Преобразования типов данных

2 + 3

Операции и выражения

Символьный тип данных

Для обозначения этого типа используется ключевое слово char.

Под величину символьного типа отводится количество байт, достаточное для размещения любого символа из набора символов для данного компьютера, что и обусловило название типа. Как правило, это 1 байт. Тип char, как и другие целые типы, может быть со знаком или без знака. В величинах со знаком можно хранить значения в диапазоне от -128 до 127. По умолчанию тип char являемся знаковым, то есть спецификатор signed использовать не обязательно. При использовании спецификатора unsigned значения могут находиться в пределах от 0 до 255. Этого достаточно для хранения любого символа из 256-символьного набора ASCII. Величины типа char могут применяться и для хранения целых чисел, не выходящих за границы указанных диапазонов.

Спецификаторы short и long к этому типу данных не применяются.

Константы - литералы символьного типа представляют собой символы, заключенные в апострофы. Например:

’A’ ’!’ ’#’ ’f’ ’ш’ ’я’

В языке C++ существует понятие управляющих или ESCAPE – последовательностей.

Управляющие последовательности начинаются символом обратной косой черты и служат:

· Для представления символов, не имеющих графического изображения. Например: ‘\n’ – перевод экранного курсора в начало следующей строки; ‘\t’ символ табуляции и т.д.

· Для представления некоторых специальных символов, а именно: знака косой черты, апострофа, знака вопроса и кавычки – ‘\\’, ‘\’’, ‘\?’, ‘\”’.

· Для представления любого из 256 символов таблицы ASCII с помощью его восьмеричного или шестнадцатеричного номера. Например: ‘\054’, ‘\x4A’.

Управляющая последовательность воспринимается компилятором как одиночный символ.

Если непосредственно за обратной косой чертой следует не предусмотренный символ, результат интерпретации не определен.

Если в последовательности цифр встречается недопустимая, она считается концом цифрового кода.

Допустимые варианты управляющих последовательностей приведены в следующей таблице:

Изображение	Шестнадцатеричный код	Назначение
\а		Звуковой сигнал
\b		Возврат на шаг
\f	С	Перевод страницы (формата)
\n	A	Перевод строки
\г	D	Возврат каретки
\t		Горизонтальная табуляция
\v		Вертикальная табуляция
\\	5C	Обратная косая черта
\’		Апостроф
\"		Кавычка
\?	3F	Вопросительный знак
\0oo	—	0oo - восьмеричный код символа
\xdd	dd	xdd - шестнадцатеричный код символа

Обработка данных выполняется с помощью операций.

Операция – это действие, осуществляемое над операндами. Например:

Здесь операция сложения (+) выполняется над двумя операндами (2 и 3).

В зависимости от количества операндов в языке C++ имеются унарные (с одним операндом), бинарные (с двумя операндами) и одна тернарная (с тремя операндами) операция.

Из знаков операций, операндов и круглых скобок строятся выражения. В качестве операндов могут использоваться константы, переменные, функции и другие выражения (константы и переменные считаются частными случаями выражений). В результате вычисления выражения получается некоторое значение определенного типа. Тип данных значения выражения зависит от выполняемой операции (операций) и типов данных операндов.

Особенностью языка C++ является то, что некоторые операции в зависимости от контекста могут иметь разное назначение.

Ниже приведены операции характерные для рассмотренных выше арифметических типов данных. Другие операции будут рассмотрены по мере изучения соответствующих типов данных.

Унарные операции
Операция	Описание
++	увеличение на 1 (инкремент)
--	уменьшение на 1 (декремент)
sizeof	размер объекта или тапа данных в байтах
~	поразрядное отрицание
!	логическое отрицание
-	арифметическое отрицание (унарный минус)
+	унарный плюс
(тип)	явное преобразование типов

Бинарные операции
Операция	Описание
*	умножение
/	деление
%	остаток от деления
+	сложение
-	вычитание
<<	сдвиг влево
>>	сдвиг вправо
<	меньше
<=	меньше или равно
>	больше
>=	больше или равно
==	равно
!=	не равно
&	поразрядная конъюнкция (И)
^	поразрядное исключающее ИЛИ
|	поразрядная дизъюнкция (ИЛИ)
&&	логическое И
||	логическое ИЛИ

Особое значение имеет операция присвоения и ее модификации:

Операция	Краткое описание
=	присваивание
*=	умножение с присваиванием
/=	деление с присваиванием
%=	остаток отделения с присваиванием
+=	сложение с присваиванием
-=	вычитание с присваиванием
<<=	сдвиг влево с присваиванием
>>=	сдвиг вправо с присваиванием
&=	поразрядное И с присваиванием
|=	поразрядное ИЛИ с присваиванием
^=	поразрядное исключающее ИЛИ с присваиванием

Тернарная операция
Операция	Описание
?:	условная операция

При записи в тексте программы обозначений операций из двух и более символов, между этими символами не должно быть никаких пробельных символов (пробелов, символов табуляции, конца строки).

Рассмотрим пример:

Определены переменные

int a = 5;

double b = 7.6;

В программе необходимо подсчитать их сумму a + b.

