программирование. Руководство su P# a n Reference в herbert schildt полное руководство с 0 герберт шилдт
 Скачать 3.32 Mb.
|
|
ГЛАВА 3 Типы данных, литералы и переменные В этой главе рассматриваются три основополагающих элемента С#: типы данных, литералы и переменные. В целом, типы данных, доступные в языке программирования, определяют те виды задач, для решения которых можно применять данный язык. Как и следовало ожидать, в C# предоставляется богатый набор встроенных типов данных, что делает этот язык пригодным для самого широкого применения. Любой из этих типов данных может служить для создания переменных и констант, которые в языке C# называются литералами. О значении типов данных Типы данных имеют особенное значение в С#, поскольку это строго типизированный язык. Это означает, что все операции подвергаются строгому контролю со стороны компилятора на соответствие типов, причем недопустимые операции не компилируются. Следовательно, строгий контроль типов позволяет исключить ошибки и повысить надежность программ. Для обеспечения контроля типов все переменные, выражения и значения должны принадлежать к определенному типу. Такого понятия, как "бестиповая" переменная, в данном языке программирования вообще не существует. Более того, тип значения определяет те операции, которые разрешается выполнять над ним. Операция, разрешенная для одного типа данных, может оказаться не‑. допустимой для другого. ПРИМЕЧАНИЕ В версии C# 4.0 внедрен новый тип данных, называемый dynamic и приводящий к отсрочке контроля типов до времени выполнения, вместо того чтобы производить подобный контроль во время компиляции. Поэтому тип dynamic является исключением из обычного правила контроля типов во время компиляции. Подробнее о типе dynamic речь пойдет в главе 17. Типы значений в C# В C# имеются две общие категории встроенных типов данных: типы значений и ссылочные типы. Они отличаются по содержимому переменной. Если переменная относится к типу значения, то она содержит само значение, например 3,1416 или 212. А если переменная относится к ссылочному типу, то она содержит ссылку на значение. Наиболее распространенным примером использования ссылочного типа является класс, но о классах и ссылочных типах речь пойдет далее в этой книге. А здесь рассматриваются типы значений. В основу языка C# положены 13 типов значений, перечисленных в табл. 3.1. Все они называются простыми типами , поскольку состоят из единственного значения. (Иными словами, они не состоят из двух или более значений.) Они составляют основу системы типов С#, предоставляя простейшие, низкоуровневые элементы данных, которыми можно оперировать в программе. Простые типы данных иногда еще называют примитивными. Таблица. 3.1. Типы значений в C# Тип Значение bool Логический, предоставляет два значения: “истина” или “ложь” byte 8‑разрядный целочисленный без знака char Символьный decimal Десятичный (для финансовых расчетов) double С плавающей точкой двойной точности float С плавающей точкой одинарной точности int Целочисленный long Длинный целочисленный sbyte 8‑разрядный целочисленный со знаком short Короткий целочисленный uint Целочисленный без знака ulong Длинный целочисленный без знака ushort Короткий целочисленный без знака В C# строго определены пределы и характер действия каждого типа значения. Исходя из требований к переносимости программ, C# не допускает в этом отношении никаких компромиссов. Например, тип int должен быть одинаковым во всех средах выполнения. Но в этом случае отпадает необходимость переписывать код для конкретной платформы. И хотя строгое определение размерности типов значений может стать причиной незначительного падения производительности в некоторых средах, эта мера необходима для достижения переносимости программ. ПРИМЕЧАНИЕ Помимо простыхтипов, в C# определены еще три категории типов значений: перечисления, структуры и обнуляемые типы. Все они рассматриваются далее в этой книге. Целочисленные типы В C# определены девять целочисленных типов: char, byte, sbyte, short, ushort, int, uint, long и ulong. Но тип char применяется, главным образом, для представления символов и поэтому рассматривается далее в этой главе. Остальные восемь целочисленных типов предназначены для числовых расчетов. Ниже представлены их диапазон представления чисел и разрядность в битах. Тип Разрядность в битах Диапазон представления чисел byte 8 0‑255 sbyte 8 ‑128‑127 short 16 ‑32 768‑32 767 ushort 16 0‑65 535 int 32 ‑2 147 483 648‑2 147 483 647 uint 32 0‑4 294 967 295 long 64 ‑9 223 372 036 854 775 808‑9 223 372 036 854 775 807 ulong 64 0‑18 446 744 073 709 551 615 Как следует из приведенной выше таблицы, в C# определены оба варианта различных целочисленных типов: со знаком и без знака. Целочисленные типы со знаком отличаются от аналогичных типов без знака способом интерпретации старшего разряда целого числа. Так, если в программе указано целочисленное значение со знаком, то компилятор C# сгенерирует код, в котором старший разряд целого числа используется в качестве флага знака. Число считается положительным, если флаг знака равен О, и отрицательным, если он равен 1. Отрицательные числа практически всегда представляются методом дополнения до двух, в соответствии с которым все двоичные разряды отрицательного числа сначала инвертируются, а затем к этому числу добавляется 1. Целочисленные типы со знаком имеют большое значение для очень многих алгоритмов, но по абсолютной величине они наполовину меньше своих аналогов без знака. Вот как, например, выглядит число 32 767 типа short в двоичном представлении. 