Der Umgang mit Zahlen. Ein wesentlicher Unterschied: int oder float. Beispiel: int oma, opa, summe; float messwert, mittel; char zeichen, z1, z2, c;

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1 Vordefinierte Standard-Datentypen und einfache Operationen C/C++ besitzt, wie die meisten höheren Programmiersprachen, einige vordefinierte Standard-Datentypen: ganze Zahlen: Typ int (und ganzzahlige Sub-Typen) reelle Zahlen: Typ float (und reelle Sub-Typen) Einzel-Zeichen: Typ char (und Sub-Typen) Beispiel: int oma, opa, summe; float messwert, mittel; char zeichen, z1, z2, c; Der Umgang mit Zahlen In einem Programm können Zahlen als Konstante oder als Variablen eines bestimmten Datentyps auftreten. In dem Ausdruck 3 * r + s ist 3 eine Integer-Konstante, 4.7 eine float-konstante, r und s sind Variablen, deren Typen zuvor im Vereinbarungsteil festgelegt wurden. Ein wesentlicher Unterschied: int oder float Zahlen vom Typ int: Beachte Grenzen des Wertebereichs Zahlen vom Typ float: Beachte Grenzen im Zahlenbereich in der Genauigkeit z. B Festpunktzahl (Fix Point Value) gespeichert als: 3.4 * Fließpunktzahl (Floating Point Value), Beispiel // BSP_7_1_1_1 #include <iostream> using namespace std; int main(void) { float r, s, t; r = ; s = ; t = *(s - r); cout << endl << "t = " << t; return 0; } Ausgabewert: wahrscheinlich 0 (compilerabhängig) mathematisch: 400

2 Gegenüberstellung: int und float Vorteil Nachteil int-welt: genaue Zahlen kleinerer Zahlenbereich als bei float float-welt: größerer Zahlen- abgeschnittene Zahlen bereich als bei int Ganzzahlige Datentypen Integer-Datentypen Typ Wertebereich Speicherbedarf int oder Byte int Byte short int Byte unsigned short int Byte long int Byte unsigned long int Byte Integer-Zahlen werden ohne Dezimalpunkt geschrieben. Integer-Operatoren + Addition Subtraktion * Multiplikation / Ganzzahlen-Division % Modulo-Division ++ Inkrement um 1 -- Dekrement um 1 / liefert nur das ganzzahlige Anteil bei der Division, % den entsprechenden Rest. Beispiele * / % / % / % / % 9 8 Bezüglich der Operatoren ++ und -- entnehmen wir dem Beispiel: und -- dürfen auch in Ausdrücken vorkommen 2. steht ++ oder -- vor der Variablen, wird diese vor Verwendung in dem Ausdruck erhöht bzw. erniedrigt 3. steht ++ oder -- hinter der Variablen, wird diese nach Verwendung in dem Ausdruck erhöht bzw. erniedrigt

3 Reelle Datentypen Neben dem Standard-Typ float gibt es die Sub-Typen double und long double. Sie unterscheiden sich im darstellbaren Wertebereich und in der Genauigkeit, d. h. in der Anzahl der zuverlässigen Stellen. Float-Datentypen Typ Wertebereich Stellen Speicherbedarf float 1.2E 383.4E+38 ca Byte double 2.2E E+308 ca Byte long double 3.3E E+4932 ca Byte Festpunktzahlen müssen einen Dezimalpunkt enthalten. Beispiel Gleitpunktschreibweise mathematisch: C/C x 10 3 : 6.74e3 oder 6.74E x 10 8 : 0.5E 8 Tritt ein e oder E in einer Zahl auf, liegt ein float-typ (in Gleitpunktdarstellung) vor. Beispiele für float-zahlen: Festpunktschreibweise Gleitpunktschreibweise Normalform e0 3.4e e e f 0.007e0f 7.0e 3 Achtung: Bei reellen Zahlenkonstanten unterstellt der Compiler den Datentyp double, wenn der Programmierer nicht ausdrücklich float durch Nachstellen von f oder F verlangt. Float-Operatoren + Addition Subtraktion * Multiplikation / float-division.

