Kurt Nørmark ©
Institut for Datalogi, Aalborg Universitet

Sammendrag Forrige lektion Næste lektion Stikord Referencer Indhold

Emnet for denne lektion er datatyper. Efter en oversigt over typerne i C tager vi endnu et kig på heltal og flydende tal. Som noget nyt studerer vi enumerationtyper og typedefinition. Også mulighederne for at konvertere en type til en anden kommer vi omkring. Dernæst ser vi på scopebegrebet og storage classes i C. Vi ser dernæst overordnet og begrebsmæssigt på arrays, som er et eksempel på en sammensat datatype. Vi slutter af med en kort introduktion til abstrakte datatyper.

Begrebet type: En type er en mængde af værdier med fælles egenskaber

Hvorfor anvende typer? Typer forbedrer programmets læsbarhed og forståelighed Typer gør det muligt for compileren at generere bedre og mere effektiv kode Typer gør det muligt at opdage fejl i programmet - typisk under oversættelsen

Program: Et C program med typer.

#include <stdlib.h> double f (double p1, int p2){ if (p2 == 0) return p1 * 2.0; else return p1 - p2; } int main(void){ int i = 1, j = 5; double d = 2.0, e = 6.0; printf("The first result is %lf\n", f(e-d, i+j)); printf("The second result is %lf\n", f(d-e, 0)); return 0; }

Program: Output fra ovenstående program.

The first result is -2.000000 The second result is -8.000000

Henvisning Foldoc: type

En type udgør en klassificering af data som fortæller compilereren hvordan programmøren ønsker at fortolke data

Typer i C Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

ANSI C har en relativ løs skelnen mellem værdier i forskellige typer

Eksempler på løshed i C's typesystem: Typen boolean er indlejret i de numeriske typer Typen char er reelt et heltalsinterval Enumeration typer er reelt heltalstyper Vi møder enumeration typer senere i denne lektion De fleste numeriske typer kan implicit konverteres til hinanden

Det traditionelle C sprog har en endnu mere løs omgang med typer end ANSI C

Typer i C Typen void svarende til den tomme mængde uden værdier. Skalar typer Aritmetiske typer Heltalstyper (integral types) short, int, long, char enumeration typer Floating-point typer float, double, long double Pointer typer Sammensatte typer (aggregerede typer). Array typer Record typer ( structure types)

Heltalstyper Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Overskriften dækker foruden de egentlige heltal også tegn og booleans i C

Tabel.

Type Kort typenavn Suffix printf conv. tegn scanf conv. tegn Eksempel signed int int intet %d eller %i %d eller %i -123 unsigned int unsigned u eller U %u %u 123U signed long int long l eller L %li %li -123456L unsigned long int unsigned long lu eller LU %lu %lu 123456LU signed short int short intet %hi %hi -12 unsigned short int unsigned short intet %hu %hu 12U char char - %c %c 'a' eller 97

Henvisning Operatorer, prioriteter og associeringer

Program: Et C program som illustrerer ovenstående.

#include <stdio.h> int main(void) { int i = -123; unsigned ui = 123U; long l = -123456L; unsigned long ul = 123456LU; short s = -12; unsigned short us = 12U; char c = 97; printf("int: %i, unsigned: %u, long: %li, unsigned long: %lu\n", i, ui, l, ul); printf("short: %hi, unsigned short: %hu, char: %c\n", s, us, c); printf("Enter integer numbers: "); scanf(" %i %u %li %lu %hi %hu %c", &i, &ui, &l, &ul, &s, &us, &c); printf("int: %i, unsigned: %u, long: %li, unsigned long: %lu\n", i, ui, l, ul); printf("short: %hi, unsigned short: %hu, char: %c\n", s, us, c); return 0; }

Program: Et program der 'udregner' bytestørrelsen af heltalstyperne.

/* Compute the size of some fundamental types. */ #include <stdio.h> int main(void) { printf("\n"); printf("Here are the sizes of some integral types:\n\n"); printf(" int:%3d bytes\n", sizeof(int)); printf(" unsigned:%3d bytes\n", sizeof(unsigned)); printf(" long:%3d bytes\n", sizeof(long)); printf(" unsigned long:%3d bytes\n", sizeof(unsigned long)); printf(" short:%3d bytes\n", sizeof(short)); printf("unsigned short:%3d bytes\n", sizeof(unsigned short)); printf(" char:%3d byte \n", sizeof(char)); printf("\n"); return 0; }

Program: Output fra programmet.

