Рисунок 3

Переменные и типы данных

Что такое переменная?

Любые данные, с которыми должна работать программа, должны располагаться в оперативной памяти. Для того, чтобы получить доступ к этим данным, необходимо обратиться к соответствующей ячейке оперативной памяти, каждая из которых имеет свой номер – т.е. адрес. Адрес не является постоянным, а каждый раз изменяется при запуске программы, в зависимости от того, какие участки оперативной памяти в данный момент свободны и от некоторых других причин. Чтобы освободить программиста от необходимости обращаться к данным по адресу в памяти, было введено понятие переменной. Переменная – это именованный участок в памяти. Т.е программисту достаточно придумать имя для какого-нибудь значения и потом работать с этим значением, используя это имя. Перед тем как работать с переменными, необходимо их объявить, чтобы под них было выделено место в оперативной памяти. Все переменные объявляются в специальном месте программного кода, называемом разделом деклараций. Рассмотрим описанные выше аспекты с точки зрения программиста и с точки зрения процессора на примере программы, с которой мы уже сталкивались в начале этого модуля

– определения наибольшего числа.

4 Не пугайтесь, для компактности и для удобства адреса памяти записывают в шестнадцатеричной системе исчисления – это такая система, в которой используются не десять цифр, а шестнадцать. Помимо цифр 0..9 вводятся буквы-цифры A, B, C, D, E, F. В приведенном примере адрес памяти 0b892a98 можно было записать и в более привычном, десятичном виде – 193538712. Приставка «0x» перед числом просто предупреждает о том, что дальше идет запись в шестнадцатеричной системе.

7

Вся информация хранится вычислительными машинами в цифровом виде. Независимо от того, какими данными вы манипулируете, будь то числа, текст, музыкальные файлы или видеофайл – все они хранятся в виде последовательности нулей и единиц.

Тем не менее, программисты уже давно работают с данными в их естественном представлении. Т.е. если необходимо вывести строчку, то она вводится не в виде последовательности кодов символов, а в естественном виде – при помощи букв и символов. Все это возможно, благодаря тому, что программист имеет возможность указать, к какому типу данных будет относиться та или иная переменная.

ВPascal имеются следующие типы данных:

—целые числа;

—вещественные числа (т.е. те, которые могут иметь дробную часть);

—символы;

—строки;

—логический тип (очень важный, несмотря на то, что может принимать всего два значения: «истина» или «ложь»);

—файловый;

—пользовательский (записи);

—указатели.

Кроме того, некоторые из типов данных (как например целые и вещественные числа) могут содержать в себе различные модификации, отличающиеся друг от друга объемом занимаемой памяти и, следовательно, диапазоном хранимых чисел.

Для того, чтобы понять как зависит диапазон хранимых чисел от объема занимаемой памяти, давайте рассмотрим способы хранения чисел.

Возьмем минимально возможный объем информации – 1 байт. И выясним, сколько чисел и в каком диапазоне в нем можно хранить. Один байт, в свою очередь, состоит и 8 бит, каждый из которых может независимо друг от друга принимать значение либо 0, либо 1. Т.е. все числа хранятся в двоичном виде. Например, число 1 представляется следующим образом:

8

и т.д.

Если вспомнить комбинаторику и попытаться посчитать общее количество различных комбинаций нулей и единиц в байте, то мы получим следующее количество: 28=256 (две цифры – восемь позиций, следовательно, двойку нужно возвести в восьмую степень).

Поэтому один байт может вместить себя не более 256 значений. В зависимости от того, необходимо ли хранить отрицательные значения или нет, диапазон однобайтовых чисел может быть либо от 0 до 255, либо от -128 до 127. Конечно, такого диапазона далеко не всегда хватает, чтобы хранить необходимые для работы программы значения. Поэтому существуют некоторые другие типы данных, занимающие больше места в памяти.

У вещественных (дробных) переменных характеристик на одну больше. Имеет значение, сколько значащих цифр может хранить переменная того или иного типа. Дело в том, что заявленные в диапазоне значения хранятся не полностью. И ведь действительно, ведь например 4.4·1022 в десятичной системе записывает так:

4.4·1022=44000000000000000000000.

Т.е. видно, что цифр у такого числа довольно много. Поэтому все они не хранятся, а хранится лишь часть из них, наиболее значимая в практических приложениях. Вот количество хранимых цифр и определяет параметр «Число значащих цифр». Чем больше этот параметр, тем точнее хранит тип данных число.

Для хранения вещественного числа, отдельно хранится ее мантисса и экспонента. Например, число 34567,49324 представляется в виде 3,456749324·104. В данном случае, число, которое умножается на десять в какой-то степени, носит название мантиссы, а то, в какую степень нужно возвести число – называется экспонентой. По сути дела – количество чисел, запоминаемых тем или иным типом данных и определяет количество цифр в мантиссе.

Таким образом, если мы хотим сохранить в переменной типа Single число, например, 987654321, то мы сможем (см. таблицу выше) сохранить лишь только 7 значащих чисел, т.е. число будет представлено в виде 9.876543E+0008 (так частенько обозначается запись 9.876543·108, поскольку в текстовом режиме невозможно отображать верхний индекс). В связи с тем, что при использовании разных типов данных одно и то же число может представляться по разному, могут возникать нюансы при использовании вещественных чисел, которые мы рассмотрим более подробно в главе, посвященной условному оператору.

9