4 Standardfunktionen mit Zahlen Wichtige mathematische Standardfunktionen Funktion Typ Bedeutung Beispiel sin(a) d sin in Bogenmaß sin(1.5) cos(a) d cos in Bogenmaß cos(1.5) tan(a) d tan in Bogenmaß tan(3.14) atan(a) d Arcustangens atan(1.4) log(a) d natürlicher Logarithmus log(10.0) log10(a) d dekadischer Logarithmus log10(10.0) exp(a) d e hoch a exp(4.5) sqrt(a) d Wurzelfunktion sqrt(19.3) fabs(a) d Absolutbetrag fabs( 2.7) Achtung: Bei Verwendung von mathematischen Funktionen muss die Headerdatei cmath eingebunden werden: #include <cmath> sqrt(3.5 - sin(alpha * pi / epsilon)) Verarbeitung von Einzelzeichen: Der Datentyp char Programmiersprachen unterscheiden zwischen Einzelzeichen und Zeichenketten (Strings, s. Kap. 11). Der Datentyp char (von character ) dient zur Speicherung von Einzelzeichen. Variablenvereinbarung char <variablenliste>; In einem Programm auftretende Zeichen(-Konstanten) müssen zur Unterscheidung von Variablennamen und reservierten Symbolen in einfache Hochkommata eingeschlossen werden, z. B. 'a', '*', '3', 'B', '+', '$', ' ' (blank) nicht jedoch: "AB" (Das ist ein String!) Zeichen in einem Programm werden in Hochkommata eingeschlossen. Das Zeichen '+' hat natürlich nichts mit dem Additionsoperator zu tun! Beispiel char c1, c2, c3, blank; c1 = 'A'; c2 = '6'; blank = ' '; c2 = c1; c3 = blank; Beispiel: Austausch der Speicherinhalte zweier Zeichenvariablen: // BSP_7_2_2 #include <iostream> using namespace std; int main(void) { Ein-/Ausgabe char eins, zwei, temp; cout << "Gib erstes Zeichen ein >"; cin >> eins; Eingabe: 5

5 } cout << "Gib zweites Zeichen ein >"; cin >> zwei; Eingabe: 8 cout << eins << zwei << endl; Ausgabe: 5 8 temp = eins; // Dreiecktausch eins = zwei; zwei = temp; cout << eins << zwei << endl; Ausgabe: 8 5 return 0; Der Umgang mit der ASCII-Tabelle 'A' ASCII-Position 65 'a' ASCII-Position 97 '3' ASCII-Position 51 '+' ASCII-Position 43 ' ' ASCII-Position 32 ''' ASCII-Position 39 Die Repräsentation von Zeichen durch ihre ASCII-Position bzw. ihren ASCII-Code ermöglichen Vergleiche der Art: 'a' > 'A' oder ')' < '1' Escape-Sequenz ASCII-Code Wirkung bzw. Bedeutung Beispiel \a 07 bzw. 0x7 Bell (Piepzeichen) \b 08 0x8 Backspace (1 Position zurück) \f 12 0xC Formfeed (Seitenvorschub) \n 10 0xA Linefeed (neue Zeile) \r 13 0xD Carriage Return (Zeilenanfang) \t 09 0x9 Tabulator (horizontal) \v 11 0xB Tabulator (vertical) \\ 92 0x5C Backslash (entwertet) \' 44 0x2C Single quote (entwertet) \" 34 0x22 Double quote (entwertet) \? 63 0x3F Question mark (entwertet) \0 00 0x0 NUL (Stringende-Markierung) // BSP_7_2_1_1.cpp #include <iostream> using namespace std; int main(void) { cout << "Nicht einschlafen! \a\a\a"; cout << "\n\n\n"; // gleiche Wirkung wie: cout << endl << endl << endl; return 0; } Ausgabe: Nicht einschlafen!<piep><piep><piep> drei Leerzeilen Ein Zugriff auf alle Steuerzeichen am Beginn der ASCII-Tabelle ist in C/C++ problemlos möglich, indem einfach der dezimale oder hexadezimale ASCII-Code angegeben wird. Byte).

6 Es existieren sogar Varianten von char: Character Datentypen Typ Wertebereich Speicherbedarf char Byte signed char Byte unsigned char Byte Beispiel: Merkwürdig aber korrekt! // BSP_7_2_1_2 #include <iostream> using namespace std; int main(void) { char z1, z2; int erg; z1 = '0'; // ASCII-Code 48 z2 = 7; erg = z1 + z2; cout << erg << '\n'; // Ausgabe: 55 return 0; } Standardfunktionen mit char Wichtige Standardfunktionen mit char #include <ctype> char c; int i; Funktion Ergebnis isalnum(c) i i ungleich 0 falls c Buchstabe oder Ziffer, sonst i gleich 0. isalpha(c) i i ungleich 0 falls c Buchstabe, sonst i gleich 0. isdigit(c) i i ungleich 0 falls c Ziffer (0 9), sonst i gleich 0. isprint(c) i i ungleich 0 falls c druckbares Zeichen incl. Leerzeichen, sonst i gleich 0. isspace(c) i i ungleich 0 falls c Standardtrennzeichen (Leerzeichen, Tabulator oder Zeilenvorschub), sonst i gleich 0. tolower(c) i i liefert kleingeschriebenes Äquivalent von c, falls c Buchstabe, sonst bleibt c unverändert. toupper(c) i i liefert großgeschriebenes Äquivalent von c, falls c Buchstabe, sonst bleibt c unverändert. Beispiel 1 int i; char c; cout << "Neue Rechnung? [J/N] >"; cin >> c ; i = toupper(c); später keine zusätzlichen Abfragen für j und n nötig.

