Зачем нужны переменные в программировании

Переменная (программирование)

Переме́нная в императивном программировании — поименованная, либо адресуемая иным способом область памяти, адрес которой можно использовать для осуществления доступа к данным. Данные, находящиеся в переменной (то есть по данному адресу памяти), называются значением этой переменной.

В других парадигмах программирования, например, в функциональной и логической, понятие переменной оказывается несколько иным. В таких языках переменная определяется как имя, с которым может быть связано значение, или даже как место (location) для хранения значения.

Область видимости и/или время существования переменной в некоторых языках задаётся классом памяти.

Содержание

Классификация

Статическая и динамическая типизация переменных

Если тип переменной определяется на этапе компиляции, имеет место статическая типизация, а если на этапе выполнения программы — динамическая. В последнем случае иногда говорят, что переменная не имеет типа, хотя данные, содержащиеся в ней, безусловно, относятся к определённому типу данных, но выясняется это уже во время выполнения программы.

В большинстве случаев статическая типизация позволяет уменьшить затраты ресурсов при выполнении программы, поскольку для динамической типизации требуются затраты ресурсов на выяснение типов данных их приведение в выражениях с смешанными типами. Статическая типизация позволяет перекладывать проверку типов на этапе компиляции программы. Это также упрощает обнаружение ошибок ещё на этапе разработки, когда их исправление обходится менее дорого. Тем не менее во многих случаях необходимо применение динамической типизации. Например, необходимость поддержания совместимости при переходе на новый формат представления данных (например, старая часть проекта посылает процедуре дату символьной строкой, а новые объекты используют более современный числовой тип).

Статические и динамические переменные

Адрес поименованной ячейки памяти также может определяться как на этапе компиляции, так и во время выполнения программы. По времени создания переменные бывают статическими и динамическими. Первые создаются в момент запуска программы или подпрограммы, а вторые создаются в процессе выполнения программы.

Динамическая адресация нужна только тогда, когда количество поступающих на хранение данных заранее точно не известно. Такие данные размещают в специальных динамических структурах, тип которой выбирается в соответствии со спецификой задачи и с возможностями выбранной системы программирования. Это может быть стек, куча, очередь и т. п. Даже файл, в том смысле, который заложил Н.Вирт в Паскаль, является динамической структурой.

Локальные и глобальные переменные. Области видимости

По зоне видимости различают локальные и глобальные переменные. Первые доступны только конкретной подпрограмме, вторые — всей программе. С распространением модульного и объектного программирования, появились ещё и общие переменные (доступные для определённых уровней иерархии подпрограмм). Область видимости иногда задаётся классом памяти. Ограничение видимости может производиться путём введения пространств имён.

Ограничение зоны видимости придумали как для возможности использовать одинаковые имена переменных (что разумно, когда в разных подпрограммах переменные выполняют похожую функцию), так и для защиты от ошибок, связанных с неправомерным использованием переменных (правда, для этого программист должен владеть и пользоваться соответствующей логикой при структуризации данных).

Простые и сложные переменные

По наличию внутренней структуры, переменные могут быть простыми или сложными (составными).

Простые переменные не имеют внутренней структуры, доступной для адресации. Последняя оговорка важна потому, что для компилятора или процессора переменная может быть сколь угодно сложной, но конкретная система (язык) программирования скрывает от программиста её внутреннюю структуру, позволяя адресоваться только «в целом».

Сложные переменные программист создаёт для хранения данных, имеющих внутреннюю структуру. Соответственно, есть возможность обратиться напрямую к любому элементу. Самыми характерными примерами сложных типов являются массив (все элементы однотипные) и запись (элементы могут иметь разный тип).

Следует подчеркнуть относительность такого деления: для разных программ одна и та же переменная может иметь разную структуру. Например, компилятор различает в переменной вещественного типа 4 поля: знаки мантиссы и порядка, плюс их значения, но для программиста, компилирующего свою программу, вещественная переменная — единая ячейка памяти, хранящая вещественное число.

Переменные — место хранения необходимой информации

После прочтения последних двух статей вы знаете, что такое JavaScript, что он может сделать для вас, как использовать его вместе с другими веб-технологиями и какими он обладает функциями высокого уровня. В этой статье мы перейдём к реальным основам, рассмотрим, как работать с большинством базовых блоков JavaScript — Переменными.

Необходимые навыки:	Базовая компьютерная грамотность, базовое понимание HTML и CSS, понимание того, что такое JavaScript.
Цель:	Ознакомиться с основами переменных в JavaScript.