Here are the sizes of some integral types: int: 4 bytes unsigned: 4 bytes long: 4 bytes unsigned long: 4 bytes short: 2 bytes unsigned short: 2 bytes char: 1 byte

Program: Et program der tilgår konstanter i limits.h.

#include <stdio.h> #include <limits.h> int main(void) { printf("Min. int: %12i Max. int: %12i\n", INT_MIN, INT_MAX); printf("Min. unsigned int: %12u Max. unsigned int: %12u\n", 0, UINT_MAX); printf("Min. long: %12li Max. long: %12li\n", LONG_MIN, LONG_MAX); printf("Min. unsigned long: %12lu Max. unsigned long: %12lu\n", 0, ULONG_MAX); printf("Min. short: %12hi Max. short: %12hi\n", SHRT_MIN, SHRT_MAX); printf("Min. unsigned short: %12hu Max. short: %12hu\n", 0, USHRT_MAX); return 0; }

Program: Output fra programmet.

Min. int: -2147483648 Max. int: 2147483647 Min. unsigned int: 0 Max. unsigned int: 4294967295 Min. long: -2147483648 Max. long: 2147483647 Min. unsigned long: 0 Max. unsigned long: 4294967295 Min. short: -32768 Max. short: 32767 Min. unsigned short: 0 Max. short: 65535

Enumeration types (1) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Begrebet enumeration type: En enumeration type er en endelig mængde af heltal som er knyttet til enumeration konstanter
Begrebet enumeration konstant: En enumeration konstant (enumerator) er et navn, som på mange måder ligner en variabel

Syntax: Syntaktisk definition af to mulige former af enumeration typer i C

enum tag {name1, name2, ... namei} enum tag {name1=expr1, name2=expr2, ... namei=expri}

Program: En enumeration type enum days og en funktion next_day_of.

enum days {sunday, monday, tuesday, wednesday, thursday, friday, saturday}; enum days next_day_of(enum days d){ enum days next_day; switch (d){ case sunday: next_day = monday; break; case monday: next_day = tuesday; break; case tuesday: next_day = wednesday; break; case wednesday: next_day = thursday; break; case thursday: next_day = friday; break; case friday: next_day = saturday; break; case saturday: next_day = sunday; break; } return next_day; }

Program: En funktion der udskriver det symbolske navn på en dag.

void prnt_day(enum days d){ switch (d) { case sunday: printf("Sunday"); break; case monday: printf("Monday"); break; case tuesday: printf("Tuesday"); break; case wednesday: printf("Wednesday"); break; case thursday: printf("Thursday"); break; case friday: printf("Friday"); break; case saturday: printf("Saturday"); break; } }

Program: Det samlede program - inklusive main.

#include <stdio.h> enum days {sunday, monday, tuesday, wednesday, thursday, friday, saturday}; enum days next_day_of(enum days d){ enum days next_day; switch (d){ case sunday: next_day = monday; break; case monday: next_day = tuesday; break; case tuesday: next_day = wednesday; break; case wednesday: next_day = thursday; break; case thursday: next_day = friday; break; case friday: next_day = saturday; break; case saturday: next_day = sunday; break; } return next_day; } void prnt_day(enum days d){ switch (d) { case sunday: printf("Sunday"); break; case monday: printf("Monday"); break; case tuesday: printf("Tuesday"); break; case wednesday: printf("Wednesday"); break; case thursday: printf("Thursday"); break; case friday: printf("Friday"); break; case saturday: printf("Saturday"); break; } } int main(void){ enum days day1 = saturday, another_day; int i; printf("Day1 is %d\n", day1); printf("Day1 is also "); prnt_day(day1); printf("\n"); another_day = day1; for(i = 1; i <= 3; i++) another_day = next_day_of(another_day); printf("Three days after day1: "); prnt_day(another_day); printf("\n"); return 0; }

I et C program bidrager anvendelse af enumeration typer primært til større læsbarhed - og lettere programforståelse

Enumeration types (2) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Syntax: Syntaktisk definition af to mulige former af enumeration typer i C

enum tag {name1, name2, ... namei} enum tag {name1=expr1, name2=expr2, ... namei=expri}

Regler om betydningen af enumeration typer og konstanter Enumeration konstanter har samme status som variable og må som sådan kun defineres én gang i det samme scope I det første tilfælde tildeles name1 værdien 0, name2 værdien 1, etc. I det andet tilfælde bestemmer programmøren hvilke heltalsværdier de enkelte enumeration konstanter tildeles Der er mulighed for at to eller flere konstanter i samme enumeration type har samme værdi

Program: Et eksempel på et program som bruger enumeration typer til karakterskalaer.

