8 байтовые знаковые целые числа что это
Перейти к содержимому

8 байтовые знаковые целые числа что это

Спавочник по программированию Arduino

Сначала приводит A и B , к указанному типу, а потом вычисляет результат A+B .

Приводит указатель A к указанному типу указателя.

Спецификаторы памяти:
(указываются перед типом)

Объявление переменной в виде константы, её можно читать, но нельзя менять, т.к. она хранится в области flash памяти.

Объявление переменной, значение которой может быть изменено без явного использования оператора присвоения =. Используются для работы с прерываниями.

Объявление локальной переменной, значение которой не теряется, между вызовами функции. Если переменная объявлена глобально (вне функций), то её нельзя подключить в другом файле.

Объявление глобальной переменной, которая определена во внешнем файле.

Объявление локальной переменной, значение которой требуется хранить в регистрах процессора, а не в ОЗУ, для обеспечения ускоренного доступа.

Значения некоторых констант:

Ложь, используются вместо 0
Истина, используется вместо 1

Низкий уровень
Высокий уровень

Конфигурация вывода как вход
Конфигурация вывода как выход
Конфигурация вывода как вход с подтяжкой

Передача младшим битом вперёд
Передача старшим битом вперёд

Тактовая частота Arduino в Гц

Число Пи
Половина числа Пи
Два числа Пи
Число Эйлера

Префиксы:

Запись числа в 2ой системе ( 0b 10101)

Запись числа в 2ой системе ( B 10101)

Запись числа в 8ой системе ( 0 12345)

Запись числа в 16ой системе ( 0x 1234A)

Модификаторы:

Число типа long (12345 L )

Число типа long lond (12345 LL )

Число беззнакового типа (12345 U )

Комбинация модификаторов (12345 UL )

Показатель экспоненты (3 E -5 = 3•10-5)

Переменные, массивы, объекты, указатели, ссылки, . :

Это указание имени и типа переменной.
int A; // объявление переменной А

Это выделение памяти под переменную.
A =1; // определение ранее объявленной A

Действуют постоянно, в любом месте кода.

Создаются внутри функций, циклов и т.д.
удаляются из памяти при выходе из них.

Указывается в одинарных кавычках.
char A=’ Z ‘; // присвоение символа «Z»

Указывается в двойных кавычках.
String A ; // присвоение строки «XY»

Это переменная с указанием класса, вместо типа, через объект можно обращаться к методам класса

Ссылка, это альтернативное имя переменной, она возвращает значение переменной, на которую ссылается.

int A=5; // создана переменная A = 5
int & C=A; // создана ссылка C на переменную A
A++; C++; // в результате A=7 и C=7
// Ссылку нельзя переопределить: &C=Z;

Указатель, это переменная, значением которой является адрес.

int * Y1=&A; // указателю Y1, передан адрес переменной A
int ( * Y2)(int)=F; // указателю Y2, передан адрес функции F
B=Y1; // получаем адрес переменной A из указателя Y1
B= * Y1; // получаем значение A разыменовывая указатель
// Указатель можно переопределять: Y1=&Z;

Создание альтернативного имени для типа

typedef bool dbl; // создаём свой тип «dbl», как тип bool
dbl A=1; // создаём переменную A типа bool

Это переменная состоящая из нескольких однотипных элементов, доступ к значениям которых осуществляется по их индексу.

int A[5]; // объявлен массив A из 5 элементов типа int
int A[2]=; // объявлен и определён массив A из 2 эл-тов
char A[ ]=»Hi»; // создана строка A, как массив символов

Целое (тип данных)

Целое, целочисленный тип данных (англ.  Integer ), в информатике — один из простейших и самых распространённых типов данных в языках программирования. Служит для представления целых чисел. Множество чисел этого типа представляет собой подмножество бесконечного множества целых чисел, ограниченное максимальным и минимальным значениями. Если используется 32-разрядное машинное слово, то целое со знаком будет представлять значения от -2 147 483 648 (-2 31 ) до 2 147 483 647 (2 31 -1); всего FFFF FFFF16 возможных значений.

Содержание

Представление

В памяти типовой компьютерной системы целое число представлено в виде цепочки битов фиксированного (кратного 8) размера. Эта последовательность нолей и единиц — ни что иное, как двоичная запись числа, поскольку обычно для представления чисел в современной компьютерной технике используется позиционный двоичный код. Диапазон целых чисел, как правило, определяется количеством байтов в памяти компьютера, отводимых под одну переменную.

