Глава 32 Порядковые типы данных

Глава 32

Порядковые типы данных

Типы данных

Рис. 73 – Типы данных языка Паскаль

Сейчас направим внимание на простые типы данных с тем, чтобы снять гроздь, висящую на рис. 73 слева. Разобравшись с простыми типами, мы укрепим свой тыл и подготовим атаку на сложные типы данных. В этой главе ознакомимся с общими свойствами порядковых типов данных, а к вещественным обратимся в следующей главе.

Но прежде, чем дать общую характеристику порядковым типам, рассмотрим их по отдельности.

218

Глава 32

Порядковые типы данных

Целое братство

Целые числа образуют дружную «семью» из нескольких братьев. Вам пока знаком лишь один из них — это тип Integer, а где остальные? Начнем с двух младших братьев: типов Byte и ShortInt.

Изучая символы, мы узнали, что они кодируются целыми числами. Основной набор составляют 256 символов с кодами от 0 до 255 включительно. Этот диапазон значений может храниться в ячейке памяти, называемой байтом (BYTE). Байт — это наименьшая порция данных, адресуемая в памяти компьютера. Вы знаете, что байтом названа и единица измерения информации. Мог ли язык Паскаль пренебречь этим фактом? Нет, и ещё раз нет! В Паскале существует тип данных, который так и называется — Byte. Переменные типа Byte объявляются так.

var A, B, C : byte;

Байтовые переменные вмещают числа от 0 до 255. Это немного, но в некоторых случаях достаточно, и тогда применение байтовых переменных значительно экономит память.

Перейдем к брату-близнецу байта — коротышке ShortInt. Его имя расшифровывается как Short Integer — «короткое целое». Почему близнец? А потому, что он тоже занимает один байт памяти, но вмещает другой диапазон чисел — от минус 128 до плюс 127. Вместе с нулем получаются те же 256 значений. Этот тип данных тоже введен для экономии памяти. В самом деле, к чему тратить лишнюю память на переменные, хранящие маленькие числа? Отведем им один байт, только кодировать будем так, чтобы половина значений стала отрицательной. Так родился близнец-коротышка ShortInt.

Понятно, что ёмкости младших братьев хватает далеко не всегда, — даже количество дней в году не помещается в байтовой переменной. Для действий с более крупными числами программист обращается к средним братьям: типам Integer и Word. Каждый из них занимает по два байта памяти. Но если тип Integer вмещает диапазон чисел от минус 32768 до плюс 32767 (справедливо для Borland Pascal), то для типа Word диапазон сдвинут в положительную область и составляет от 0 до 65535. Кстати, название этого типа чисел — Word — переводится как «слово». Оно восходит ко временам 16-разрядных мини-ЭВМ, где длина так называемого машинного слова составляла два байта.

Когда не хватает емкости средних братьев, программисты зовут старшего — четырехбайтовый тип LongInt (Long Integer — «длинное целое»). Этот тип данных вмещает числа, превышающие два миллиарда. В табл. 2 представлены целочисленные типы данных языка Паскаль.

219

Глава 32

Порядковые типы данных

Примечание. Размеры и ёмкость целочисленных типов зависят от компилятора и его настроек. Так, в 32-разрядном компиляторе Delphi типы Integer и LongInt совпадают и представлены 4-мя байтами, а также имеется 8-байтовый тип Int64.

Табл. 2 – Целочисленные типы данных

Хорошо, ну а если и ёмкости LongInt недостаточно? Неужели это предел? Конечно, нет. Но рассмотренных целочисленных типов хватает в большинстве случаев, где требуется точный подсчет. Подчеркиваю ещё раз — точный. Вещественные числа, о которых я расскажу в следующей главе, вмещают огромные значения, но представляют их приближенно. Для точного представления громадных чисел используют сложные типы данных.

Капля, переполняющая чашу

Конечно, вы догадались, что размер числового типа определяет его емкость, то есть диапазон возможных значений. А что случится при попытке выйти за этот диапазон? На ум приходит доверху наполненная чаша: очевидно, что лишняя капля стечет по стенке, и в чаше ничего не изменится. Так ли будет с числовой переменной? Вопрос не праздный, и, для ответа на него, проведем эксперимент.

{$R+ - включить проверку диапазонов } var N : byte;

begin

N:= 255; { 255 – максимальное значение для байта }

N:= N+1;

Writeln(N); Readln;

end.

Введите и откомпилируйте эту программу. В первой её строке вставлена директива, разрешающая компилятору следить за диапазонами числовых переменных. Эта директива соответствует флажку «Range checking» в окне опций компилятора (рис. 74).

220

Глава 32

Порядковые типы данных

Проверка диапазонов $R

Проверка

переполнений $Q

Рис. 74 – Окно опций компилятора

Запуск программы приведет к сообщению об ошибке «Runtime Error 201». Это значит, что попытка превысить диапазон для байтовой переменной, вызвала аварию программы.

Теперь измените директиву в первой строке, отключив проверку диапазонов (замените знак «+» знаком «—»).

{$R- - отключить проверку диапазонов }

Этот вариант программы не выдаст сообщений об ошибке, но результат ошеломит вас — это будет ноль! Вот так чаша! Числовая переменная оказалась необычной посудой, — лишняя капля полностью опустошила её! И теперь можно вновь заполнять пустую чашу. Убедитесь в этом, поменяв единицу на другое слагаемое, например 5, — в результате сложения получится 4. Открытое нами явление называют переполнением (по-английски — OVERFLOW).

В следующем опыте запустим такую программу.

{$R- - отключить проверку диапазонов } var N : byte;

begin

N:= 0; { 0 – минимальное значение для байта }

N:= N-1;

Writeln(N); Readln;

end.

Результат ещё удивительней: теперь программа напечатает число 255! То есть, удалив из пустой чаши несуществующую каплю, мы наполнили её доверху! Этот фокус называют антипереполнением, то есть переполнением наоборот.

221

Глава 32

Порядковые типы данных

Проделав опыты с переменными других числовых типов, вы убедитесь, что переполнение и антипереполнение может постигнуть любую из них. Так, добавление единицы к положительному числу 32767 в переменной типа INTEGER дает отрицательный результат -32768. Отсюда следует общее правило: добавление единицы к максимальному значению для числового типа дает минимальное значение. И наоборот: вычитание единицы из минимального значения дает максимальное. Рис. 75 наглядно показывает это.

Minimum = Maximum + 1

(переполнение)

Maximum = Minimum – 1

(антипереполнение)

Рис. 75 – Изменение числовых переменных при переполнении и антипереполнении

Такая вот чудная арифметика! Причина переполнений и антипереполнений кроется в устройстве регистров процессора, — в свое время мы узнаем о них больше при изучении двоичной системы счисления. Или вспомните одометр — прибор для подсчёта пробега автомобиля: по достижении предельного количества километров (99999) одометр сбрасывается в ноль.

Сейчас важно понять, что присвоение переменной некоторого выражения не гарантирует правильного результата, — он будет верным лишь при отсутствии переполнений и антипереполнений. Когда в вычислении участвуют переменные разных типов, оно выполняется в самом емком формате, то есть в Longint, а затем результат «обрубается» в соответствии с типом принимающей переменной, например:

{ $R- }

. . .

N:= B + S + W;

Здесь даже при положительных значениях всех суммируемых операндов, результат в переменной N может оказаться отрицательным! Если вам не по нраву такое поведение программы, включайте директиву проверки диапазонов $R+.

222