Типы данных и операции

Типы данных языка Pascal

Компиляторы языка Pascal требуют, чтобы сведения об объеме памяти, необходимой для работы программы, были предоставлены до начала ее работы. Для этого в разделе описания переменных ( var ) нужно перечислить все переменные, используемые в программе. Кроме того, необходимо также сообщить компилятору, сколько памяти каждая из этих переменных будет занимать. А еще было бы неплохо заранее условиться о различных операциях, применимых к тем или иным переменным...

Все это можно сообщить программе, просто указав тип будущей переменной. Имея информацию о типе переменной, компилятор "понимает", сколько байт необходимо отвести под нее, какие действия с ней можно производить и в каких конструкциях она может участвовать.

Для удобства программистов в языке Pascal существует множество стандартных типов данных и плюс к тому возможность создавать новые типы.

Конструируя новые типы данных на основе уже имеющихся (стандартных или опять-таки определенных самим программистом), нужно помнить, что любое здание должно строиться на хорошем фундаменте. Поэтому сейчас мы и поговорим об этом "фундаменте".

На основании базовых типов данных строятся все остальные типы языка Pascal, которые так и называются: конструируемые.

Разделение на базовые и конструируемые типы данных в языке Pascal показано в таблице:

boolean

char

shortint 
byte
integer
word
longint

real
single
double
extended
comp

pointer

week = (su, mo, tu,
we, th, fr,sa);

^<тип>

budni = mo..fr;

text
file

Типы данных, конструируемые программистом, описываются в разделе type по следующему шаблону:

type <имя_типа> = <описание_типа>;

Например:

type lat_bukvy = 'a'..'z','A'..'Z';

Базовые типы данных являются стандартными, поэтому нет нужды описывать их в разделе type. Однако при желании это тоже можно сделать, например, дав длинным определениям короткие имена. Скажем, введя новый тип данных

type int = integer;

можно немного сократить текст программы.

Стандартные конструируемые типы также можно не описывать в разделе type. Однако в некоторых случаях это все равно приходится делать из-за требований синтаксиса. Например, в списке параметров процедур или функций конструкторы типов использовать нельзя (см. лекцию 8).

Порядковые типы данных

Среди базовых типов данных особо выделяются порядковые типы. Такое название можно обосновать двояко:

1. Каждому элементу порядкового типа может быть сопоставлен уникальный (порядковый) номер. Нумерация значений начинается с нуля. Исключение - типы данных shortint, integer и longint. Их нумерация совпадает со значениями элементов.
2. Кроме того, на элементах любого порядкового типа определен порядок (в математическом смысле этого слова), который напрямую зависит от нумерации. Таким образом, для любых двух элементов порядкового типа можно точно сказать, который из них меньше, а который - больше^{2Математический порядок определен и на вещественных числах. Однако в программировании вещественные типы данных противопоставлены порядковым: возможность нумерации доминирует над возможностью упорядочивания.}.

Стандартные подпрограммы, обрабатывающие порядковые типы данных

Только для величин порядковых типов определены следующие функции и процедуры:

1. Функция ord(x) возвращает порядковый номер значения переменной x (относительно того типа, к которому принадлежит переменная х).
2. Функция pred(x) возвращает значение, предшествующее х (к первому элементу типа неприменима).
3. Функция succ(x) возвращает значение, следующее за х (к последнему элементу типа неприменима).
4. Процедура inc(x) возвращает значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+1).
5. Процедура inc(x,k) возвращает k-е значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+k).
6. Процедура dec(x) возвращает значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-1).
7. Процедура dec(x,k) возвращает k-e значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-k).

На первый взгляд кажется, будто результат применения процедуры inc(x) полностью совпадает с результатом применения функции succ(x). Однако разница между ними проявляется на границах допустимого диапазона. Функция succ(x) неприменима к максимальному элементу типа, а вот процедура inc(x) не выдаст никакой ошибки, но, действуя по правилам машинного сложения, прибавит очередную единицу к номеру элемента. Номер, конечно же, выйдет за пределы диапазона и за счет усечения превратится в номер минимального значения диапазона. Получается, что процедуры inc() и dec() воспринимают любой порядковый тип словно бы "замкнутым в кольцо": сразу после последнего вновь идет первое значение.

Поясним все сказанное на примере. Для типа данных

type sixteen = 0..15;

попытка прибавить 1 к числу 15 приведет к следующему результату:

+	1	1	1	1
				1
1	0	0	0	0

Начальная единица будет отсечена, и потому получится, что inc(15)=0.

Аналогичная ситуация на нижней границе допустимого диапазона произвольного порядкового типа данных наблюдается для процедуры dec(x) и функции pred(x):

dec(min_element)= max_element

Типы данных, относящиеся к порядковым

Опишем теперь порядковые типы данных более подробно.

1. Логический тип boolean имеет два значения: false и true, и для них выполняются следующие равенства:

   ord(false)=0, ord(true)=1, false<true, 
   	pred(true)=false, succ(false)=true,
   	inc(true)=false, inc(false)=true,
   	dec(true)=false, dec(false)=true.
2. В символьный тип char входит 256 символов расширенной таблицы ASCII (например, 'a', 'b', 'я', '7', '#'). Номер символа, возвращаемый функцией ord(), совпадает с номером этого символа в таблице ASCII.
3. Целочисленные типы данных сведем в таблицу:

   Тип данных	Количество		Диапазон
   	байтов	битов
   shortint byte integer word longint	1 1 2 2 4	8 8 16 16 32	-128..127 0..255 -32768..32767 0..65535 -2147483648..2147483647	-27..27-1 0..28-1 -215..215-1 0..216-1 -231..231-1
4. Перечисляемые^{3Не путать с перечислимыми, то есть порядковыми.} типы данных задаются в разделе type явным перечислением их элементов. Например:

   type week =(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat)
               0   1  2   3   4   5  6

   Напомним, что для этого типа данных:

   inc(sat) = sun, dec(sun) = sat.
5. Интервальные типы данных задаются только границами своего диапазона. Например:

   type month = 1..12; 
   		budni = mon..fri;
6. Программист может создавать и собственные типы данных, являющиеся комбинацией нескольких стандартных типов. Например:

   type valid_for_identifiers = 'a'..'z','A'..'Z','_','0'..'9';

Этот тип состоит из объединения нескольких интервалов, причем в данном случае изменен порядок латинских букв: если в стандартном типе char 'A' < 'a', то здесь, наоборот, 'a' < 'A'. Для величин этого типа выполняются следующие равенства:

inc('z')='A'; dec('0')='_', pred('9')='8'; ord('b')= 2.

Вещественные типы данных

Напомним, что эти типы данных являются арифметическими, но не порядковыми.

single
real
double
extended
comp

4
6
8
10
8

1.5*10-45..3.4*1038
2.9*10-39..1.7*1038
5.0*10-324..1.7*10308
3.4*10-4932..1.1*104932
-263+1..263-1

Конструируемые типы данных

Эти типы данных (вместе с определенными для них операциями) мы будем рассматривать далее на протяжении нескольких лекций:

Лекция 3. Массивы

Лекция 5. Строки и множества

Лекции 6 и 7. Файлы

Лекция 7. Записи

Лекция 8. Процедурный тип данных

Лекция 10. Указатели