Многие языки программирования предлагают выбор между короткими (англ.  short ), длинными (англ.  long ) и целыми стандартной длины. Длина стандартного целого типа, как правило, совпадает с размером машинного слова на целевой платформе. Для 16-разрядных операционных систем — этот тип (int) составляет 2 байта и совпадает с типом short int (можно использовать как short, опуская слово int), для 32-разрядных операционных систем он будет равен 4 байтам и совпадает с длинным целым long int (можно использовать как long, опуская слово int), и в этом случае будет составлять 4 байта. Короткое целое short int, для 16-разрядных операционных систем, 32-разрядных операционных систем, 64-разрядных операционных систем составляет — 2 байта. Также в некоторых языках может использоваться тип данных двойное длинное long long, который составляет 8 байт.

Для 64-разрядных операционных систем учитывая разность моделей данных (LP64, LLP64, ILP64), представление целого типа на разных моделях данных может отличаться между собой. Тип int и long может составлять как 4 так и 8 байт.

Стоит отметить, что каждый язык программирования реализует свою сигнатуру представления целых чисел, которая может отличатся от международных стандартов, но обязана его/их поддерживать. К примеру можно отнести кросс-платформенную библиотеку Qt, где целое представляется типом qintX и quintX, где X-8,16,32,64.

Целые типы подразделяются на беззнаковые (англ.  unsigned ) и знаковые (англ.  signed ).

Беззнаковые целые

Беззнаковые целые представляют только неотрицательные числа, при этом все разряды кода используются для представления значения числа и максимальное число соответствует единичным значениям кода во всех разрядах: 111. 111. m-байтовая переменная целого типа без знака, очевидно, принимает значения от 0 до +2 8m -1.

В C и C++ для обозначения беззнаковых типов используется префикс unsigned. В C# в качестве показателя беззнаковости используется префикс u (англ. unsigned). Например, для объявления беззнакового целого, равного по размеру одному машинному слову используется тип uint.

Беззнаковые целые, в частности, используются для адресации памяти, представления символов.

Иногда в литературе [1] встречаются рекомендации не использовать тип беззнаковые целые, поскольку он может быть не реализован процессором компьютера, однако вряд ли этот совет следует считать актуальным — большинство современных процессоров (в том числе x86-совместимые [2] ) одинаково хорошо работают как со знаковыми, так и с беззнаковыми целыми.

В некоторых языках, например java, беззнаковые целые типы (за исключением символьного) отсутствуют. [3]

Неправильное использование беззнаковых целых может приводить к неочевидным ошибкам из-за возникающего переполнения [4] . В приведённом ниже примере использование беззнаковых целых в цикле в C и C++ превращает этот цикл в бесконечный:

Целые со знаком

Существует несколько различных способов представления целых значений в двоичном коде в виде величины со знаком   (англ.) русск. . В частности можно назвать прямой и обратный коды. Знак кодируется в старшем разряде числа: 0 соответствует положительным, а 1 отрицательным числам.

Могут быть использованы и более экзотические представления отрицательных чисел, такие, как, например, система счисления по основанию -2. [5]

Однако для большинства современных процессоров обычным представлением чисел со знаком является дополнительный код. Максимальное положительное число представляется двоичным кодом 0111. 111, максимальное по модулю отрицательное кодом 1000. 000, а код 111. 111 соответствует -1. Такое представление чисел соответствует наиболее простой реализации арифметических логических устройств процессора на логических вентилях и позволяет использовать один и тот же алгоритм сложения и вычитания как для беззнаковых чисел, так и для чисел со знаком (отличие — только в условиях, при которых считается, что наступило арифметическое переполнение).

m-байтовая переменная целого типа со знаком принимает значения от −2 8m-1 до +2 8m-1 -1.

Предельные значения для разных битностей

Ниже представлена таблица предельных значений десятичных чисел для разных битностей при кодировании дополнительным кодом. Не зависимо от битности у целых без знака минимальным значением всегда является 0 и поэтому оно не упомянуто. Справа от значения указано количество значащих цифр.