#include <stdio.h> enum grade_simple {not_passed, passed}; enum grade_13 {nul_nul = 0, nul_tre = 3, fem = 5, seks, syv, otte, ni, ti, elleve, tretten = 13}; enum grade_simple convert_grade_13_to_simple_grade (enum grade_13 g){ enum grade_simple result; if (g <= fem) result = not_passed; else result = passed; return result; } void prnt_grade_simple(enum grade_simple g){ switch (g) { case not_passed: printf("Not passed"); break; case passed: printf("Passed"); break; } } int main(void){ int grade_number; printf("Enter '13 skala' grade: "); scanf(" %d", &grade_number); prnt_grade_simple( convert_grade_13_to_simple_grade(grade_number)); printf("\n"); return 0; }

Enumeration types (3) Slide Indhold Stikord Referencer

Blanding af værdier i forskellige enumeration typer bør foranledige en typefejl...

Program: Et program med enum days og enum colors.

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> enum days {sunday, monday, tuesday, wednesday, thursday, friday, saturday}; enum colors {red, green, blue, yellow}; int day_function (enum days some_day){ /* some day calculation */ return 2; } int color_function (enum colors some_color){ /* some color calculation */ return 1; } int main(void){ enum days d = sunday; enum colors c = yellow; day_function(c); color_function(d); }

... men ikke nødvendigvis i C

Enumeration typer i andre sprog Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Enumeration typer i C er anderledes end tilsvarende typer i de fleste andre programmeringssprog

Enumeration typer i Pascal-lignende sprog: Værdien af enumeration konstanterne er nye, entydige værdier - ikke heltal Ordningen af enumeration konstanterne er af betydning Efterfølger og forgænger funktioner af enumeration konstanter giver mening

Henvisning Enumerationtyper i Java

Java er først på det seneste begyndt at understøtte enumeration typer

Floating point typer (1) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Tabel.

Type Suffix printf conv. tegn scanf conv. tegn Eksempel float f eller F %f %f 5.4F double intet %f %lf 5.4 long double l eller L %Lf %Lf 5.4L

Program: Et C program som illustrerer ovenstående.

#include <stdio.h> int main(void) { float f = 123.456F; double d = 123.456; long double ld = 123.456L; printf("float: %f, double: %f, long double: %Lf\n", f, d, ld); printf("Enter new values: "); scanf(" %f %lf %Lf",&f, &d, &ld); printf("float: %f, double: %f, long double: %Lf\n", f, d, ld); return 0; }

Program: Et program der 'udregner' bytestørrelsen af float typerne.

/* Compute the size of some fundamental types. */ #include <stdio.h> int main(void) { printf("\n"); printf("Here are the sizes of some floating types:\n\n"); printf(" float:%3d bytes\n", sizeof(float)); printf(" double:%3d bytes\n", sizeof(double)); printf("long double:%3d bytes\n", sizeof(long double)); printf("\n"); return 0; }

Program: Output fra programmet.

Here are the sizes of some floating types: float: 4 bytes double: 8 bytes long double: 12 bytes

Program: Et program der tilgår konstanter i floats.h.

#include <stdio.h> #include <float.h> int main(void) { printf("Min. float: %20.16e \nMax. float: %20.16e\n\n", FLT_MIN, FLT_MAX); printf("Min. double: %20.16le \nMax. double: %20.16le\n\n", DBL_MIN, DBL_MAX); printf("Min. long double: %26.20Le \nMax. long double: %26.20Le\n\n", LDBL_MIN, LDBL_MAX); return 0; }

Program: Output fra programmet.

Min. float: 1.1754943508222875e-38 Max. float: 3.4028234663852886e+38 Min. double: 2.2250738585072014e-308 Max. double: 1.7976931348623157e+308 Min. long double: 3.36210314311209350626e-4932 Max. long double: 1.18973149535723176502e+4932

Floating point typer (2) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Andre egenskaber af floating point typer: Notation Decimal: 12345.6789 Eksponential: 0.1234567e-89 En flydende tal konstant skal enten indeholde decimal punktet eller eksponential delen (eller begge) Præcision: Antallet af signifikante cifre i tallet float: typisk 6 cifre double: typisk 15 cifre long double: typisk 20 cifre Interval (range): Største og mindste mulige positive værdier float: Typisk 10-38 til 1038 double: Typisk 10-308 til 10308 long double: Typisk 10-4932 til 104932

