Встроенные типы данных

Обычно в состав встроенных типов данных включаются такие типы, операции над значениями которых напрямую или, по крайней мере, достаточно эффективно поддерживаются командами компьютеров. В современных компьютерах к таким "машинным" типам относятся целые числа разного размера (от одного до восьми байт), булевские значения (поддерживаемые обычно за счет наличия признаков условной передачи управления) и числа с плавающей точкой одинарной и двойной точности (обычно четыре и восемь байт соответственно). В более ранних компьютерах часто поддерживалась десятичная арифметика с фиксированной точкой (например, в мейнфреймах компании IBM и супер-миникомпьютерах компании Digital), но в настоящее время прямая аппаратная поддержка такой арифметики отсутствует практически во всех распространенных процессорах.

В соответствии с этим, в традиционный набор встроенных типов обычно входят следующие (мы будем говорить про размеры внутреннего представления значений этих типов, хотя в спецификациях языков такая информация, как правило, отсутствует):

Тип CHARACTER (или CHAR) в разных языках - это

либо набор печатных символов из алфавита, зафиксированного в описании языка (для большинства языков англоязычного происхождения этот алфавит соответствует кодовому набору ASCII);
либо произвольная комбинация нулей и единиц, размещаемых в одном байте.

В первой интерпретации (свойственной языкам линии Паскаль) для значений типа CHAR определены только операции сравнения в соответствии с принятым алфавитом. Например, при использовании ASCII выполняются соотношения 0 < 1 < ...< 9 < A < B < ...< Z < a < b < ...< z; известно, что если значение переменной x удовлетворяет условию 0 <= x <= 9, то это значение - цифра; если A <= x <= Z, то значение x - прописная буква; если a <= x <= z, то значение x - строчная буква и т.д. При использовании этой интерпретации арифметические операции над символьными значениями не допускаются.

Во второй интерпретации (свойственной языкам линии Си) литеральными константами типа CHAR по-прежнему могут быть печатные символы из принятого в языке алфавита, но возможно использование и числовых констант, задающих желаемое содержимое байта.
В этом случае, как правило, над значениями типа CHAR возможно выполнение не только операций сравнения, но и операций целочисленной арифметики. Наконец, в некоторых языках явно различают тип CHAR как чисто символьный тип и тип сверхмалых целых (TINY INTEGER) как тип целых чисел со значениями, умещающимися в один байт. В современных компьютерах, как правило, поддерживается целочисленная байтовая арифметика, обеспечивающая как первую, так и вторую интерпретацию типа CHAR. Тип BOOLEAN в тех языках, где он явно поддерживается, содержит два значения - TRUE (истина) и FALSE (ложь). Несмотря на то, что для хранения значений этого типа теоретически достаточно одного бита, обычно в реализациях переменные этого типа занимают один байт памяти. Для всех типов данных, для которых определены операции сравнения, определены также и правила, по которым эти операции сравнения вырабатывают булевские значения. Над булевскими значениями возможны операции конъюнкции (& или AND), дизъюнкции (| или OR) и отрицания (~ или NOT), определяемые следующими таблицами истинности:

TRUE AND TRUE = TRUE
TRUE AND FALSE = FALSE
FALSE AND TRUE = FALSE
FALSE AND FALSE = FALSE

TRUE OR TRUE = TRUE
TRUE OR FALSE = TRUE
FALSE OR TRUE = TRUE
FALSE OR FALSE = FALSE

NOT FALSE = TRUE
NOT TRUE = FALSE При работе с булевскими значениями в языках баз данных некоторую проблему вызывает то, что по причине возможности хранения в базе данных неопределенных значений операции сравнения могут вырабатывать не два, а три логических значения: TRUE, FALSE и UNKNOWN. Поэтому в языке SQL-92, например, используется не двухзначная, а трехзначная логика, в результате чего логические операции при их обработке в серверах баз данных определяются расширенными таблицами (мы приводим их с учетом коммутативности двуместных операций):
TRUE AND TRUE = TRUE
TRUE AND FALSE = FALSE
TRUE AND UNKNOWN = UNKNOWN
FALSE AND UNKNOWN = FALSE

TRUE OR TRUE = TRUE
TRUE OR FALSE = TRUE
TRUE OR UNKNOWN = TRUE
FALSE OR UNKNOWN = UNKNOWN

NOT FALSE = TRUE

NOT TRUE = FALSE
NOT UNKNOWN = UNKNOWN Помимо общего возрастания сложности и недостаточной удовлетворительности трехзначной логики для целей работы с базами данных, неприятность состоит в отсутствии поддержки этой логики в языках программирования (как, впрочем, и в отсутствии явной поддержки неопределенных значений). В языках линии Си прямая поддержка булевского типа данных отсутствует, но имеется логическая интерпретация значений целых типов. Значением операции сравнения может быть "0" (FALSE) или "1" (TRUE). Значение целого типа "0" интерпретируется как FALSE, а значения, отличные от нуля, - как TRUE. В остальном все работает как в случае наличия явной поддержки булевского типа. Тип целых чисел в общем случае включает подмножество целых чисел, определяемое числом разрядов, которое используется для внутреннего представления значений. При определении типа целых чисел обычно стремятся к тому, чтобы множество его значений было симметрично относительно нуля (собственно, это стимулируется и стандартными свойствами машинной целочисленной арифметики). Поэтому приходится тратить один бит на значение знака числа и при использовании n бит для внутреннего представления целого соответствующий тип содержит значения в диапазоне от -2(n-1) до 2(n-1). В подавляющем большинстве современных процессоров отрицательные целые числа обычно представляют в дополнительном коде. В языках, ориентированных на 32-разрядные компьютеры, в частности, в стандартных Си и Си++ для рационального использования памяти допускаются модификации целого типа short integer (обычно 16-разрядные), integer (обычно то же самое, что и long integer) и long integer (обычно 32-разрядные), а также байтовые целые (char). При этом поддерживаются автоматические преобразования значений типов меньшего размера к значениям типов большего размера. Пока не очень понятно, какие встроенные целые типы будут зафиксированы в будущем "64-разрядном" стандарте языка Си, но многие компании считают разумным использовать модель под названием LP64, в которой предполагается размер char - 8 бит, размер short integer - 16 бит, размер integer - 32 бита и размер long integer и long long integer - 64 бита. Наряду со знаковыми целыми типами в языках часто поддерживаются беззнаковые целые.

Такие типы в линии языков Паскаль называются CARDINAL, а в линии языков Си именуются путем добавления модификатора unsigned к названию соответствующего целого типа. Таким образом, в последнем случае существуют типы unsigned char, unsigned short integer, unsigned integer и unsigned long integer. Поскольку множество значений типа unsigned в два раза мощнее множества значений соответствующего целого типа, то поддерживается их автоматическое преобразование только к целым типам большего размера. Наконец, для поддержки численных вычислений в языках обычно специфицируется встроенный тип чисел с плавающей точкой с базовым названием REAL или FLOAT. Обычно в описании языков не фиксируется диапазон и точность значений такого типа. Они уточняются в реализации и обычно существенно зависят от особенностей целевого процессора. В языках семейства Си (32-разрядных) специфицированы три разновидности типа чисел с плавающей точкой - float (обычно с размером 16 бит), double float (размером в 32 бит) и long double float (размером 64 бит).

Содержание раздела