Бит Максимальное без знака Минимальное со знаком Максимальное со знаком
Значение Цифр Значение Цифр Значение Цифр
4 15 2 -8 1 7 1
8 255 3 -128 3 127 3
16 65 535 5 -32 768 5 32 767 5
24 16 777 215 8 -8 388 608 7 8 388 607 7
32 4 294 967 295 10 -2 147 483 648 10 2 147 483 647 10
48 281 474 976 710 655 15 -140 737 488 355 328 15 140 737 488 355 327 15
64 18 446 744 073 709 551 615 20 -9 223 372 036 854 775 808 19 9 223 372 036 854 775 807 19
96 79 228 162 514 264 337 593 543 950 335 29 -39 614 081 257 132 168 796 771 975 168 29 39 614 081 257 132 168 796 771 975 167 29
128 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 455 39 -170 141 183 460 469 231 731 687 303 715 884 105 728 39 170 141 183 460 469 231 731 687 303 715 884 105 727 39

Операции над целыми

Арифметические операции

К целочисленным значениям применимы в первую очередь арифметические операции. Ниже приведены самые часто используемые (в скобках указаны их обозначения в различных языках программирования и им аналогичным средствах).

  • Сравнение (англ.  comparision ). Здесь применимы соотношения «равно» («=»; «==»; «eq»), «не равно» («!=»; «<>»; «ne»), «больше» («>»; «gt»), «больше или равно» («>=»; «ge»), «меньше» («<»; «lt») и «меньше или равно» («<=»; «le»).
  • Инкремент (англ.  increment ; «++») и декремент (англ.  decrement ; «--») — арифметическое увеличение или уменьшение числа на единицу. Выделено в отдельные операции из-за частого использования с переменными-счётчиками в программировании.
  • Сложение (англ.  addition ; «+») и вычитание (англ.  substraction ; «-»).
  • Умножение (англ.  multiplication ; «*»).
  • Деление (англ.  division ; «/»; «\») и получение остатка от деления (англ.  modulo ; «%»). Некоторые процессоры (например, архитектуры x86) позволяют производить обе эти операции за одну инструкцию.
  • Инверсия знака (англ.  negotiation ) и получение абсолютного значения (англ.  absolute ).
  • Получение знака. Результатом такой операции обычно является 1 для положительных значений, -1 — для отрицательных и 0 — для нуля.
  • Возведение в степень («^»).

В некоторых языках программирования для лаконичности есть операторы, которые позволяют производить арифметическую операцию с присвоением. Например, «+=» складывает текущее значение переменной слева с выражением справа и помещает результат в исходную переменную. Так же в некоторых языках и средах доступна совмещённая операция MulDiv, которая умножает на одно число, а потом делит результат на второе.

Обычно самыми дорогими по скорости операциями являются умножение и деление (получение остатка от деления).

В памяти компьютера для хранения целых чисел обычно отводится ячейки фиксированного объёма. Из-за этого операции увеличения и уменьшения значений могут приводить к переполнению, что оборачивается искажением результата. Некоторые языки программирования позволяют производит вызов исключения в таких случаях. Кроме этого можно определять поведение при переполнении:

  • Циклическая операция (обычно происходит по умолчанию). Например, если сделать инкремент 8-битного беззнакового значения 255, то получится 0.
  • Операция с насыщением. Если будет достигнут предел, то конечным значением будет это предельное. Например, если к 8-битному беззнаковому числу 250 прибавить 10, то получится 255. Сложение, вычитание и умножение с насыщением обычно применяется при работе с цветом.

Побитовые операции

Помимо математических, к целым числам применимы битовые операции, которые основаны на особенностях позиционного двоичного кодирования. Обычно они выполняются значительно быстрее арифметических операций и поэтому их используют как более оптимальные аналоги.

  • Битовый сдвиг влево с дополнением нулями аналогичен умножению числа на степень двойки (количество бит сдвига соответствует степени двойки).
  • Битовый сдвиг вправо аналогичен делению на степень двойки (количество бит сдвига соответствует степени двойки). Некоторые языки программирования и процессоры поддерживают арифметический сдвиг, который позволяет сохранять знак у целых со знаком (сохраняется значение старшего бита).
  • У целых со знаком знак можно узнать по старшему биту (у отрицательных он установлен).
  • Чтение и установка младшего бита позволяет управлять чётностью (у нечётных чисел он установлен).
  • Побитовое «И» над определённым количеством младших бит позволяет узнать остаток от деления на степень двойки (степень соответствует количеству бит).
  • Побитовое «ИЛИ» над определённым количеством младших бит и последующий инкремент округляет число на значение, равное степени двойки (степень соответствует количеству бит) — используется для выравнивания адресов и размеров на определённое значение.

