И.Г. Головин, И.А. Волкова - Языки и методы программирования, страница 10

далее). Обратим внимание, что равенство задается символами«==», так как символ «=» занят операцией присваивания (эти опера­ции могут смешиваться в выражениях, поэтому необходимо различатьих лексически).Кроме перечисленных операций существуют операции с побоч­ным эффектом (изменяющие операнд и вычисляющие значение):• префиксный инкремент ++х (увеличение на единицу, возвращаетсяновое значение х);• постфиксный инкремент х++ (увеличение на единицу, возвраща­ется старое значение х);• префиксный декремент —х (уменьшение на единицу, возвраща­ется новое значение х);• постфиксный декремент х— (уменьшение на единицу, возвраща­ется старое значение х);Присваивание также является операцией:v = е44Эта операция вычисляет значение выражения е и присваиваетего правой части v. Если типы v и е различные, то транслятор либовставляет неявное преобразование к типу правой части v, либовыдает сообщение об ошибке (если язык запрещает такое преоб­разование).

Присвоенное значение будет значением операции при­сваивания. Ассоциативность операции присваивания справа налево,в отличие от операций, приведенных ранее.Для двуместных операций (таких, как сложение, сдвиги и томуподобных) определена комбинированная операция присваивания,например:v += еКак и обычное присваивание, эта операция вычисляет значение е(возможно с приведением типа), а затем увеличивает значение v навычисленное значение. Новое значение v будет значением комби­нированной операции.Возникает следующий вопрос: есть ли в этих языках операторприсваивания? Непосредственно такого понятия нет (так как при­сваивание — это операция, а не оператор).

Однако в этих языкахесть понятие «оператор-выражение». Оператор-выражение — этолюбое корректное выражение, после которого поставлена точкас запятой:ехрг ;Поэтому в роли оператора присваивания выступает, напримерследующая конструкция:i = х + у;Конечно, присваивание может случиться и в других контекстах.Вещественные типы данныхВещественные типы данных служат для представления числовыхдробных значений.Большинство языков использует для хранения таких чисел форматс плавающей точкой и основанием 2. Значение числа представляетсяв виде(_l)s * м*2Ргде S — бит знака (0 соответствует «+», а 1 — «-»); м — нормализо­ванная мантисса (1 <= м < 2); р — порядок.За счет нормализованное™ мантиссы число всегда представляетсяединственным образом (заметим, что нормализованность мантиссыозначает, что старший ее бит всегда 1, поэтому эту единицу хранитьне надо, т.е.

она подразумевается).45Языки C++, C# и Java содержат два плавающих типа: f l o a tИ double.Как и для целых типов, язык C++ не фиксирует конкретный фор­мат представления чисел, можно только сказать, чтоs i z e o f (float) <= s i z e o f (d o u b le)Языки C# и Java поддерживают один и тот же формат представле­ния чисел, который определяется международным стандартом IEEE754 [36]. Этот стандарт определяет базовые форматы представленияплавающих чисел и правила выполнения арифметических операцийнад ними. Несмотря на добровольный характер этого стандарта прак­тически все современные архитектуры (в том числе архитектуры х86и JVM) поддерживают его требования. Краткое описание стандартаможно найти в приложении к [29].

В языке Java (и спецификацииJVM) форматы плавающих типов и операции с плавающими типамиполностью соответствуют стандарту.Стандарт IEEE-754 определяет два базовых формата чисел с пла­вающей точкой: с одинарной (32 бит) и двойной (64 бит) точностью.Формату одинарной точности соответствует тип flo a t, а форматудвойной точности — dou b le.В формате одинарной точности один бит занимает знак, 23 бит —мантисса, 8 бит — порядок.

В формате двойной точности мантиссазанимает 52 бит, порядок — 11 бит.Два значения порядка (максимальное и минимальное) использу­ются для представления специальных значений.Легко вычислить минимальное (по абсолютной величине) и м ак­симальное значения типа float (учитывая, что старший бит мантиссывсегда 1, и он не хранится):MAX_FLOAT= (1-2“24)*2127; MIN_FLOAT=l/2*2 2'126Аналогичные значения можно вычислить для двойной точности.Самое важное, что следует помнить про плавающие типы, этото, что арифметические вычисления над ними неточные, и ошибкавычислений является относительной.

Так, для типа flo a t точностьсложения составляет 2~23, если операнды находятся между 1 и 2, од­нако для операндов порядка 224 точность уже порядка 1.Следовательно, задачи с большим объемом вычислений с плаваю­щей точкой требуют применения специальных алгоритмов, устойчи­вых к погрешностям вычислений и входных данных.Однако некоторые приложения требуют вычислений с фикси­рованной точностью, которая не зависит от абсолютной величиныоперандов (типичный пример — финансовые вычисления).

Эти вы­числения требуют представления дробных чисел с фиксированнымчислом знаков в дробной части.Типы данных с таким представлением называются фиксирован­ными.46Языки C++ и Java не содержат в базисе таких типов. Их приходитсямоделировать с помощью механизма классов.Язык C# содержит специальный тип d e c im a l, который служитдля фиксированного представления чисел с дробной частью (такжеон может представлять целочисленные значения, не представимыецелыми типами). Размер значений типа d e c im a l 128 бит. В ниххранятся бит знака S , коэффициент с (0 < с < 296) и масштаб е(О <= е <= 2 8).

