4. Базові типи даних

4.1. Порожній тип

Порожній тип (void) синтаксично поводиться як базовий тип. Однак використовувати його можна тільки як частину похідного типу, оскільки об'єктів типу voіd не існує. Він використовується для того, щоб вказати, що функція не повертає ніякого значення, або як базовий тип для вказівників на об'єкти невідомого типу, наприклад:

void f() // функція f не повертає ніякого значення

void* pv; // вказівник на объект невідомого типу

4.2. Логічний тип даних

В мові C++ логічний тип (bool) характеризується двома значеннями: false (0) і true (1). На відміну від мови С++ в мові С логічний тип даних іменується Bool, але при включенні заголовочного файлу <stdbool.h> можна використовувати ключові слова bool, true, false.

В пам'яті комп'ютера змінна типу bool займає 1 байт. Логічні значення можна асоціювати зі значеннями типу int: значенню false відповідає нуль, значенню true відповідають всі інші числа.

В арифметичних і логічних виразах логічні значення перетворюються в цілі числа. Арифметичні та бітові логічні операції виконуються над перетвореними величинами. Якщо результат приводиться знову до логічного типу, то 0 перетворюється в false, а ненульове значення перетворюється в true.

Приклад 1.

bool x = true; // в пам’яті комп’ютера змінна х зберігається як послідовність: 0000 0000

bool y = false; // в пам’яті комп’ютера змінна y зберігається як послідовність: 0000 0001

bool a = 2*x+y; // значення виразу 2*x+y дорівнює 2, тому змінна a отримує значення

// true (1); отже, в пам’яті комп’ютера змінна a зберігається як наступна

// послідовність біт: 0000 0001 (або в 16-ковій системі числення як 01).

4.3. Символьні типи даних

Ідентифікатором символьного типу є ключове слово char.

Символьні константи (символьні літерали) можна представляти як:

1. клавіатурні: '1','s','Y' – записуються як символи в одинарних лапках;

2. кодові: '\n','\\','\?', які використовуються для представлення деяких керуючих символів та символів-розділювачів – записуються як escape-послідовності (вони починаються з символу зворотної косої риски). Перелік кодових символьних літералів наведено в Таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

Назва	Кодові символьні літерали	Код
Новий рядок	\n	0A
Горизонтальна табуляція	\t	09
Забій	\b	08
Вертикальна табуляція	\v	0B
Повернення каретки	\r	0D
Прогін аркуша	\f	0C
Дзвінок	\a	07
Зворотня коса риска	\\	5C
Знак питання	\?	3F
Одиночні лапки	\'	27
Подвійні лапки	\"	22

Не дивлячись на свій зовнішній вигляд, це одиночні символи.

3) кодові числові: '\0','\x5C','\124', які використовуються для представлення будь-яких символів – записуються у вигляді однієї, двох або трьох вісімкових цифр з символом зворотної косої риски ( \ ) перед ними або довільним шістнадцятковим числом з послідовністю \х перед ним. Послідовність вісімкових або шістнадцяткових цифр закінчується першим символом, який не є відповідно вісімковою або шістнадцятковою цифрою. Приклади таких представлень наведені в Таблиці 4.2.

Таблиця 4.2.

Десяткова	Вісімкова	Шістнадцяткова	Символ
7	'\7'	'\x7'	Дзвінок
48	'\60'	'\x30'	'0'
50	'\062'	'\x32'	'2'
95	'\137'	'\x005f'	'_'

Значеннями змінних типу char є множина символів таблиці ASCII (American Standard Code For Information Interchange – американський стандартний код для обміну інформацією). Таблиця кодів ASCІІ містить 256 символів, кожний з яких має строго визначене місце і свій порядковий номер від 0 до 255. Код символу - це його порядковий номер у таблиці символів ASCІІ.

Таблиця кодів ASCІІ складається з 2 таблиць:

1. Основної ( з кодами від 0 до 127). Вона містить у собі:

- символи керування,

- символи арифметичних операцій, розділові знаки, цифри,

- букви латинського алфавіту (прописні, рядкові).

2. Розширеної ( з кодами від 128 до 255). Вона містить у собі:

- символи псевдографіки (символи, що застосовуються для побудови найпростіших фігур),

- букви національних алфавітів,

- математичні символи.

Всі символи, крім символів керування, є графічними. Вони на пристроях зображення відображаються, а в таблиці кодів ASCІІ мають графічне зображення.

Символи з кодами від 0 до 31 і код 127 відносяться до керуючих. В текстовому режимі їм відповідають графічні зображення. При використанні цих символів або кодів в операціях виведення вони набувають самостійного значення. Приклади символів керування наведені в Таблиці 4.3.