0111111111111111 Если установить старший разряд этого числа равным 1, чтобы получить значение со знаком, то оно будет интерпретировано как ‑1, принимая во внимание формат дополнения до двух. Но если объявить его как значение типа ushort, то после установки в 1 старшего разряда оно станет равным 65 535. Вероятно, самым распространенным в программировании целочисленным типом является тип int. Переменные типа int нередко используются для управления циклами, индексирования массивов и математических расчетов общего назначения. Когда же требуется целочисленное значение с большим диапазоном представления чисел, чем у типа int, то для этой цели имеется целый ряд других целочисленных типов. Так, если значение нужно сохранить без знака, то для него можно выбрать тип uint, для больших значений со знаком – тип long, а для больших значений без знака – тип ulong. В качестве примера ниже приведена программа, вычисляющая расстояние от Земли до Солнца в дюймах. Для хранения столь большого значения в ней используется переменная типа long. // Вычислить расстояние от Земли до Солнца в дюймах. using System; class Inches { static void Main() { long inches; long miles; miles = 93000000; // 93 000 000 миль до Солнца // 5 280 футов в миле, 12 дюймов в футе, inches = miles * 5280 * 12; Console.WriteLine("Расстояние до Солнца: " + inches + " дюймов."); } } Вот как выглядит результат выполнения этой программы. Расстояние до Солнца: 58 92480000000 дюймов. Очевидно, что этот результат нельзя было бы сохранить в переменной типа int или uint. Самыми мелкими целочисленными типами являются byte и sbyte. Тип byte представляет целые значения без знака в пределах от 0 до 255. Переменные типа byte особенно удобны для обработки исходных двоичных данных, например байтового потока, поступающего от некоторого устройства. А для представления мелких целых значений со знаком служит тип sbyte. Ниже приведен пример программы, в которой переменная типа byte используется для управления циклом, где суммируются числа от 1 до 100. // Использовать тип byte. using System; class Use_byte { static void Main() { byte x; int sum; sum = 0; for(x = 1; x <= 100; x++) sum = sum + x; Console.WriteLine("Сумма чисел от 1 до 100 равна " + sum); } } Результат выполнения этой программы выглядит следующим образом. Сумма чисел от 1 до 100 равна 5050 В приведенном выше примере программы цикл выполняется только от 1 до 100, что не превышает диапазон представления чисел для типа byte, и поэтому для управления этим циклом не требуется переменная более крупного типа. Если же требуется целое значение, большее, чем значение типа byte или sbyte, но меньшее, чем значение типа int или uint, то для него можно выбрать тип short или ushort. Типы для представления чисел с плавающей точкой Типы с плавающей точкой позволяют представлять числа с дробной частью. В C# имеются две разновидности типов данных с плавающей точкой: float и double. Они представляют числовые значения с одинарной и двойной точностью соответственно. Так, разрядность типа float составляет 32 бита, что приближенно соответствует диапазону представления чисел от 5Е‑45 до 3,4Е+38. А разрядность типа double составляет 64 бита, что приближенно соответствует диапазону представления чисел от 5Е‑324 до 1,7Е+308. В программировании на C# чаще применяется тип double, в частности, потому, что во многих математических функциях из библиотеки классов С#, которая одновременно является библиотекой классов для среды .NET Framework, используются числовые значения типа double. Например, метод Sqrt () , определенный в библиотеке классов System. Math, возвращает значение типа double, которое представляет собой квадратный корень из аргумента типа double, передаваемого данному методу. В приведенном ниже примере программы метод Sqrt () используется для вычисления радиуса окружности по площади круга. // Определить радиус окружности по площади круга. using System; class FindRadius { static void Main() { Double r; Double area; area = 10.0; r = Math.Sqrt(area / 3.1416); Результат выполнения этой программы выглядит следующим образом. Радиус равен 1.78412203012729 В приведенном выше примере программы следует обратить внимание на вызов метода Sqrt (). Как упоминалось выше, метод Sqrt () относится к классу Math, поэтому в его*вызове имя Math предшествует имени самого метода. Аналогичным образом имя класса Console предшествует имени метода WriteLine () в его вызове. При вызове некоторых, хотя и не всех, стандартных методов обычно указывается имя их класса, как показано в следующем примере. В следующем примере программы демонстрируется применение нескольких тригонометрических функций, которые относятся к классу Math и входят в стандартную библиотеку классов С#. Они также оперируют данными типа double. В этом примере на экран выводятся значения синуса, косинуса и тангенса угла, измеряемого