Инструменты, которые вам нужны

В этой статье вам будет предложено ввести строки кода, чтобы проверить ваше понимание материала. Если вы используете браузер для настольных компьютеров, лучшим примером для ввода кода примера является консоль JavaScript вашего браузера (см. What are browser developer tools для получения дополнительной информации о том, как получить доступ к этому инструменту).

Также мы предоставили простую консоль JavaScript, встроенную ниже в странице, для ввода кода, если вы не используете браузер с консолью JavaScript или консоль на странице окажется для вас более комфортной.

Что такое переменные?

Переменные — это контейнер для таких значений, как числа, используемые в сложении, или строка, которую мы могли бы использовать как часть предложения. Но одна из особенностей переменных — их значение может меняться. Давайте взглянем на простой пример:

В примере, по нажатию кнопки выполнится несколько строк кода. Первая строка в функции покажет пользователю окно, где попросит ввести его имя и сохранит значение в переменной. Вторая строка отобразит приветствие с включённым введённым именем, взятым из значения переменной.

Чтобы лучше понять действие переменной здесь, давайте подумаем о том, как мы будем писать этот пример без использования переменной. Это будет выглядеть примерно так:

Вам сейчас не обязательно понимать синтаксис, который мы используем (пока!), но вы должны понять идею: если бы у нас не было доступных переменных, нам пришлось бы реализовать гигантский блок кода, который проверял, какое имя было введено, а затем отображал соответствующее сообщение для этого имени. Очевидно, что это неэффективно (код намного больше, даже для четырёх вариантов), и он просто не сработает, так как вы не можете хранить все возможные варианты.

Переменные имеют смысл, и, когда вы узнаете больше о JavaScript, они начнут становиться второй натурой.

Ещё одна особенность переменных заключается в том, что они могут содержать практически все, а не только строки и числа. Переменные могут также содержать сложные данные и даже целые функции. Об этом вы узнаете больше при дальнейшем изучении курса..

Заметьте: мы говорим, что переменные содержат значения. Это важное различие. Переменные не являются самими значениями; они представляют собой контейнеры для значений. Представьте, что они похожи на маленькие картонные коробки, в которых вы можете хранить вещи.

Объявление переменной

Чтобы использовать переменную, вы сначала должны её создать, или, если быть точнее, объявить переменную. Чтобы сделать это, мы вводим ключевое слово var, за которым следует имя, которое вы хотите дать своей переменной:

Здесь мы создаём две переменные myName и myAge. Попробуйте ввести эти строки сейчас в консоли вашего веб-браузера или в консоли ниже (можно открыть эту консоль в отдельной вкладке или в новом окне). После этого попробуйте создать переменную (или две) с вашими именами.

Примечание: в JavaScript все инструкции кода должны заканчиваться точкой с запятой (;) — ваш код может работать правильно для отдельных строк, но, вероятно, не будет, когда вы пишете несколько строк кода вместе. Попытайтесь превратить написание точки с запятой в привычку.

Теперь проверим, существуют ли эти значения в среде выполнения. Для этого введём только имя переменной.

В настоящее время они не содержат значения, это пустые контейнеры. В этом случае, когда вы вводите имена переменных, вы должны получить значение undefined . Если они не существуют, вы получите сообщение об ошибке — попробуйте сейчас ввести в консоли имя переменной ниже:

Примечание: Не путайте переменную, которая существует, но не имеет значения, с переменной, которая вообще не существует — это разные вещи.

Присвоение значения переменной

Как только переменная объявлена, ей можно присвоить значение. Для этого пишется имя переменной, затем следует знак равенства ( = ), а за ним значение, которое вы хотите присвоить. Например:

Попробуйте вернуться в консоль и ввести эти строки. Вы должны увидеть значение, которое вы назначили переменной, возвращаемой в консоли. Чтобы посмотреть значения переменных, нужно набрать их имя в консоли:

Вы можете объявить переменную и задать ей значение одновременно:

Скорее всего, так вы будете писать большую часть времени, так как запись и выполнения кода с одно строки происходит быстрее, чем выполнение двух действий на двух отдельных строках.

Примечание: Если вы пишете многострочную программу JavaScript, которая объявляет и инициализирует (задаёт значение) переменную, вы можете объявить её после её инициализации, и она всё равно будет работать. Это связано с тем, что объявления переменных обычно выполняются первыми, прежде чем остальная часть кода будет выполнена. Это называется hoisting — прочитайте var hoisting для более подробной информации по этому вопросу.