Таблиця 4.3

Символ	Код	Значення
BEL	7	Дзвоник. Виведення на екран цього символу супроводжується звуковим сигналом.
НТ	9	Горизонтальна табуляція. При виведенні на екран зміщує курсор у позицію, кратну 8 плюс 1 (9, 17, 25 і т.д.).
LF	10	Перехід рядка. При виведенні його на екран всі наступні символи будуть виводитися, починаючи з тієї ж позиції, але на наступному рядку.
VT	11	Вертикальна табуляція. При виведенні на екран замінюється спеціальним знаком (♂).
FF	12	Прогін сторінки. При виведенні на принтер формує нову сторінку, при виведенні на екран замінюється спеціальним знаком (♀).
CR	13	Повернення каретки. Вводиться натисканням на клавішу Enter. При введенні за допомогою операторів мови програмування означає команду "введення" і в буфер введення не кладеться. При виведенні означає команду "продовжити виведення з початку біжучого рядка"
SUB	26	Кінець файлу. Вводиться з клавіатури натисканням Ctrl - Z. При виведенні заміняється спеціальним знаком (→).
SSC	27	Кінець роботи. Вводиться з клавіатури натисканням на клавішу ESC. При виведенні заміняється спеціальним знаком (←).

Перша основна половина символів таблиці ASCII (коди 0...127) побудована по стандарту ASCІІ і вона є однаковою на всіх ІBM-сумісних комп’ютерах. Принцип послідовного кодування алфавіту полягає в тому, що в кодовій таблиці ASCII латинські букви (прописні та строчні) розташовуються в алфавітному порядку. Розташування цифр також впорядковано по зростанню їх значень.

Друга половина символів (коди 128...255) може відрізнятися на комп’ютерах різного типу. У стандартному знакогенераторі фірми ІBM символи псевдографіки займають позиції з кодами від 176 до 223. Позиції з кодами від 128 до 175 і від 224 до 239 використовуються для розміщення деяких символів національних алфавітів різних європейських мов, а позиції з кодами від 240 до 255 - для розміщення спеціальних знаків. З врахуванням цього розташування символів розробляється переважна більшість програм закордонного походження.

Стандартний вітчизняний знакогенератор був побудований за рекомендаціями Міжнародного консультаційного комітету з телеграфії і телефонії (МККТТ). Розташування символів у другій половині таблиці цього знакогенератора відрізнялось від прийнятого фірмою ІBM, що утруднювало використання закордонного програмного забезпечення на вітчизняних ПК. У зв'язку з цим, стандартний варіант кодування був заміняний альтернативним, головна перевага якого - розташування символів псевдографіки на тих же місцях, що й у знакогенераторі ІBM. Недолік такого знакогенератора полягає у тому, що символи кирилиці не утворюють безперервну послідовність. Такий варіант у даний час одержав найбільше поширення на вітчизняних ПК. Саме на нього розраховані практично всі програми вітчизняного виробництва. Він став фактичним стандартом для закордонних фірм, що виготовляють комп'ютери для експорту в нашу країну.

Таблиця символів ASCII наведена в Таблиці 4.4. В ній прийняті такі позначення:

DEC – код в 10-ковій системі числення,

HEX – код в 16-ковій системі числення,

CH – символ.

