Стивен Прата - Язык программирования C. Лекции и упражнения (6-е изд.) 2015

Для человека различие между целыми числами и числами с плавающей запятой отражено в способе их написания. Для компьютера это различие проявляется в способе, которым они хранятся в памяти. Давайте взглянем по очереди на оба класса данных.

Целые числа

Целое число — это число без дробной части. В языке С целое число никогда не записывается с десятичной точкой, например, 2, -23 и 2456. Числа наподобие 3.14, 0.22 и 2.000 целыми не являются. Целые числа хранятся в двоичной форме. Например, целое число 7 записывается в двоичной форме как 111. Следовательно, чтобы сохранить это число в 8-битном байте, нужно просто установить первые 5 битов в 0, а последние три бита — в 1 (рис. 3.2).

Данные в языке С

Числа с плавающей запятой

Число с плавающей запятой более или менее соответствует тому, что математики называют вещественным числам. К вещественным числам относятся числа, находящиеся в промежутках между целыми числами. Примерами чисел с плавающей запятой могут служить 2.75, 3.16Е7, 7.00 и 2е-8. Обратите внимание, что добавление десятичной точки превращает целое число в число с плавающей запятой. Таким образом, 7 имеет целочисленный тип, но 7.00 — тип с плавающей запятой. Очевидно, что существует более одной формы записи числа с плавающей запятой. Более подробно экспоненциальную форму записи чисел мы обсудим позже, но если кратко, то запись 3.16Е7 означает, что число 3.16 необходимо умножить на 10 7, т.е. на число, состоящее из единицы с последующими семью нулями. Число 7 называется порядкам числа 10.

Ключевым моментом здесь является то, что схема, используемая для хранения числа с плавающей запятой, отличается от схемы, которая применяется для хранения целого числа. Число с плавающей запятой разделяется на дробную часть и порядок, которые хранятся отдельно. Таким образом, 7.00 будет храниться в памяти не в том виде, в каком хранится целое число 7, хотя оба они имеют одно и то же значение. Десятичным аналогом записи 7.00 может быть 0.7Е1. Здесь 0.7 — дробная часть числа, а 1 — порядок. На рис. 3.3 показан еще один пример хранения числа с плавающей запятой. Разумеется, для хранения компьютер использует двоичные числа и степени 2, а не степени 10. Дополнительный материал по этой теме вы найдете в главе 15. А теперь сосредоточим внимание на практических различиях.

• Целое число не имеет дробной части; число с плавающей запятой может иметь дробную часть.

• Диапазон допустимых значений у чисел с плавающей запятой гораздо шире диапазона допустимых значений у целых чисел. Загляните в табл. 3.3, приведенную ближе к концу главы.

• При выполнении некоторых арифметических операций с плавающей запятой, таких как вычитание одного большого числа из другого, возможна значительная потеря точности.

• Поскольку в любом диапазоне чисел имеется бесконечное количество вещественных чисел, например, в диапазоне между 1.0 и 2.0, применяемые в компьютере числа с плавающей запятой не могут представить все числа этого диапазона. Числа с плавающей запятой часто являются приближениями настоящих значений. Например, 7.0 может быть сохранено как значение с плавающей запятой 6.99999 (вопросы точности более подробно рассматриваются позже).

• Раньше операции над числами с плавающей запятой выполнялись значительно медленнее операций над целыми числами. Однако многие современные ЦП содержат процессоры с плавающей запятой, которые сводят на нет эту проблему.

84 Глава 3

Рис. 3.3. Хранение числа Pi в формате числа с плавающей запятой (десятичная версия)

Базовые типы данных языка с

Давайте взглянем на особенности базовых типов данных, используемых в языке С. Для каждого типа мы покажем, как объявлять переменные и представлять константы с фиксированными значениями наподобие 5 или 2.78, а также продемонстрируем типичные случаи их применения. Некоторые старые компиляторы С поддерживают не все эти типы данных, поэтому выясните в документации, какие типы данных доступны в компиляторе.

ТИП int

Язык С предлагает множество целочисленных типов, и вы, скорее всего, хотите знать, почему одного типа оказалось не достаточно. Дело в том, что язык С предоставляет программисту возможность сопоставления типа с конкретным случаем использования. В частности, целочисленные типы С варьируются в диапазонах допустимых значений и в возможности применения отрицательных чисел. Тип int является базовым выбором, но если вам потребуются другие варианты, удовлетворяющие требованиям определенной задачи или компьютера, то они также доступны.