ทำไมเราต้องพูดถึงชนิดข้อมูลของตัวแปรใน C

โดยปกติใน C เราต้องบอกคอมพิวเตอร์ถึงชนิดของข้อมูลในการประกาศตัวแปร เช่นในโปรแกรมต่อไปนี้ฉันต้องการพิมพ์ผลรวมของตัวเลขทศนิยมสองตัว X และ Y

#include<stdio.h>
main()
{
  float X=5.2;
  float Y=5.1;
  float Z;
  Z=Y+X;
  printf("%f",Z);

}

ฉันต้องบอกคอมไพเลอร์ถึงชนิดของตัวแปร X

• คอมไพเลอร์ไม่สามารถระบุประเภทของXตัวเองได้หรือไม่

ใช่มันสามารถทำได้ถ้าฉันทำสิ่งนี้:

#define X 5.2

ตอนนี้ฉันสามารถเขียนโปรแกรมโดยไม่บอกคอมไพเลอร์Xว่าเป็น:

#include<stdio.h>
#define X 5.2
main()
{
  float Y=5.1;
  float Z;
  Z=Y+X;
  printf("%f",Z);

}  

ดังนั้นเราจะเห็นว่าภาษา C มีคุณสมบัติบางอย่างที่ใช้ซึ่งสามารถกำหนดประเภทของข้อมูลด้วยตัวเอง ในกรณีของฉันมันกำหนดว่าXเป็นประเภทลอย

• ทำไมเราต้องพูดถึงประเภทของข้อมูลเมื่อเราประกาศบางสิ่งใน main ()? ทำไมถึงไม่สามารถคอมไพเลอร์กำหนดชนิดข้อมูลของตัวแปรในตัวของมันเองเช่นเดียวกับในmain()#define

คุณกำลังเปรียบเทียบการประกาศตัวแปรกับ#defines ซึ่งไม่ถูกต้อง ด้วย a #defineคุณสร้างการแมประหว่างตัวระบุและข้อมูลโค้ดของซอร์สโค้ด ตัวประมวลผลล่วงหน้า C จะแทนที่เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นของตัวระบุนั้นอย่างแท้จริงด้วยข้อมูลโค้ดที่ระบุ การเขียน

#define FOO 40 + 2
int foos = FOO + FOO * FOO;

จบลงด้วยการเป็นสิ่งเดียวกันกับผู้แปล

int foos = 40 + 2 + 40 + 2 * 40 + 2;

คิดว่าเป็นสำเนาและวางอัตโนมัติ

นอกจากนี้ตัวแปรปกติสามารถกำหนดใหม่ได้ในขณะที่แมโครที่สร้างขึ้นด้วย#defineไม่สามารถ (แม้ว่าคุณสามารถ re- #defineit) การแสดงออกFOO = 7จะเป็นข้อผิดพลาดของคอมไพเลอร์เนื่องจากเราไม่สามารถกำหนดให้กับ "ค่า": 40 + 2 = 7ผิดกฎหมาย

แล้วทำไมเราถึงต้องการประเภททั้งหมด เห็นได้ชัดว่าบางภาษากำจัดประเภทนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาษาสคริปต์ อย่างไรก็ตามพวกเขามักจะมีสิ่งที่เรียกว่า "การพิมพ์แบบไดนามิก" โดยที่ตัวแปรไม่มีประเภทคงที่ แต่มีค่า ขณะนี้มีความยืดหยุ่นมากกว่า แต่ก็มีประสิทธิภาพน้อยกว่า C ชอบประสิทธิภาพดังนั้นจึงมีแนวคิดที่ง่ายและมีประสิทธิภาพของตัวแปร:

มีหน่วยความจำที่เรียกว่า "สแต็ค" ตัวแปรโลคัลแต่ละตัวสอดคล้องกับพื้นที่บนสแต็ก ทีนี้คำถามคือพื้นที่นี้ต้องมีกี่ไบต์? ใน C แต่ละประเภทมีขนาดที่กำหนดไว้อย่างดีซึ่งคุณสามารถสืบค้นsizeof(type)ได้ คอมไพเลอร์จำเป็นต้องทราบชนิดของตัวแปรแต่ละตัวเพื่อให้สามารถจองพื้นที่บนสแต็กได้อย่างถูกต้อง

ทำไมค่าคงที่ที่สร้างโดยไม่#defineต้องการคำอธิบายประกอบประเภท? พวกเขาจะไม่ถูกเก็บไว้ในกอง ให้#defineสร้างตัวอย่างซอร์สโค้ดที่สามารถใช้ซ้ำได้ในลักษณะที่สามารถบำรุงรักษาได้มากกว่าการคัดลอกและวาง ตัวอักษรในซอร์สโค้ดเช่น"foo"หรือ42.87ถูกเก็บโดยคอมไพเลอร์ไม่ว่าจะเป็นอินไลน์เป็นคำสั่งพิเศษหรือในส่วนข้อมูลแยกต่างหากของไบนารีผลลัพธ์

อย่างไรก็ตามตัวอักษรมีประเภท char *ตัวอักษรเป็นสตริง 42เป็นintแต่ยังสามารถใช้สำหรับประเภทที่สั้นกว่า (การแปลงให้แคบลง) จะเป็น42.8 doubleหากคุณมีตัวอักษรและต้องการให้มีประเภทที่แตกต่างกัน (เช่นเพื่อให้หรือ) แล้วคุณสามารถใช้คำต่อท้าย - จดหมายหลังจากที่แท้จริงว่าการเปลี่ยนแปลงวิธีการคอมไพเลอร์ที่ถือว่าตัวอักษร ในกรณีที่เราอาจจะพูดหรือ42.8float42unsigned long int42.8f42ul