7 Beispiel 2 char c; int i; cout << "Bitte Zeichen eingeben >"; cin >> c; i = isdigit(c); if(i!= 0) cout << "Zeichen ist Ziffer" << '\n'; produziert die Ausgabe Zeichen ist Ziffer, wenn eine Ziffer (09) eingegeben wurde. if(i!= 0) bedeutet: falls i ungleich 0 Logische Ausdrücke Wahrheitswert Bewertung mit wahr (true) Zahl ungleich 0 falsch (false) 0 Relationale Ausdrücke werden mit den folgenden Vergeichsoperatoren gebildet: Vergleichsoperatoren == gleich!= ungleich <= kleiner gleich >= größer gleich < kleiner > größer Beispiele für logische Ausdrücke: (10 == 12) false (13.5 <= 24.9) true ('a' < 'B') false (3 > 3 ) false (0x33 == '3') true Das Ergebnis eines logischen Ausdrucks kann in einer ganzzahligen Variablen gespeichert werden. Obwohl logische Ausdrücke meistens nur für Programm-interne Steuerungen eingesetzt werden, lassen sie sich auch einer Variablen zuweisen. Beispiel // BSP_7_3_1 #include <iostream> using namespace std; int main(void) { int i, k; int l1, l2, l3; cout << "2 Integer eingeben "; cin >> i >> k; Eingabe: 6 3 l1 = i == k; cout << l1 << endl; Ausgabe: 0 l2 = i > 5;

8 } cout << l2 << endl; Ausgabe: 1 l3 = 22 <= k; cout << l3 << endl; Ausgabe: 0 return 0; Logische Ausdrücke können mit logischen Operatoren kombiniert werden. Logische Operatoren && logisch UND logisch ODER! Negation (unitär) Rangfolge der logischen und Vergleichsoperatoren höchster Rang: 1.! NOT 2. < > <= >= Vergleich 3. ==!= Gleichheit 4. && UND tiefster Rang: 5. ODER Beachte: && (UND) bindet stärker als (ODER)! Im Gegensatz zu C enthält C++ den Datentyp bool Sollten Sie einen älteren Compiler verwenden, ist es möglich, dass dieser Datentyp noch nicht unterstützt wird. Ein Beispiel für den Datentyp bool: bool log1, log2, log3; log1 = true; log2 = false; log3 = log1 && log2; cout << log3 << endl;// Ausgabe: 0 Boolesche Variablen können also die beiden Wahrheitswerte true und false annehmen. Es besteht eine Kompatibilität zur C-Logik (0 ist unwahr, nicht 0 ist wahr). Dies erläutert das folgende Beispiel: bool b1, b2, b3; b1 = 3; b2 = 4; b3 = b1 && b2; cout << b3 << endl; // Ausgabe: 1, denn 3 und 4 // werden bei der Zuweisung an // b1 und b2 in "true" umgewandelt

9 Operatoren und Ausdrücke Operatorentabelle Gruppe Operatoren Reihenfolge der Abarbeitung 1 () [ ] >. links nach rechts 2! ~ (typ) * & sizeof rechts nach links 3 * / % links nach rechts 4 + links nach rechts 5 << >> links nach rechts 6 < <= >= > links nach rechts 7 ==!= links nach rechts 8 & links nach rechts 9 ^ links nach rechts 10 links nach rechts 11 && links nach rechts 12 links nach rechts 13?: rechts nach links 14 = += = *= /= %= >>= <<= &= = ^= rechts nach links 15, links nach rechts