Таблиця 4.4

DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH	DEC	HEX	CH
0	0		32	20		64	40	@	96	60	`	128	80	А	160	A0	а	192	C0	└	224	E0	р
1	1	☺	33	21	!	65	41	A	97	61	a	129	81	Б	161	A1	б	193	С1	┴	225	El	с
2	2	☻	34	22	“	66	42	B	98	62	b	130	82	В	162	A2	в	194	C2	┬	226	E2	т
3	3	♥	35	23	#	67	43	C	99	63	c	131	83	Г	163	A3	г	195	C3	├	227	E3	у
4	4	♦	36	24	$	68	44	D	100	64	d	132	84	Д	164	A4	д	196	C4	─	228	E4	ф
5	5	♣	37	25	%	69	45	E	101	65	e	133	85	Е	165	A5	е	197	C5	┼	229	E5	х
6	6	♠	38	26	&	70	46	F	102	66	f	134	86	Ж	166	A6	ж	198	C6	╞	230	E6	ц
7	7	•	39	27	'	71	47	G	103	67	g	135	87	З	167	A7	з	199	C7	╟	231	E7	ч
8	8	◘	40	28	(	72	48	H	104	68	h	136	88	И	168	A8	и	200	C8	╚	232	E8	ш
9	9	○	41	29	)	73	49	I	105	69	i	137	89	Й	169	A9	й	201	C9	╔	233	E9	щ
10	A	◙	42	2A	*	74	4A	J	106	6A	j	138	8A	К	170	AA	к	202	CA	╩	234	EA	ъ
11	B	♂	43	2B	+	75	4B	K	107	6B	k	139	8B	Л	171	AB	л	203	CB	╦	235	EB	ы
12	C	♀	44	2C	,	76	4C	L	108	6C	1	140	8C	М	172	AC	м	204	CC	╠	236	EC	ь
13	D	♪	45	2D	-	77	4D	M	109	6D	m	141	8D	Н	173	AD	н	205	CD	═	237	ED	э
14	E	♫	46	2E	.	78	4E	N	110	6E	n	142	8E	О	174	AE	о	206	CE	╬	238	EE	ю
15	F	☼	47	2F	/	79	4F	O	111	6F	o	143	8F	П	175	AF	п	207	CF	╧	239	EF	я
16	10	◙	48	30	0	80	50	P	112	70	p	144	90	Р	176	B0	░	208	D0	╨	240	F0	Ё
17	11	◄	49	31	1	81	51	Q	113	71	q	145	91	С	177	В1	▒	209	Dl	╤	241	Fl	ё
18	12	↕	50	32	2	82	52	R	114	72	r	146	92	Т	178	B2	▓	210	D2	╥	242	F2	Є
19	13	‼	51	33	3	83	53	S	115	73	s	147	93	У	179	B3	│	211	D3	╙	243	F3	є
20	14	¶	52	34	4	84	54	T	116	74	t	148	94	Ф	180	B4	┤	212	D4	╘	244	F4	Ї
21	15	§	53	35	5	85	55	U	117	75	u	149	95	Х	181	B5	╡	213	D5	╒	245	F5	ї
22	16	▬	54	36	6	86	56	V	118	76	v	150	96	Ц	182	B6	╢	214	D6	╓	246	F6	І
23	17	↨	55	37	7	87	57	W	119	77	w	151	97	Ч	183	B7	╖	215	D7	╫	247	F7	і
24	18	↑	56	38	8	88	58	X	120	78	x	152	98	Ш	184	B8	╕	216	D8	╪	248	F8	°
25	19	↓	57	39	9	89	59	Y	121	79	y	153	99	Щ	185	B9	╣	217	D9	┘	249	F9	•
26	1A	→	58	3A	:	90	5A	Z	122	7A	z	154	9A	Ъ	186	BA	║	218	DA	┌	250	FA	·
27	1B	←	59	3B	;	91	5B	[	123	7B	{	155	9B	Ы	187	BB	╗	219	DB	█	251	FB	√
28	1C	∟	60	3C	<	92	5C	\	124	7C	|	156	9C	Ь	188	BC	╝	220	DC	▄	252	FC	№
29	ID	(	61	3D	=	93	5D	]	125	7D	}	157	9D	Э	189	BD	╜	221	DD	▌	253	FD	¤
30	1E	▲	62	3E	>	94	5E	^	126	7E	~	158	9E	Ю	190	BE	╛	222	DE	▐	254	FE	■
31	IF	▼	63	3F	?	95	5F	_	127	7F		159	9F	Я	191	BF	┐	223	DF	▀	255	FF

В пам’яті комп’ютера дані символьного типу зазвичай займають 1 байт. В цей байт записується порядковий номер символа в таблиці ASCII.

Приклад 2.

За системою ASCII символ ’O’ має порядковий номер 79₁₀ = 4F₁₆ = 1001111₂

Отже, цей символ в пам’яті комп’ютера буде представлений як послідовність 0100 1111.

Оскільки значенню типу char відводиться 8 бітів, то значення типу unsigned char має значення в діапазоні від 0 до 255, a signed char – від -128 до 127, але тільки величини від 0 до 127 мають символьний еквівалент. Чи є значення типу просто char знаковим чи беззнаковим, залежить від реалізації, але в будь-якому випадку коди друкованих символів завжди є додатніми. Далі будемо вважати, що тип char є знаковим.

Таблиця 4.5

Тип	Розмір пам'яті в байтах 16 (32)	Діапазон значень
[signed] char	1 (1)	-128..127
unsigned char	1 (1)	0..255

Для представлення символів українського алфавіту, специфікатор типу даних повинен мати вигляд unsigned char, тому що коди українських літер перевищують величину 127.

Протягом довгого часу поняття "байт" і "символ" були майже синонімами. Однак, з часом, стало зрозуміло, що 256 різних символів – це не так і багато. Математикам необхідно використовувати в формулах спеціальні математичні знаки, перекладачам необхідно створювати тексти, де можуть зустрічатися символи з різних алфавітів, економістам необхідні символи валют ($, £, ¥). Для вирішення цих проблем була розроблена універсальна система кодування текстової інформації – Unicode. В цьому кодуванні для кожного символа відводиться не один, а два байта, тобто шістнадцять біт. Таким чином, доступно 65536 (=2¹⁶) різних кодів. Цього вистарчить на латинський алфавіт, кирилицю, іврит, африканські і азіатські мови, різні спеціальні символи: математичні, економічні, технічні і багато іншого. Головний недолік системи Unicode полягає в тому, що всі тексти в цьому кодуванні стають в два рази довшими в пам’яті комп’ютера. В даний час стандарти ASCII і Unicode мирно співіснують.

Символьна константа може мати префікс L (наприклад, L'a'), який означає спеціальний розширений символьний тип (wchar_t), що застосовується для зберігання символів національних алфавітів, якщо вони не можуть бути представлені звичайним однобайтовим типом char, наприклад, Unicode. Розмір цього типу залежить від реалізації; як правило, він відповідає типу short і займає 2 байта пам'яті.

В стандарті С99 тип wchar_t визначений в декількох заголовних файлах: <stddef.h> <stdlіb.h> <wchar.h> <wctype.h>. В мові С++ реалізується підтримка введення - виведення для розширених символів за допомогою заголовного файлу <іostream.h>.