บางภาษามีการพิมพ์แบบคงที่ใน C แต่คำอธิบายประกอบประเภทเป็นตัวเลือก ตัวอย่างคือ ML, Haskell, Scala, C #, C ++ 11 และ Go มันทำงานอย่างไร มายากล? ไม่สิ่งนี้เรียกว่า "การอนุมานประเภท" ใน C # and Go คอมไพเลอร์มองไปทางด้านขวามือของการมอบหมายและอนุมานประเภทของสิ่งนั้น 42ulนี้ค่อนข้างตรงไปตรงมาถ้าด้านขวามือเป็นตัวอักษรเช่น จากนั้นจะเห็นได้ชัดว่าชนิดของตัวแปรควรเป็นอย่างไร ภาษาอื่น ๆ ยังมีอัลกอริทึมที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งคำนึงถึงวิธีการใช้ตัวแปร เช่นถ้าคุณทำx/2แล้วxไม่สามารถเป็นสตริงได้ แต่ต้องมีตัวเลขบางประเภท

X ในตัวอย่างที่สองไม่เคยลอย มันถูกเรียกว่าแมโครมันจะแทนที่ค่าแมโครที่กำหนด 'X' ในแหล่งที่มาด้วยค่า บทความที่อ่านได้ใน #define เป็นที่นี่

ในกรณีของรหัสที่ให้มาก่อนการรวบรวมตัวประมวลผลล่วงหน้าจะเปลี่ยนรหัส

Z=Y+X;

ถึง

Z=Y+5.2;

และนั่นคือสิ่งที่ได้รับการรวบรวม

ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถแทนที่ 'ค่า' ด้วยรหัสเช่น

#define X sqrt(Y)

หรือแม้กระทั่ง

#define X Y

คำตอบสั้น ๆ คือ C ต้องการชนิดเนื่องจากมีประวัติ / เป็นตัวแทนของฮาร์ดแวร์

ประวัติความเป็นมา: C ได้รับการพัฒนาในต้นปี 1970 และตั้งใจเป็นภาษาสำหรับการเขียนโปรแกรมระบบ รหัสเป็นไปอย่างรวดเร็วและใช้ประโยชน์จากความสามารถของฮาร์ดแวร์ได้อย่างดีที่สุด

แต่เวลาในการคอมไพล์ช้ากว่าจะเพิ่มขึ้น (อ้างอิงจากการ์ตูน 'การคอมไพล์' ของ XKCD สิ่งนี้เคยใช้กับ 'hello world' เป็นเวลาอย่างน้อย 10 ปีหลังจาก C ถูกเผยแพร่ ) การอนุมานชนิดที่รันไทม์จะไม่สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของการเขียนโปรแกรมระบบ Runtime inferrence ต้องการไลบรารีเวลาทำงานเพิ่มเติม C มานานก่อนพีซีเครื่องแรก ซึ่งมี 256 RAM ไม่ใช่กิกะไบต์หรือเมกะไบต์ แต่เป็นกิโลไบต์

ในตัวอย่างของคุณหากคุณไม่ระบุประเภท

   X=5.2;
   Y=5.1;

   Z=Y+X;

จากนั้นคอมไพเลอร์สามารถทำงานได้อย่างมีความสุขว่า X & Y เป็นแบบลอยตัวและทำให้ Z เป็นแบบเดียวกัน ในความเป็นจริงคอมไพเลอร์สมัยใหม่จะทำงานด้วยว่า X & Y ไม่จำเป็นและเพียงแค่ตั้งค่า Z เป็น 10.3

สมมติว่าการคำนวณนั้นฝังอยู่ภายในฟังก์ชัน ผู้เขียนฟังก์ชันอาจต้องการใช้ความรู้เกี่ยวกับฮาร์ดแวร์หรือปัญหาที่แก้ไข

คู่จะเหมาะสมกว่าการลอยหรือไม่ ใช้หน่วยความจำมากขึ้นและช้าลง แต่ความแม่นยำของผลลัพธ์จะสูงขึ้น

บางทีค่าส่งคืนของฟังก์ชันอาจเป็น int (หรือยาว) เพราะทศนิยมไม่สำคัญแม้ว่าการแปลงจาก float เป็น int ไม่ได้โดยไม่มีค่าใช้จ่าย

ค่าส่งคืนสามารถทำซ้ำได้ด้วยการรับประกันสองครั้งว่า float + float ไม่ล้น

คำถามทั้งหมดเหล่านี้ดูเหมือนไม่มีจุดหมายสำหรับรหัสส่วนใหญ่ที่เขียนในวันนี้ แต่มีความสำคัญเมื่อ C ถูกสร้างขึ้น

C ไม่มีการอนุมานประเภท (นั่นคือสิ่งที่มันถูกเรียกเมื่อคอมไพเลอร์เดาประเภทของตัวแปรสำหรับคุณ) เพราะมันเก่า ได้รับการพัฒนาในต้นปี 1970

ภาษาที่ใหม่กว่าหลายภาษามีระบบที่อนุญาตให้คุณใช้ตัวแปรโดยไม่ต้องระบุประเภทของภาษา (ruby, javascript, python ฯลฯ )