10 Gruppe Operator Beschreibung Beispiel 1 () Funktionsklammer sin(a * b) // s. Kap. 10 [ ] Vektorklammer a[i] // s. Kap. 11 > Strukturpointer adr >strasse // s. Kap. 11. Strukturselektor mitarb.vname // s. Kap. 11 2! Negationsoperator!x // liefert 1 oder 0 ~ Komplementoperator ~b // kippt b bitweise um ++ Incrementoperator ++i // vor Verwendung erhöhen i++ // nach Verwendung erhöhen -- Dekrementoperator --i // vor Verwendung // vermindern i-- // nach Verwendung verm. negatives Vorzeichen z // negativer Wert von z (typ) Cast-Operator (int) ausdr // Wert des Ausdrucks wird // nach int umgewandelt * Inhaltsoperator *p // Inhalt des Pointers p & Adressoperator &a // Adresse der Variablen a sizeof Größenoperator sizeof(x) // Größe der Variablen x //i n Byte 3 * Multiplikationsop. x * y sizeof(int) / Divisionsoperator a / 4.7 // Größe von int in Byte % Modulo-Operator z % 7 // 0 wenn z / 7 = Additionsoperator b + 3 Subtraktionsop. z y 5 << Links-Shift-Op. a << 3 // a um 3 Bits nach links //schieben >> Rechts-Shift-Op. b >> 2 // b um 2 Bits nach rechts // schieben 6 < kleiner-operator x < 5 // 1 wenn wahr <= kleiner-gleich-op. x <= 5 // 1 wenn wahr > größer-operator y > 5 // 1 wenn wahr >= größer-gleich-op. y >= 5 // 1 wenn wahr

11 Gruppe Operator Beschreibung Beispiel 7 == Gleichheitsoperator a == b // 1 wenn wahr!= Ungleichheitop. z!= 7 // 1 wenn wahr 8 & bitweiser UND-Op. a & 0x7 // s. Band 2 9 ^ bitweiser XOR-Op. b ^ x // s Band 2I 10 bitweiser ODER-Op. c 0x4 // s. Band 2 11 && logischer UND-Op. x && y // 1 wenn beide nicht 0 12 logischer ODER-Op. a b // 1 wenn mind. ein Operand // ungleich 0 13?: bedingter Bewertungs- Op 14 = Zuweisungsoperator y = a / b * 4.76 a? b : c // liefert b wenn. a ungleich 0 // (wahr), sonst c += Zuweisungsoperator a += b + 4 // a = a + (b + 4) = Zuweisungsoperator a = b + 4 // a = a (b + 4) *= Zuweisungsoperator a *= b + 4 // a = a * (b + 4) /= Zuweisungsoperator a /= b + 4 // a = a / (b + 4) %= Zuweisungsoperator a %= b + 4 // a = a % (b + 4) >>= Zuweisungsoperator a >>= 1 // a = a >> 1 <<= Zuweisungsoperator a <<= 2 // a = a << 2 &= Zuweisungsoperator a &= 0xdf // a = a & 0xdf = Zuweisungsoperator a = 0xa8 // a = a 0xa8 ^= Zuweisungsoperator a ^= 0x3e // a = a ^ 0x3e 15, Folgeoperator x = (i++, a + 4) // zuerst wird i erhöht, dann // wird a + 4 berechnet; der // letzte Ausdruck (hier: a + 4) // wird x zugewiesen Beispiele Ausdruck abgearbeitet als Ergebnis 2 * (2 * 15) / 3.0 * 4.0 (12.0 / 3.0) * / 9 % 5 (120 / 9) % / 1.2 / 2.5 (24.6 / 1.2) / Beispiel: Der Ausdruck 4 && 2 + 3!3 == 3 2 / 2 >= 3 wird folgendermaßen aufgelöst: ((4 && (2 + 3)) ((!3) == ((3 (2 / 2)) >= ( 3)))) und mit 1 bewertet.

12 Benutzerdefinierte Konstanten Neben Variablen können auch eigene Konstanten vom Benutzer definiert werden. Konstantendefinition const <typ> <NAME> = <wert>; Um Konstanten von Variablen zu unterscheiden, ist es in C/C++ üblich, Konstanten großzuschreiben. Beispiel: const int DIMENSION = 100; const float C0 = E8; const char BLANK = y = 3 * C0 * sin(z); ' '; // Lichtgeschwindigkeit Es gibt eine alternative Möglichkeit, Konstanten mit Hilfe des Präprozessors zu erzeugen: #define <NAME> <ersetzung> In diesem Fall wird jedoch kein Speicherplatz belegt. Vielmehr ersetzt der Präprozessor im gesamten Quelltext das Wort <NAME> durch <ersetzung>. Beispiel #include <iostream> #define PI #define SEK_PRO_TAG (60 * 60 * 24) using namespace std; int main(void) float umfang, radius; long int sek_pro_jahr; umfang = 2 * PI * radius; sek_pro_jahr = SEK_PRO_TAG * 365;