C foretager en række typekonverteringer 'bag ryggen på programmøren'

"Integral promotion" Udtryk af heltalstype hvori der indgår short eller char værdier konverteres til en værdi i typen int. Eksempel: Hvis x og y er af typen short er værdien af x + y int. "Usual arithmetic conversions" - widening Konvertering af en mindre præcis værdi til en tilsvarende mere præcis værdi således at begge operander får samme type Der mistes ikke information og præcision Narrowing - demotion Konvertering af mere præcis værdi til en mindre præcis værdi Der mistes information

Program: Eksempler på implicitte typekonverteringer.

#include <stdio.h> int main(void) { short s = 12; char c = 'a'; double d = 123456.7; float f = 4322.1; int i; printf("c - s = %i is converted to int\n", c - s); /* The type of c - s is promoted to int */ printf("d + f = %f is converted to a double\n", d + f); /* f is converted to double before adding the numbers */ i = d; printf("In assigning d to i %f is demoted to the int %i\n", d, i); /* d is converted to an int - information is lost */ return 0; }

Program: Output fra programmet.

c - s = 85 is converted to int d + f = 127778.800098 is converted to a double In assigning d to i 123456.700000 is demoted to the int 123456

Eksplicit typekonvertering Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

I C er det muligt for programmøren at konvertere værdien af et udtryk til en anden type ved brug af en såkaldt cast operator

Syntax: Syntaktisk definition af casting - eksplicit typekonvertering i C

(typeName) expression

Henvisning Operator prioriteringer i C

Program: Et program med eksempler på casts.

#include <stdio.h> int main(void) { long y; float x; double z; y = (long) ('A' + 10); x = (float) ((int) y + 1); z = (double) (x = 77); printf("y: %li, x: %f, z: %f", y, x, z); return 0; }

Program: Output fra programmet.

y: 75, x: 77.000000, z: 77.000000

Program: Funktionen next_day_of omskrevet med brug af casts.

enum days next_day_of(enum days d){ return (enum days) (((int) d + 1) % 7); }

Henvisning Den oprindelige definition af next_day_of

Navngivne typer med typedef Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

I C er det muligt at tildele en type et bestemt navn I tilfælde af komplicerede typer kan dette øge læsbarheden af et program

Syntax: Syntaktisk definition af casting - eksplicit typekonvertering i C

typedef oldType newType

Program: En omskrivning af ugedags programmet som benytter typedef.

#include <stdio.h> enum days {sunday, monday, tuesday, wednesday, thursday, friday, saturday}; typedef enum days days; days next_day_of(days d){ return ( days ) (((int) d + 1) % 7); } void prnt_day(days d){ switch (d) { case sunday: printf("Sunday"); break; case monday: printf("Monday"); break; case tuesday: printf("Tuesday"); break; case wednesday: printf("Wednesday"); break; case thursday: printf("Thursday"); break; case friday: printf("Friday"); break; case saturday: printf("Saturday"); break; } } int main(void){ days day1 = saturday, another_day; int i; printf("Day1 is %d\n", day1); printf("Day1 is also "); prnt_day(day1); printf("\n"); another_day = day1; for(i = 1; i <= 3; i++) another_day = next_day_of(another_day); printf("Three days after day1: "); prnt_day(another_day); printf("\n"); return 0; }

Henvisning Samme program tidligere i lektionen

Scope reglerne bruges til at afgøre i hvilke programdele et navn er gyldigt. På dansk kan vi bruge ordet 'virkefelt' i stedet for 'scope'. I store programmer bruges det samme navn ofte i forskellige scopes med forskellige betydninger.

Begrebet scope: Scope af et navn er de dele af en programtekst hvor navnet er kendt og tilgængeligt

De mest basale scoperegler i C Scopet af et navn er den blok hvori den er erklæret Navne i en blok skygger for tilsvarende navne i omkringliggende blokke Introducerer huller i scope

Program: Illustration af scope i tre indlejrede blokke.

#include <stdio.h> int main(void) { int a = 5, b = 7, c; c = a + b; { int b = 10, c; { int a = 3, c; c = a + b; printf("Inner: a + b = %d + %d = %d\n", a, b, c); } c = a + b; printf("Middle: a + b = %d + %d = %d\n", a, b, c); } c = a + b; printf("Outer: a + b = %d + %d = %d\n", a, b, c); return 0; }

Program: Output fra programmet.