Обновление переменной

Когда переменной присваивается значение, вы можете изменить (обновить) это значение, просто указав другое значение. Попробуйте ввести следующие строки в консоль:

Правила именования переменных

Вы можете назвать переменную как угодно, но есть ограничения. Как правило, вы должны придерживаться только латинских символов (0-9, a-z, A-Z) и символа подчёркивания.

Не рекомендуется использование других символов, потому что они могут вызывать ошибки или быть непонятными для международной аудитории.
Не используйте символы подчёркивания в начале имён переменных — это используется в некоторых конструкциях JavaScript для обозначения конкретных вещей.
Не используйте числа в начале переменных. Это недопустимо и приведёт к ошибке.
Общепринято придерживаться так называемый «lower camel case», где вы склеиваете несколько слов, используя строчные буквы для всего первого слова, а затем заглавные буквы последующих слов. Мы использовали это для наших имён переменных в этой статье.
Делайте имена переменных такими, чтобы было интуитивно понятно, какие данные они содержат. Не используйте только отдельные буквы / цифры или большие длинные фразы.
Переменные чувствительны к регистру, так что myage и myAge — разные переменные.
И последнее — вам также нужно избегать использования зарезервированных слов JavaScript в качестве имён переменных — под этим мы подразумеваем слова, которые составляют фактический синтаксис JavaScript! Таким образом, вы не можете использовать слова типа var , function , let , и for для имён переменных. Браузеры распознают их как разные элементы кода, и поэтому возникают ошибки.

Примечание: По ссылке можно найти довольно полный список зарезервированных ключевых слов: Lexical grammar — keywords.

Примеры хороших имён переменных:

Примеры плохих имён переменных:

Примеры имён переменных, которые вызовут ошибки:

Попытайтесь создать ещё несколько переменных прямо сейчас, используя знания, изложенные выше.

Типы переменных

Есть несколько различных типов данных, которые мы можем хранить в переменных. В этом разделе мы кратко опишем их, а затем в будущих статьях вы узнаете о них более подробно.

Числа (Numbers)

Вы можете хранить числа в переменных (целые числа, такие как 30, или десятичные числа, такие как 2.456, также называемые числами с плавающей точкой или с плавающей запятой). Вам не нужно объявлять типы переменных в JavaScript, в отличие от некоторых других языков программирования Если давать переменной значение числа,кавычки не используются:

Строки (‘Strings’)

Строки — это фрагменты текста. Когда вы даёте переменной значение строки, вам нужно обернуть её в одиночные или двойные кавычки, в противном случае JavaScript попытается проиндексировать её как другое имя переменной.

Логические (Booleans)

Booleans — истинные / ложные значения — они могут иметь два значения: true или false. Они обычно используются для проверки состояния, после чего код запускается соответствующим образом. Вот простой пример:

В действительности вы чаще будете использовать этот тип переменных так:

Здесь используется оператор «меньше» (<), чтобы проверить, является ли 6 меньше 3. В данном примере, он вернёт false, потому что 6 не меньше 3! В дальнейшем вы узнаете больше о таких операторах.

Массивы (Arrays)

Массив — это один объект, который содержит несколько значений, заключённых в квадратные скобки и разделённых запятыми. Попробуйте ввести следующие строки в консоль:

Как только эти массивы определены, можно получить доступ к каждому значению по их местоположению в массиве. Наберите следующие строки:

Квадратные скобки указывают значение индекса, соответствующее позиции возвращаемого значения. Возможно, вы заметили, что массивы в JavaScript индексируются с нулевой отметкой: первый элемент имеет индекс 0.

В следующей статье вы узнаете больше о массивах.

Объекты (Objects)

В программировании объект представляет собой структуру кода, который моделирует объект реальной жизни. У вас может быть простой объект, представляющий автостоянку, и содержит информацию о её ширине и длине; или вы можете иметь объект, который представляет человека, и содержит данные о его имени, росте, весе, на каком языке он говорит, как сказать ему привет и многое другое.

Попробуйте ввести следующую строку в консоль:

Чтобы получить информацию, хранящуюся в объекте, вы можете использовать следующий синтаксис:

Мы больше не будем рассматривать объекты в данном курсе — вы можете больше узнать о них в будущем модуле.

Динамическая типизация

JavaScript — это «динамически типизируемый язык», что означает, что в отличие от некоторых других языков вам не нужно указывать, какой тип данных будет содержать переменная (например, числа, строки, массивы и т. д.).