в пределах от 0,1 до 1,0 радиана. // Продемонстрировать применение тригонометрических функций. using System; class Trigonometry { static void Main() { Double theta; // угол в радианах „ for(theta = 0.1; theta <= 1.0; theta = theta +0.1) { Console.WriteLine("Синус угла " + theta + " i равен " + Math.Sin(theta)); Console.WriteLine("Косинус угла " + theta + " равен " + Math.Cos(theta)); Console.WriteLine("Тангенс угла " + theta + " равен " + Math.Tan(theta)); Console.WriteLine (); } } } Ниже приведена лишь часть результата выполнения данной программы. Синус угла 0.1 равен 0.0998334166468282 Косинус угла 0.1 равен 0.995004165278026 Тангенс угла 0.1 равен 0.100334672085451 Синус угла 0.2 равен 0.198 6693307 95061 Косинус угла 0.2 равен 0.980066577841242 Тангенс угла 0.2 равен 0.202710035508673 Синус угла 0.3 равен 0.2 9552020666134 Косинус угла 0.3 равен 0.955336489125606 Тангенс угла 0.3 равен 0.309336249609623 Для вычисления синуса, косинуса и тангенса угла в приведенном выше примере были использованы стандартные методы Math. Sin () , Math. Cos () и Math. Tan () . Как и метод Math . Sqrt (), эти тригонометрические методы вызываются с аргументом типа double и возвращают результат того же типа. Вычисляемые углы должны быть указаны в радианах. Десятичный тип данных Вероятно, самым интересным среди всех числовых типов данных в C# является тип decimal, который предназначен для применения в финансовых расчетах. Этот тип имеет разрядность 128 бит для представления числовых значений в пределах от 1Е‑28 до 7,9Е+28. Вам, вероятно, известно, что для обычных арифметических вычислений с плавающей точкой характерны ошибки округления десятичных значений. Эти ошибки исключаются при использовании типа decimal, который позволяет представить числа с точностью до 28 (а иногда и 29) десятичных разрядов. Благодаря тому что этот тип данных способен представлять десятичные значения без ошибок округления, он особенно удобен для расчетов, связанных с финансами. Ниже приведен пример программы, в которой тип decimal используется в конкретном финансовом расчете. В этой программе цена со скидкой рассчитывается на основании исходной цены и скидки в процентах. // Использовать тип decimal для расчета скидки. using System; class UseDecimal { static void Main() { decimal price; decimal discount; decimal discounted_price; // Рассчитать цену со скидкой, price = 19.95m; discount = 0.15m; // норма скидки составляет 15% discounted_price = price ‑ ( price * discount); Console.WriteLine("Цена со скидкой: $" + discounted_price); } } Результат выполнения этой программы выглядит следующим образом. Цена со скидкой: $16.9575 Обратите внимание на то, что значения констант типа decimal в приведенном выше примере программы указываются с суффиксом т. Дело в том, что без суффикса m эти значения интерпретировались бы как стандартные константы с плавающей точкой, которые несовместимы с типом данных decimal. Тем не менее переменной типа decimal можно присвоить целое значение без суффикса т, например 10. (Подробнее о числовых константах речь пойдет далее в этой‘главе.) Рассмотрим еще один пример применения типа decimal. В этом примере рассчитывается будущая стоимость капиталовложений с фиксированной нормой прибыли в течение ряда лет. /* Применить тип decimal для расчета будущей стоимости капиталовложений. */ using System; class FutVal { static void Main() { decimal amount; decimal rate_of_return; int years, i; amount = 1000.0M; rate_of_return = 0.07M; years = 10; Console.WriteLine("Первоначальные капиталовложения: $" + amount); Console.WriteLine("Норма прибыли: " + rate_of_return); Console.WriteLine("В течение " + years + " лет"); for(i =0; i < years; i++) amount = amount + (amount * rate_of_return); Console.WriteLine("Будущая стоимость равна $" + amount); } } Вот как выглядит результат выполнения этой программы. Первоначальные капиталовложения: $1000 Норма прибыли: 0.07 В течение 10 лет Будущая стоимость равна $1967.151357289565322490000 Обратите внимание на то, что результат выполнения приведенной выше программы представлен с точностью ДО целого ряда десятичных разрядов, т.е. с явным избытком по сравнению с тем, что обычно требуется! Далее в этой главе будет показано, как подобный результат приводится к более "привлекательному" виду. Символы В C# символы представлены не 8‑разрядным кодом, как во многих других языках программирования, например C++, а 16‑разрядным кодом, который называется уникодом (Unicode). В уникоде набор символов представлен настолько широко, что он охватывает символы практически из всех естественных языков на свете. Если для многих естественных языков, в том числе английского, французского и немецкого, характерны относительно небольшие алфавиты, то в ряде других языков, например китайском, употребляются довольно обширные наборы символов, которые нельзя представить 8‑разрядным кодом. Для преодоления этого ограничения в C# определен тип char, представляющий 16‑разрядные значения без знака в пределах от 0 до 65 535. При этом стандартный набор символов в 8‑разрядном коде ASCII является подмножеством уникода в пределах от 0 до 127. Следовательно, символы в коде ASCII по‑прежнему остаются действительными в С#. |