точкой. Например : 8.0/5.0 = 1.6

Только это уже совсем другая история)

Достаточно поставить точку одному из выражений. Например: 8. / 5 или 8 / 5.

Остальное компилятор сам подставит)

Вообще, с «железным» правилом «Никогда не допускайте возникновения переполнения в ваших программах!» — сильно погорячились. Потому что очень часто переполнение как раз помогает создать более простой и быстрый код.

Например, нужно много раз увеличивать переменную на 1 и циклически прокручивать все значения от 0 до 255. Писать условие «если равно 255, то присвоить 0» — совсем не нужно, это произойдёт само при прибавлении 1 к 255, если используется 1-байтовая беззнаковая.

Другой очень частый пример: вычисление разности двух значений миллисекундного таймера, чтобы замерить период времени. 4-байтовая переменная с таким таймером переполняется каждые 49 суток. Если система работает непрерывно, то такое может случаться. Когда считаем разность (новое значение таймера минус старое) — возможен случай, когда новое значение уже переполнилось (снова пошло с нуля), а старое ещё нет (огромное число). Но когда вычисляется разность, тут снова произойдёт переполнение (из-за того, что получилось отрицательное значение), и эти два переполнения оказывают взаимно компенсирующее действие, как будто их не было вообще. И разность всё равно будет верной. И не надо городить никаких хитрых алгоритмов.

В некоторых источниках встречал, что в связи со знаковостью, появляются два варианта нуля: +0 и -0. Почему-то тут этот вопрос не затронут. Ему перестали предавать значение в сообществе?

Скорее всего это какой-то очень древний подход. Никогда не слышал подобного в универе.

Потому что это относится к числам с плавающей точкой. У них отдельный бит хранит знак. В целочисленных типах такого нигде (или почти нигде) нет.

unsigned используется для экономии памяти, это же очевидно. Если знак действительно не нужен за счет дополнительно освобожденного бита, можно увеличить диапазон значений в 2 раза, что в некоторых случаях позволит использовать более «экономные» типы данных.

так если при делении дробная часть отбрасывается ,то как создать калькулятор?Если он не будут выводить дробные числа.Или ответ стоит присвоить к переменной которая будет иметь тип float?

Ну так нужно указывать другой тип переменной(не целое число). Тогда будет дробь.

Забавная история, почему этот урок так важен =)
В игре Civilization есть баг с механикой агрессии и миролюбия. Суть такова, что агрессивность цивилизации измерялась по шкале от 1 до 10. Девятки и десятки были у всяких Чингисханов, Монтесум и Сталиных, а у духовного пацифиста Махатмы Ганди была единичка. И ещё были модификаторы — строй «республика» уменьшает агрессивность на 1, «демократия» — на 2. Соответственно, сразу же, как только индусы открывали Демократию, у Ганди становилась агрессивность −1.

А теперь внимание. Эта переменная была однобайтная и строго неотрицательная(unsigned), от 0 до 255. Соответственно, агрессивность Махатмы Ганди становилась равна 255 из 10. Поэтому, построив у себя демократию, Ганди двигался рассудком, клепал ядрёные бомбы и умножал всех на ноль.

Действительно хороший пример 🙂 С unsigned нужно быть аккуратным.

Источник