Значение определяется формулой(-1)3 * с * 1(ГеТаким образом, минимальное (по абсолютной величине) значениесоставляет 10“29, а максимальное — приблизительно 7 .9 * 1028.Точность представления 28-29 десятичных цифр.Такой тип подходит и для финансовых расчетов, и для ряда другихприложений, требующих абсолютной погрешности в вычислениях.Операции над вещественными числами включают в себя базовыйарифметический набор (сложение, вычитание, умножение и деление),а также операции сравнения (при этом надо помнить, что в силупогрешностей вычислений операция сравнения на равенство можетдавать неожиданные результаты).Символьные типы данныхСимвольные типы данных служат для следующих представле­ний:• символов (литер) алфавитов естественных языков;• символов, управляющих работой устройств ввода-вывода (напри­мер, символов перехода на новую строку, табуляции и т.п.);• специальных символов (валютного знака).Каждый символ имеет свое название (например, «возврат карет­ки», «маленькая кириллическая буква я», «знак копирайта»).

Сим­вольные типы основаны на понятии множества символов (characterset).М нож ество символов определяет, во-первых, набор символов,а во-вторых, кодировку этого набора — отображение набора на диа­пазон целых чисел. Значения символьного типа — это и есть значенияиз этого диапазона.Таким образом, символы могут представляться целым типомданных, что и было принято в ряде языков программирования.Например, в языке С целый тип char использовался для представ­ления символов. «По наследству» такое представление перешло и вязык C++. Однако отсутствие специального типа для представлениясимволов снижает надежность программ, обрабатывающих текстовуюинформацию (а удельный вес таких программ в индустрии програм­мирования постоянно возрастает).47В самом деле, если применение арифметических операций на­подобие вычитания кода одного символа из кода другого символаили сложения кода символа с константой вполне допустимо, топеремножение, деление кодов и тому подобные операции, вполнедопустимые для целых типов, бессмысленны (а значит, ошибочны)для символьных типов.

Поэтому современные языки программи­рования определяют отдельный символьный тип, несовместимыйс целыми типами (хотя значения этого типа, конечно, представляютсобой целые числа).С символьными типами связана проблема представления произ­вольных множеств символов.

Ранние языки программирования (каки виртуальные архитектуры, на которых они основывались) исполь­зовали однобайтовые множества символов. В этих множествах числоразличных символов не превосходило двух с небольшим сотен (а прииспользовании только английского алфавита хватало и 127 различныхсимволов), поэтому для представления символа хватало одного байта(вспомним, что размер типа c h a r в языке С один байт).Однобайтовые множества символов породили ряд проблем.Первая проблема состояла в невозможности представления объ­емных иероглифических алфавитов (китайского, японского и др.).Вторая проблема заключалась в том, что однобайтовое множе­ство по отдельности покрывает небольшое множество алфавитов.Исторически сложилось так, что почти каждое множество символовсодержит общий для всех набор, включающий в себя управляющиесимволы, символы английского алфавита, цифры, знаки препинанияи т.

п. Коды символов из этого набора соответствуют американскомустандарту ASCII-7 и принимают значения в диапазоне от 0 до 127.Остальные 128 символов в однобайтовой кодировке заполняютсясимволами других алфавитов. Очевидно, что даже европейские алфа­виты предоставляют существенно больший набор символов. Поэтомупришлось разрабатывать множества символов отдельно для западно­европейских языков, кириллицы, турецкого, арабского, греческогои других языков. Можно представить, какие проблемы возникалипри создании программ, одновременно обрабатывающих тексты наразных языках (например, на русском, французском и турецком).Третьей проблемой стало обилие кодировок даже для одного ал­фавита (для русского набора символов в настоящее время широкоиспользуются по меньшей мере четыре однобайтовые кодировки).Ситуация изменилась после появления в 1991 г.

универсальногомножества символов UNICODE, содержащего символы почти всехреально используемых алфавитов. Символов достаточно много (ты­сячи), поэтому каждый из них кодируется двухбайтовым числом беззнака (промежуток от 0 до 65 535). Для каждого алфавита выделенсвой диапазон символов, например, кириллица находится в про­межутке от 1040 (большая буква А) до 1298 (буква JJ — большаябуква J1 с крючком).48Почти все язы ки, появивш иеся после 1991 г., использую тUNICODE.Тип c h a r в языках Java и C# тоже использует это множество сим­волов. Множество операций над типом включает в себя операциисравнения (в соответствии с кодировкой UNICODE), присваиванияи операцию «+» сцепления со строкой. Например, строка s получитзначение " l i n e 1" в следующем фрагменте:c h a r с = 11 ' ;s t r i n g s = " l i n e " + с;Значения типа c h a r могут неявно приводиться к целым типамданных, если это безопасно (например, могут приводиться к i n t ,и не могут приводиться к b y te ), поэтому в следующем фрагментеоперация «+» обозначает операцию сложения целых чисел:ch ar с = ' х ';i n t к = х + 1; / / то же самое, что и ( i n t ) x + 1Обратная операция преобразования (приведение целых значенийк символьному типу) допустима только явно:s b y te b = -1 ;ch ar с = (c h a r)b ;При этом корректность преобразования в языке C# контролиру­ется при включении операции в checked-блок.В языке C++, как уже говорилось, символьные типы рассматри­ваются как целочисленные.