Работа со строками

Довольно частыми операциями являются получение строки из числового значения во внутреннем представлении и обратно — число из строки. При преобразовании в строку обычно доступны средства задания форматирования в зависимости от языка пользователя.

Ниже перечислены некоторые из представлений чисел строкой.

  • Десятичное число (англ.  decimal ). При получении строки обычно можно задать разделители разрядов, количество знаков (добавляются лидирующие нули если их меньше) и обязательное указание знака числа.
  • Число в системе счисления, которое является степенью двойки. Самые частые: двоичное (binary англ.  binary ), восьмиричное (англ.  octal ) и шестнадцатиричное (англ.  hexadecimal ). При получении строки обычно можно задать разделители групп цифр и минимальное количество цифр (производится дополнение нулями если их меньше). Так как эти представления чаще всего используются в программировании, то здесь обычно доступны соответствующие опции. Например, указание префикса и постфикса для получения значения в соответствии с синтаксисом языка. Для 16-ричных актуально указание регистра символов, а так же обязательное добавление нуля, если первая цифра представлена буквой (чтобы число не определялось как строковый идентификатор).
  • Римское число (англ.  roman ).
  • Словесное представление (в том числе сумма прописью) — число представляется словами на указанном натуральном языке.

Перечислимый тип

К целым относится также перечислимый тип. Переменные перечислимого типа принимают конечный заранее заданный набор значений. Размер набора не определяется числом байтов, используемых для представления целочисленных значений переменных такого типа.

Базовые типы данных

Исходя из приведенной классификации, мы можем оперировать набором из 8 целочисленных типов. В действительности их получается несколько больше из-за того, что некоторые такие типы данных дублируются (по разным причинам, от исторических до нюансов восприятия).Мы здесь перечислим те типы которыми будем пользоваться и приведем особенности их применения:

char Стандарт. Знаковое целое число размером 1 байт. Размер не гарантируется. Используется для представления символов в мультибайтовых строках. uchar Беззнаковое целое число размером 1 байт. Размер не гарантируется. wchar_t Условный стандарт (зависит от компилятора). Знаковое целое число размером 2 байта. Размер не гарантируется. Используется для представления символов в unicode-строках. short Стандарт. Знаковое целое число размером 2 байта. Размер не гарантируется. ushort Беззнаковое целое число размером 2 байта. Размер не гарантируется. int Стандарт. Знаковое целое число размером 4 байта. Размер не гарантируется. Наиболее часто используемый целочисленный тип. Главный недостаток — отсутствие гарантии размера. По этому для хранимых (persistent) структур применять не рекомендуется, вместо него в этих случаях следует использовать int32. uint Беззнаковое целое число размером 4 байта. Размер не гарантируется. Чаще всего используется в качестве целочисленного счетчика, поскольку в этом качестве процессором обрабатывается несколько оптимальнее, чем int. long Знаковое целое число размером 4 байта. Размер не гарантируется. Для 32-битных архитектур аналогичен int. ulong Беззнаковое целое число размером 4 байта. Размер не гарантируется. int8 Знаковое целое число размером 1 байт. Размер гарантируется. uint8 Беззнаковое целое число размером 1 байт. Размер гарантируется. int16 Знаковое целое число размером 2 байта. Размер гарантируется. uint16 Беззнаковое целое число размером 2 байта. Размер гарантируется. int32 Знаковое целое число размером 4 байта. Размер гарантируется. uint32 Беззнаковое целое число размером 4 байта. Размер гарантируется. int64 Знаковое целое число размером 8 байт. Размер гарантируется. uint64 Беззнаковое целое число размером 8 байт. Размер гарантируется. size_t Стандарт. Беззнаковое целое число, используемое для представления размера участка памяти. ssize_t Знаковое целое число, используемое для представления размера участка памяти. Часто применяется для представления результата вычитания одного адреса из другого (если уменьшаемое меньше вычитаемого, то результат будет отрицательным, что неприемлемо для стандартного типа size_t). Что касается канонизированных типов с суффиксом _t (int16_t, uint32_t и т.д.), то мы их не используем, однако технически их применение возможно без ущерба для правильной компиляции кодов.

Общие подходы к выбору целочисленного типа в конкретных ситуациях

Включенный файл stdint.h

Аспекты переносимости

Здесь мы приведем несколько замечаний, касающихся переносимости данных между различными аппаратными платформами, операционными системами и языками программирования.

