Last modified: September 25, 2024

This article is written in: 🇵🇱

Zmienne i typy danych

W języku programowania, zmienna to identyfikator reprezentujący określony obszar pamięci, w którym przechowywane są dane. Każda zmienna ma przypisany konkretny typ danych, który informuje komputer o rodzaju i zakresie informacji przechowywanej w zmiennej. Typ danych określa także operacje, jakie można wykonywać na tych danych, oraz ilość pamięci, jaką zmienna zajmuje.

Deklaracja i inicjalizacja zmiennej

Deklaracja zmiennej polega na określeniu jej typu i nazwy. Inicjalizacja to przypisanie zmiennej jej początkowej wartości. Deklaracja i inicjalizacja mogą być wykonane jednocześnie lub osobno.

int liczba;                // deklaracja zmiennej typu int
liczba = 10;               // przypisanie wartości zmiennej
double wspolczynnik = 2.5; // deklaracja i inicjalizacja zmiennej typu double

Zasady nazewnictwa zmiennych

Podczas nazywania zmiennych, warto przestrzegać pewnych zasad, aby kod był czytelny i łatwy w utrzymaniu:

• Nazwy zmiennych mogą składać się z liter, cyfr i podkreślnika _ i powinny zaczynać się od litery lub podkreślnika.
• Unikaj używania słów kluczowych języka programowania, takich jak int, class, return.
• Nazwy powinny być opisowe i zrozumiałe, np. liczbaDni, wspolczynnikZmiany.

Istnieje kilka popularnych konwencji nazewnictwa:

• snake_case: oddzielanie słów podkreślnikiem, np. masa_czastki, adres_email.
• camelCase: pierwsze słowo małą literą, następne wielką, np. masaCzastki, adresEmail.
• PascalCase: każde słowo zaczyna się wielką literą, np. MasaCzastki, AdresEmail (często stosowane dla nazw klas).

Przypisanie i modyfikacja wartości

Po zadeklarowaniu zmiennej, można jej przypisać wartość lub modyfikować istniejącą wartość.

int liczba = 5;   // inicjalizacja zmiennej wartością 5
liczba = liczba + 3; // modyfikacja wartości na 8
liczba++;           // inkrementacja wartości o 1; teraz liczba to 9

Typy zmiennych

W języku C++ istnieje wiele różnorodnych typów zmiennych, które odpowiadają różnym kategoriom danych. Wśród nich można wymienić m.in.: pojedyncze znaki, liczby całkowite, liczby zmiennoprzecinkowe, typ logiczny oraz typ void.

Przykładowa tabela typów danych

Stałe

Stała to zmienna, której wartość jest niezmienna przez cały czas trwania programu. W języku C++ stałe deklaruje się za pomocą słowa kluczowego const. Stałe mogą być również wyliczane w trakcie kompilacji przy użyciu słowa kluczowego constexpr, wprowadzonego w C++11, co pozwala na jeszcze bardziej efektywne zarządzanie pamięcią i optymalizację kodu przez kompilator.

Deklaracja stałych

• Stałe z const: Słowo kluczowe const jest używane do deklaracji zmiennych, które nie mogą zmieniać swojej wartości po inicjalizacji.

const double pi = 3.14159;

W powyższym przykładzie pi jest stałą typu double o wartości 3.14159.

• Stałe z constexpr: Słowo kluczowe constexpr wskazuje, że wartość zmiennej może być obliczona podczas kompilacji, co jest szczególnie przydatne w kontekście optymalizacji i zapewnienia, że dane są dostępne w czasie kompilacji.

constexpr double euler = 2.71828;

W powyższym przykładzie euler jest stałą typu double, której wartość zostanie obliczona podczas kompilacji.

Korzyści z używania stałych

• Używanie stałych w kodzie zapobiega przypadkowemu modyfikowaniu wartości, co znacząco zwiększa jego bezpieczeństwo, ponieważ unika się niezamierzonych zmian w kluczowych zmiennych.
• Stałe z dobrze opisanymi nazwami pomagają w poprawie czytelności kodu, co sprawia, że program jest łatwiejszy do zrozumienia zarówno dla twórcy, jak i innych programistów.
• Kompilator, mając wiedzę, że pewne wartości są niezmienne, może skuteczniej optymalizować działanie programu, co prowadzi do bardziej wydajnego kodu.
• Dzięki stałym łatwiej jest zarządzać dużymi projektami, ponieważ kluczowe wartości są centralnie zdefiniowane i ich zmiana nie wymaga przeszukiwania całego kodu.
• Stałe mogą również poprawiać dokumentację kodu, ponieważ ich nazwy często jasno sugerują, co reprezentują, co zmniejsza potrzebę dodatkowych komentarzy.
• Stałe pozwalają na lepsze testowanie i weryfikację poprawności kodu, ponieważ wartości niezmienne są przewidywalne i łatwiej jest stworzyć przypadki testowe.

Zakres życia zmiennych

Zakres życia zmiennej określa, kiedy zmienna jest dostępna i kiedy jest niszczona podczas działania programu. Zmiennymi mogą być globalne, lokalne, statyczne i dynamiczne.

Zmienne globalne

Zmienne globalne są deklarowane poza funkcjami i są dostępne w całym programie od momentu jego uruchomienia do zakończenia. Mogą być dostępne z dowolnej funkcji w programie.

int globalna = 10; // zmienna globalna

int main() {
  int lokalna = 3; // zmienna lokalna

  std::cout << lokalna << std::endl;   // 3
  std::cout << ::globalna << std::endl; // 10
  return 0;
}

W powyższym przykładzie globalna jest zmienną globalną, a lokalna jest zmienną lokalną dostępną tylko w funkcji main. Jeśli chcemy odwołać się do zmiennej globalnej w sytuacji, gdy w danej funkcji istnieje zmienna o tej samej nazwie, używamy operatora zakresu ::.

Zmienne lokalne

Zmienne lokalne są deklarowane wewnątrz funkcji lub bloku kodu i są dostępne tylko w ramach tej funkcji lub bloku. Istnieją one od momentu ich deklaracji do końca bloku, w którym zostały zadeklarowane.

void funkcja() {
  int lokalna = 5; // zmienna lokalna
  std::cout << lokalna << std::endl; // 5
}
// zmienna lokalna nie jest dostępna poza funkcją

Zmienne statyczne

Zmienne statyczne zachowują swoją wartość między wywołaniami funkcji. Mogą być deklarowane zarówno na poziomie globalnym, jak i wewnątrz funkcji.

void funkcja() {
  static int licznik = 0; // zmienna statyczna
  licznik++;
  std::cout << "Licznik: " << licznik << std::endl;
}

int main() {
  funkcja(); // Licznik: 1
  funkcja(); // Licznik: 2
  funkcja(); // Licznik: 3
  return 0;
}

W powyższym przykładzie zmienna licznik zachowuje swoją wartość między wywołaniami funkcji funkcja.