Внутреннее (машинное) представление типа int и типа double существенно различаются. Существенно различаются и процедуры сложения целых значений и процедуры сложения вещественных значений. Как же тогда сложить целое и вещественное? Выход – преобразовать оба значения к одному и тому же типу данных, а затем выполнить соответствующую операцию. Но если преобразовать значение переменной b к целому типу данных (отбросить дробную часть или округлить до ближайшего целого) результат будет равен либо 12, либо 13, то есть произошла потеря точности. А вот если сначала преобразовать значение a к типу double и сложить их как вещественные значения, тогда точность потеряна не будет (результат будет равен 12.6 и будет вещественного типа). На самом деле так и происходит.

Следовательно, при выполнении различных операций над разнотипными данными необходимы преобразования одних типов данных к другим.

В языке C++ различают неявное (автоматическое) и явное преобразование типов данных.

Неявное преобразование типов данных при выполнении операций, подобной рассмотренной выше (и в ряде других случаев), выполняется компилятором по определенным правилам автоматически. В чем же состоят эти правила?

Схема преобразования, используемая при выполнении арифметических операций, называется обычными арифметическими преобразованиями. Эта схема может быть описана следующими правилами:

1. Все данные типов char и short int преобразуются к типу int.

2. Если хотя бы один из операндов имеет тип double, то и другой операнд преобразуется к типу double (если он другого типа); результат вычисления имеет тип double.

3. Если хотя бы один из операндов имеет тип float, то и другой операнд преобразуется к типу float (если он другого типа); результат вычисления имеет тип float.

4. Если хотя бы один операнд имеет тип long, то и другой операнд преобразуется к типу long (если он другого типа); результат имеет тип long.

5. Если хотя бы один из операндов имеет тип unsigned, то и другой операнд преобразуется к типу unsigned (если его тип не unsigned); результат имеет тип unsigned.

Если ни один из случаев 1-5 не имеет места, то оба операнда должны иметь тип int; такой же тип будет и у результата.

Следует отметить, что компиляторы языка C++ достаточно свободно выполняют подобные преобразования, что может в ряде случаев привести к неожиданным результатам. Например:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

unsigned a = 5;

int b = 10;

cout << a << " - " << b << " = " << a - b << endl;

system("Pause");

return 0;

}

Результат работы программы: 5 – 10 = 4294967291

Таким образом, несмотря на то, что язык C++ достаточно «снисходителен» к действиям программиста, это требует от программиста еще большей дисциплины в его действиях и четких знаний нюансов языка программирования.

Для исправления ошибки в работе предыдущей программы можно, например, изменить вычисление выражения a – b следующим образом: (int) a – b или int(a) – b. В этом случае мы получим правильный результат: 5 – 10 = -5.

Здесь было использовано явное преобразование типов данных.

Явное преобразование типов данных осуществляется с помощью соответствующей операции преобразования типов данных, которая имеет один из двух следующих форматов:

(<тип данных>) <выражение> или <тип данных> (<выражение>)

Например:

(int) 3.14 int (3.14)

(double) a или double (a)

(long) (a + 1e5f) long (a + 1e5f)

Подобные преобразования имеют своим исходом три ситуации:

· преобразование без потерь;

· с потерей точности;

· с потерей данных.

Преобразование происходит без потерь, если преобразуемое значение принадлежит множеству значений типа, к которому осуществляется преобразование. Например:

short a = 100;

cout << (int) a << endl; // На экран выведено 100

cout << (char) a << endl; // Выведена буква d (ее десятичный эквивалент - 100)

cout << (float) a << endl; // На экран выведено 100

cout << (double) a << endl; // На экран выведено 100

float b = 3.14f;

cout << (double) b << endl; // На экран выведено 3.14

double d = 3.14;

cout << (float) d << endl; // На экран выведено 3.14

Преобразование любого вещественного типа к целому осуществляется путем отбрасывания дробной части вещественного значения, поэтому практически всегда такие преобразования приводят к потере точности (осуществляются приближенно). Например:

double d = 3.74;

cout << (int) d << endl; // На экран выведено 3

А вот попытки преобразования значений выходящих за пределы диапазона типа данных, к которому осуществляется преобразование, приводят к полному искажению данных. Например:

int a = -100;

cout << (unsigned) a << endl; // На экран выведено 4294967196

int a = 50000;

cout << (short) a << endl; // На экран выведено -15536

float b = 3e+9f;

cout << (int) b << endl; // На экран выведено -2147483648

double d = 3e+9;

cout << (int) d << endl; // На экран выведено -2147483648

double d = 3e+40;

cout << (float) d << endl; // На экран выведено 1.#INF - переполнение

double d = -3e+40;

cout << (float) d << endl; // На экран выведено - 1.#INF - переполнение

Рассмотренная операция преобразования типов перешла в C++ из C. В C++ имеются свои операции преобразования типов данных. Например, рассмотренные выше преобразования в C++ можно было бы выполнить с помощью операции static_cast, имеющей следующий формат:

static_cast <тип данных> (выражение)

Например:

static_cast <double> (a + 2e+40f)

Пользоваться явными преобразованиями типов следует очень аккуратно и только там, где это действительно необходимо.

При явном преобразовании типов значения преобразуемых величин на самом деле не изменяются – изменяется только представление этих значений при выполнении действий над ними.