Inner: a + b = 3 + 10 = 13 Middle: a + b = 5 + 10 = 15 Outer: a + b = 5 + 7 = 12

Henvisning Side med lignende program

Storage class auto Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Storage class af variable og funktioner medvirker til bestemmelse af disses scope

Syntax: Syntaktisk definition af storage classes i variabel erklæringer

storageClass type var1, var2, ..., vari

Begrebet auto: Variable med storage class auto kaldes automatiske variable
Begrebet automatisk variabel: En automatisk variabel er lokal i en blok, dvs den skabes når blokken aktiveres og nedlægges når blokken forlades

Storage class auto Default storage class i blokke, herunder kroppe af funktioner Hvis man ikke angiver storage class af variable i blokke er den således auto Man kan angive storage class auto eksplicit med brug af nøgleordet auto

Henvisning Blokke

Storage class static af lokale variable Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

I blokke er storage class static et alternativ til storage class auto

Begrebet statisk variabel: En statisk variabel i en blok beholder sin værdi fra en aktivering af blokken til den næste

Storage class static         - lokale variable i en blok Skal angives med static som storageClass Variabel initialiseringen udføres ved første aktivering

Program: Illustration af statiske lokale variable - en funktion der husker forrige returværdi.

#include <stdio.h> int accumulating_f (int input){ int result; static int previous_result = 1; if (previous_result == 1) result = input; else result = previous_result * input; previous_result = result; return result; } int main(void) { int i; for (i = 0; i < 10; i++) printf("accumulating_f(%d) = %d\n", 3, accumulating_f(3)); return 0; }

Program: Output fra programmet.

accumulating_f(3) = 3 accumulating_f(3) = 9 accumulating_f(3) = 27 accumulating_f(3) = 81 accumulating_f(3) = 243 accumulating_f(3) = 729 accumulating_f(3) = 2187 accumulating_f(3) = 6561 accumulating_f(3) = 19683 accumulating_f(3) = 59049

Statiske lokale variable er et alternativ til brug af globale variable. En statisk lokal variabel bevarer sin værdi fra kald til kald - men er usynlig uden for funktionen.

Storage class extern Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Begrebet extern: Variable og funktioner med storage class extern kaldes eksterne variable
Begrebet ekstern variabel: En ekstern variabel eller funktion er global tilgængelig i hele programmet

Storage class extern Default storage class af variable som erklæres uden for funktioner Default storage class af alle funktioner er også extern "External linkage"

Storage class static af eksterne variable Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

For globale variable virker storage class static som en scope begrænsning i forhold til storage class extern. Statiske globale variable er private i den aktuelle kildefil.

Begrebet statisk variabel: En statisk variabel på globalt niveau er kun synlig i den aktuelle kildefil

Storage class static         - globale variable Skal angives med static som storage class Synlighed i den aktuelle kompileringsenhed - kildefil Kun synlig fra det punkt i filen hvor variablen er erklæret "Internal linkage"

Funktioner kan også være statiske, og dermed private i en kildefil. Synlighedskontrol er vigtig i store programmer. Synlighedskontrol er meget vigtig i objekt-orienteret programmering.

Begrebet abstrakt datatype: En abstrakt datatype er en mængde af værdier og en tilhørende mængde af operationer på disse værdier

Værdierne i en abstrakt datatype kaldes ofte objekter. Dette er specielt tilfældet i det objekt-orienterede programmeringsparadigme, hvor ideen om abstrakte datatyper er helt central.

Dataabstraktion: Logisk sammenhørende værdier grupperes og indkapsles på passende vis Sådanne værdier kaldes ofte for objekter Operationer på objekterne knyttes tæt til disse Om muligt flytter operationerne ind i datatypen, hvilket bringer os fra records til klasser Synlighed af objektets egenskaber (data og operationer) afklares Det er attraktivt at flest mulige egenskaber holdes private Objektets grænseflade til andre objekter udarbejdes omhyggeligt Grænsefladen udgøres af en udvalgt mængde af operationer

I en senere lektion vil vi studere abstrakte datatyper og dataabstraktion i yderligere detalje. Dataabstraktion er nøgleemnet i objekt-orienteret programmering.

Kapitel 5: Datatyper
Kursets hjemmeside     Forfatteren's hjemmeside     Om frembringelsen af disse sider     Forrige lektion (top)     Næste lektion (top)     Forrige lektion (bund)     Næste lektion (bund)     
Genereret: 7. Juli 2010, 15:11:13