Порядок следования байтов

Разные процессорные архитектуры могут использовать разные соглашения о порядке следования байтов в двух- и четырех-байтовых целых числах.Существует два случая:

Бинарная совместимость с другими языками программирования

При необходимости обмена бинарными данными между приложениями написанных на разных языках программирования может оказаться существенным выбор типов данных.

Типы для представления нецелых чисел

Классификация

По признаку плавающей точки Дробное число можно представить либо с фиксированной десятичной точкой, либо с плавающей. В первом случае, формат хранения неявно предполагает позицию десятичной точки, представляя при этом число фактически в целочисленном виде. Все операции с такими числами учитывают положение десятичной точки. Для этого вида представления применяются либо, так называемые, двоично-десятичные форматы, либо целочисленные типы, с неявным определением положения точки. Во втором случае формат содержит информацию о положении десятичной точки. Такое представление описывается семейством стандартов IEEE 754. По длине Числа с плавающей точкой (IEEE 754) могут иметь длину 4 или 8 байт. Двоично-десятичные числа с фиксированной точкой могут иметь, вообще говоря, произвольную длину от 2 байт. Однако, в наших проектах мы чаще всего применяем 8-байтовые величины. Для чисел с фиксированной точкой в целочисленном формате мы обычно используем 4-байтовые целые (int32), с другой стороны, здесь так же нет ограничения для применения 1-, 2-, 8-байтовых целых типов (int8, int16, int64).

Дата и время

Вот иллюстрация бинарной структуры типа LDATE:

Таким образом, видно, что формат занимает 4 байта и использует структурированное представление даты. Альтернативным для структурированного, является представление, при котором дата хранится как количество дней, прошедших с какой-то фиксированной даты.

Специальные значения даты

Время

Вот иллюстрация бинарной структуры типа LTIME:

Как и LDATE, данный тип занимает в памяти 4 байта.

Специальные значения времени

Дата-время

Комбинированный тип LDATETIME (определен в SLIB.H) состоит из 8 байт. Старшие 4 байта заняты типом LDATE, младшие — типом LTIME.

Унифицированное масштабированное представление даты/времени

Относительно недавно в проект введен новый тип данных SUniTime позволяющих хранить масштабируемое время. Декларируется в файле slib.h.

Бинарное представления этого типа состоит из 8 байт, самый старший из которых является индикатором, обеспечивающим информацию о масштабировании времени, установленном в остальных 7 байтах.

Диапазон дат

Тип DateRange используется для представления диапазона дат. Он состоит из даты нижней границы диапазона и даты верхней границы.

Существуют следующие особенности трактовки границ диапазона:

Класс DateRange содержит метод CheckAndSwap(), который меняет местами low и upp в таком случае.

Строковые типы

SString

SStringU

Проблема кодировки multibyte-строк

Унификации кодировки строк в проекте Papyrus — проблема. Из-за работы система со множеством источников данных и учитывая возраст проекта накопилось значительное число неразрешенных вопросов.Состояние вопроса следующее: базы данных используют кодировку cp866 (Windows OEM для русскоязычной версии операционной системы). Эта же кодировка трактуется как «INNER» то есть основная внутренняя. Далее, так как на текущий момент большая часть окружения для представления русских текстовых данных использует кодировку windows-1251 (Windows ANSI для русскоязычной версии операционной системы) то такая кодировка трактуется как «OUTER» то есть внешняя. Эта терминология применена для постепенной унификации кодировок первой целью которой является полный переход на OUTER-кодировку. Следующий этап предполагает полный переход либо на UTF-8 либо на UNICODE.

Для трансляции кодировок для объектов SString используется функция SString::Transf() единственным аргументом которой задается направление перекодировки:

CTRANSF_INNER_TO_OUTER 0x0102 Из внутренней во внешнюю кодировку (OEM->ANSI) CTRANSF_OUTER_TO_INNER 0x0201 Из внешней во внутреннюю кодировку (ANSI->OEM) CTRANSF_INNER_TO_UTF8 0x0103 Из внутренней в utf-8 CTRANSF_OUTER_TO_UTF8 0x0203 Из внешней в utf-8 CTRANSF_UTF8_TO_INNER 0x0301 Из utf-8 во внутреннюю CTRANSF_UTF8_TO_OUTER 0x0302 Из utf-8 во внешнюю

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.