Хранение данных в программе: типы данных

Когда ты начинаешь изучать новый язык программирования, одной из первых вещей, которую ты должны вызубрить, являются типы данных языка. Практически каждая программа управляет данными, и для правильного управления этими данными ты должен полностью понимать доступные типы. Ошибки неправильного использования типа данных занимают второе место по сравнению с синтаксическими ошибками, но они намного сложнее. Компилятор может отлавливать синтаксические ошибки и некоторые ошибки неправильного приведения типа данных, но большинство ошибок возникают уже во время работы программы и часто только при использовании определённых типов данных. Такие прерывистые ошибки трудно найти и их трудно исправить. Знание вида, размера и ограничений данных поможет свести такие ошибки к минимуму.

Иерархия типов данных

У FreeBASIC есть все стандартные числовые типы данных, которые ты ожидаешь для базового компилятора, а также указатели, которые обычно ты найдёшь только в языках низкого уровня, таких как Си.

Типы данных
│
├───простые
│   │
│   ├───целочисленные
│   │   │
│   │   ├───знаковые
│   │   │
│   │   └───беззнаковые
│   │
│   ├───дробные (вещественные)
│   │
│   ├───логический
│   │
│   ├───указатели
│   │
│   └───ссылки
│
└───сложные
    │
    ├───перечисления
    │
    ├───массивы
    │
    ├───строки
    │
    ├───структуры
    │
    └───объединения

В данном уроке мы будем изучать простые типы данных.

Целочисленные типы данных

Основные типы данных: Byte, Short, Long, LongInt, Integer. К ним может добавляться приставка U, превращающая их в беззнаковый тип: UByte, UShort, ULong, ULongInt, UInteger.

Знаковые целые

Знаковые целые могут хранить в себе отрицательные значения, положительные значения и 0.

Диапазон хранимых значений для типа Integer зависит от битности платформы: на 32‐битной платформе такой же как у Long, на 64‐битной такой же как у LongInt.

Беззнаковые целые

Беззнаковое целые могут хранить в себе положительные значения и 0.

Диапазон хранимых значений для типа UInteger зависит от битности платформы: на 32‐битной платформе такой же как у ULong, на 64‐битной такой же как у ULongInt.

Дробные типы

Типы данных с плавающей запятой, Single и Double могут хранить в себе дробные числа. Такие числа подвержены ошибкам округления, которые накапливаются при длительных вычислениях. Очень плохая идея использовать такие числа для хранения денежных сумм.

Логический тип

Этот тип данных может принимать только два значения: истину True или ложь False. Технически представляет из себя целое число, все биты которого либо сброшены в 0, либо установлены в 1.

Из‐за того, что Boolean можно трактовать как знаковое число, вытекает интересное наблюдение. Если считать, что False — это 00000000, тогда истина True определяется как отрицание лжи. Отрицание нуля — это обращение всех бит числа на противоположное значение, то есть в 11111111. Знаковое число со всеми установленными битами — это -1. Следовательно, False равна нулю, а True — минус единице.

Указатель

Технически представляет из себя беззнаковое целое число, но на практике с указателем работают не как с числом, а как с особым типом данных, в котором хранится адрес памяти. Размер указателя зависит от платформы: на 32‐битной платформе такой же как у ULong, на 64‐битной такой же как у ULongInt, однако существуют и экзотические платформы, где это не так.

Какой тип данных выбрать

Эмпирическое правило таково: использовать самый большой тип данных, который необходим для хранения ожидаемого диапазона значений. Это может показаться очевидным, но многие программы терпят неудачу, потому что программист не полностью понял диапазон данных в своей программе. Когда ты создаёшь программу, ты должен отображать не только логику программы, но и данные, связанные с каждым блоком логики. Когда ты наберёшь данные загодя, ты с меньшей вероятностью столкнёшься с ошибками типа данных. Например, если ты работаешь с кодами ASCII, которые варьируются от 0 до 255, то UByte будет хорошим выбором, так как диапазон UByte совпадает с диапазоном кодов ASCII, и ты используешь только 1 байт памяти.

Однако есть ещё одно соображение: «естественный» размер данных компьютера. В 32‐битной системе размер естественных данных составляет 4 байта или Integer. Это означает, что компьютер оптимизирован для обработки Integer и делает это более эффективно, даже если ты «теряешь» 3 байта памяти, используя Integer для кода ASCII.

В большинстве случаев Integer является хорошим универсальным выбором для целочисленных данных. Диапазон довольно велик, он обрабатывает как отрицательные, так и положительные числа, и тебе выгодно использовать естественный тип данных компьютера. Для данных с плавающей запятой Double является хорошим выбором, поскольку, как и Integer, он имеет хороший диапазон значений и лучшую точность, чем Single. Это только предложения; какой тип данных ты в конечном итоге используешь, будет определяться потребностями твоей программы.