Например, если вы объявите переменную и присвоите ей значение, заключённое в кавычки, браузер будет обрабатывать переменную как строку:

Он всё равно будет строкой, даже если он содержит числа, поэтому будьте осторожны:

Попробуйте ввести четыре строки выше в консоль одну за другой и посмотреть результаты. Вы заметите, что мы используем специальную функцию typeof() — она возвращает тип данных переменной, которую вы передаёте в неё. В первый раз, когда она вызывается, она должа возвращать строку, так как переменная myNumber содержит строку ‘500’ . Посмотрите, что она вернёт во второй раз, когда вы её вызовите.

Подведение итогов

К настоящему времени вы должны знать достаточно о переменных JavaScript и о том, как их создавать. В следующей статье мы остановимся на числах более подробно, рассмотрев, как сделать базовую математику в JavaScript.

Язык С: переменные

Переменная — это не что иное, как именованная область памяти, которой могут манипулировать программы. Каждая переменная в языке C характеризуется:

типом, определяющим размер и расположение памяти переменной;
диапазоном значений, которые могут храниться в этой памяти;
набором операций, которые можно применить к переменной.

Имя переменной может состоять из букв, цифр и символа подчеркивания. Оно должно начинаться либо с буквы, либо с символа подчеркивания. Строчные и заглавные буквы различаются, поскольку C чувствителен к регистру. Выделим основные типы переменных:

char — целочисленный тип, представляющий обычно один октет (один восьмибитовый байт);
int — наиболее естественный размер целого числа для компьютера;
float — значение с плавающей запятой одинарной точности;
double — значение с плавающей запятой двойной точности;
void — представляет отсутствие типа.

Язык C также позволяет определять другие типы переменных (перечисление, указатель, массив, структура, объединение и т.д.), которые будут рассмотрены в последующих разделах. Здесь уделим внимание только основным типам переменных.

Определение переменных

Определение переменной указывает компилятору, где и какой объем памяти нужно создать для этой переменной. Определение переменных задает тип данных и содержит список одной или нескольких переменных этого типа следующим образом:

Здесь type должен быть допустимым типом данных языка C, включая char , w_char , int , float , double , bool или любой объект, определяемый пользователем; а variable_list может состоять из одного или нескольких имен идентификаторов, разделенных запятыми. Ниже показаны некоторые допустимые объявления:

Строка int i, j, k; объявляет и определяет переменные i , j и k ; которые инструктируют компилятор создать переменные с именами i , j и k типа int .

Переменные могут быть инициализированы (им присваивается начальное значение) в их объявлении. Блок инициализации состоит из знака равенства, за которым следует константное выражение, как показано ниже:

Определение без инициализации: переменные со статической длительностью хранения неявно инициализируются со значением NULL (все байты имеют значение 0 ); начальное значение всех остальных переменных не определено.

Объявление переменных

Объявление переменной подтверждает компилятору, что существует переменная с заданным типом и именем. Получив такое подтверждение, компилятор может приступить к дальнейшей компиляции, не требуя полной информации о переменной. Определение переменной имеет значение только во время компиляции: компилятору необходимо фактическое определение переменной во время сборки программы.

Объявление переменной полезно при использовании нескольких файлов и определении переменной в одном из файлов, который будет доступен во время сборки программы. Можно использовать ключевое слово extern для объявления переменной в любом месте. Хотя в своей программе вы можете объявлять переменную несколько раз, она должна быть определена только один раз в файле, функции или блоке кода.

Пример

Рассмотрим пример, где переменные были объявлены в самом верху, но определены и инициализированы внутри главной функции.

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, выдается следующий результат:

Тот же принцип применим к объявлению функции, когда вы указываете имя функции во время ее объявления, а ее фактическое определение может быть дано в любом другом месте. Например:

L-значения и R-значения

В языке C есть два вида выражений:

L-значения. Выражения, которые ссылаются на область памяти, называются выражениями l-значения. L-значение может появляться как в левой, так и в правой части присваивания.
R-значения. Термин r-значение относится к значению данных, которое хранится по некоторому адресу в памяти. R-значение — это выражение, которому не может быть присвоено значение, что означает, что r-значение может появляться только в правой части присваивания.

Переменные — это l-значения, поэтому они могут появляться в левой части присваивания. Числовые литералы являются r-значениями, поэтому их нельзя присвоить и они не могут появляться в левой части. Посмотрите на следующие допустимые и недопустимые операторы: