Ngôn ngữ lập trình C và C++ - Bài 2: Kiểu, toán tử và biểu thức - Đỗ Đăng Khoa

4/21/2015 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Ngơn ngữ lập trình C và C++ Bài 2: Kiểu, tốn tử và biểu thức TS. Đỗ Đăng Khoa Bộ mơn Cơ học Ứng dụng Viện Cơ Khí 4/21/2015 2 Quy ước về đặt tên trong C/C++ Áp dụng đặt tên cho hàm, biến, hằng, cấu trúc hay lớp: - Là dẫy ký liên tiếp bao gồm chữ cái và số và phải bắt đầu bằng chữ cái hoặc gạch dưới ‘_’. - Khơng bao gồm các ký tự đặc biệt như tốn tử: +,-,*,/ - Khơng trùng với từ khĩa TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Phân biệt chữ hoa, chữ thường 4/21/2015 3 Từ khĩa
Một số từ nhất định được dành cho mục đích riêng
Cĩ ý nghĩa đặc biệt trong ngữ cảnh của một ngơn ngữ cụ thể
Sẽ khơng cĩ xung đột nếu từ khĩa và tên biến khác nhau
Ví dụ: từ integer cho tên biến thì hồn tồn hợp lệ ngay cả TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI khi mà từ khĩa là int 4/21/2015 4 Kiểu dữ liệu
Tên kiểu: là một từ dành riêng để chỉ định kiểu của dữ liệu.
Số byte trong bộ nhớ: để lưu trữ một đơn vị dữ liệu thuộc kiểu này, phụ thuộc vào các trình biên dịch và hệ thống máy khác nhau. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Miền giá trị của kiểu: Cho biết một đơn vị dữ liệu thuộc kiểu này sẽ cĩ thể lấy giá trị trong miền nào (giá trị nhỏ nhất và lớn nhất là bao nhiêu), phụ thuộc vào số byte mà hệ thống máy qui định cho từng kiểu. 4/21/2015 5 Kiểu dữ liệu cơ bản Kiểu dữ liệu cơ bản TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI voidchardoublefloat int 4/21/2015 6 Kiểu dữ liệu cơ bản
Kiểu số nguyên (int) • Lưu trữ dữ liệu số • int num; • Chiếm 16 bits (2 bytes) bộ nhớ • Biểu diễn các số nguyên trong phạm vi -32768 tới 32767
Kiểu số thực (float) • Lưu trữ dữ liệu số chứa phần thập phân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI • float num; • Chiếm 32 bits (4 bytes) bộ nhớ • Ví dụ : 23.05, 56.5, 32 4/21/2015 7 Kiểu dữ liệu cơ bản
Kiểu số thực (double) • Lưu trữ dữ liệu số chứa phần thập phân • double num; • Chiếm 64 bits (8 bytes) bộ nhớ • Ví dụ : 23.05, 56.5, 32
Kiểu ký tự (char) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI • Lưu trữ một ký tự đơn • char c; • Chiếm 8 bits (1 byte) bộ nhớ • Ví dụ: ‘a’, ‘m’, ‘$’ ‘%’ , ‘1’, ’5’
Kiểu void: khơng lưu bất cứ dữ liệu gì, báo cho trình biên dịch khơng cĩ giá trị trả về 4/21/2015 8 Những kiểu dữ liệu dẫn xuất Kiểu dữ liệu dẫn xuất Kiểu dữ liệu cơ bản Bộ bổ từ (Modifiers) kiểu dữ liệu int unsigned int (chỉ là số dương) unsigned TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI intshort short int (chiếm ít bộ nhớ hơn int) int/double Long int /longdouble (chiếm nhiều bộ nhớ hơn int/double) long 4/21/2015 9 Kiểu dữ liệu
Bảng kiểu dữ liệu cĩ sẵn Loại Kiểu dữ liệu Kích thước bộ nhớ (bit) Kí tự char 8 wchar_t 16 (Unicode) Số nguyên short 16 int 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI long int 32 __intn n = 8, 16, 32, 64 hoặc 128 long 32 long long 64 (tương đương __int64) Số thực float 32 double 64 long double 64 4/21/2015 10 Kiểu dữ liệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 4/21/2015 11 Kiểu kí tự
Một kí tự là một kí hiệu trong bảng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Mã chuẩn trao đổi thơng tin Hoa Kỳ)
Biểu diễn một kí tự dùng mã của ký tự Cho kí tự ‘A’ tương đương cho kí tự 65 (mã ASCII của ‘A’) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Biến kiểu kí tự cĩ thể nhận giá trị theo 2 cách: c = ‘A’ hoặc c = 65
Bảng mã ASCII chuẩn cĩ 128 kí tự. Bảng ASCII mở rộng (bảng mã ANSI) cĩ 255 kí tự để bổ sung các phép tốn, chữ cĩ dấu, và các kí tự trang trí. 4/21/2015 12 Kiểu kí tự Ví dụ: char c, d ; // c, d được phép gán giá trị từ -128 đến 127 unsigned e,f ; // e được phép gán giá trị từ 0 đến 255 c = 65 ; d = 179 ; // d cĩ giá trị ngồi miền cho phép e = 179; f = 330 ; // f cĩ giá trị ngồi miền cho phép cout << c << int(c);// in ra chữ cái 'A' và giá trị số 65 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI cout << d << int(d) ; // in ra là kí tự '|' và giá trị số - 77 cout << e << int(e) ; // in ra là kí tự '|' và giá trị số 179 cout << f << int(f); // in ra là kí tự 'J' và giá trị số 74 4/21/2015 13 Bảng mã ANSI
Bộ mã ANSI khơng chứa đủ các kí tự thể hiện ngơn ngữ của nhiều quốc gia  tạo ra nhiều bộ mã ANSI cho mỗi ngơn ngữ.
Các bộ mã mẫu thuẫn do dùng cùng một số để chỉ định hai kí tự khác nhau, hoặc con số khác nhau để thể hiện cùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI một kí tự.
Máy tính cần hỗ trợ nhiều bộ mã.
Dữ liệu cĩ thể bị sai lạc khi được chuyển qua các bộ mã hoặc máy tính khác nhau. 4/21/2015 14 Bảng mã Unicode
Bộ mã chuẩn quốc tế được thiết kế dùng làm bộ mã duy nhất cho tất cả các ngơn ngữ, kể cả những ngơn ngữ sử dụng ký tự tượng hình phức tạp như Trung Quốc, Thái Lan.
Cung cấp một con số duy nhất  Cho mỗi ký tự TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  Cho mọi hệ máy tính  Cho mọi chương trình  Cho mọi ngơn ngữ
Chiếm 1.114.112 mã chữ, đã gán hơn 96000 mã chữ. 128 kí tự đầu tiên theo ASCII. 4/21/2015 15 Bảng mã Unicode
Khơng gian mã Unicode được chia thành 17 mặt phẳng, mỗi mặt phẳng cĩ 65536 mã.
Mặt phẳng đầu tiên [plane 0] (mặt phẳng đa ngơn ngữ căn bản - Basic Multilingual Plane) chứa các kí hiệu cho hầu hết các ngơn ngữ hiện đại, và một lượng lớn các kí tự đặc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI biệt. Đa số được dùng để mã hĩa các ngơn ngữ Hán-Nhật- Hàn-Việt.
Mặt phẳng một [plane 1] (mặt phẳng đa ngơn ngữ bổ sung - Supplementary Multilingual Plane) dùng cho các chữ viết cổ như của Ai Cập 4/21/2015 16 Bảng mã Unicode
Mặt phẳng hai [plane 2] dùng cho 40000 chữ Trung Quốc, đa số ký hiệu cổ.
Mặt phẳng 14 hiện chứa một số các ký tự thẻ ngơn ngữ khơng được khuyến khích và một số ký hiệu lựa chọn biến thể TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Mặt phẳng 15 và mặt phẳng 16 được mở cho các sử dụng cá nhân. 4/21/2015 17 Hằng – Khai báo và sử dụng Hằng là một giá trị cố định nào đĩ.
Hằng nguyên o Mặc định theo hệ 10, thêm 0 trước là hệ 8, thêm 0x trước là hệ 16. Ví dụ: 31 (hệ 10), 037 (hệ 8), 0x1f hay 0x1F (hệ 16) o Bổ sung hậu tố TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI • l(L): long • u(U): unsigned ul(lu): unsigned long Ví dụ: 75 // int 75u // unsigned int 75l // long 75ul // unsigned long 75lu // unsigned long 4/21/2015 18 Hằng – Khai báo và sử dụng Vị trí dấu phảy phụ thuộc vào n TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 4/21/2015 19 Hằng – Khai báo và sử dụng
Hằng kí tự o Kí tự cĩ mặt chữ thể hiện  đặt mặt chữ giữa hai dấu nháy đơn, ‘ ‘. Ví dụ: ‘A’, ‘3’, ‘ ‘ (dấu cách) o Sử dụng giá trị trong bảng mã (thuận tiện cho các kí tự khơng cĩ mặt chữ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Ví dụ: 65 (A), 51 (3), 32 (dấu cách) 27 (Esc), 13 (Enter) o Sử dụng giá trị dạng hệ 8 hoặc hệ 16 0kkk hoặc ‘\kkk’ hệ 8, tối đa 3 chữ số 0xkk hoặc ‘\xkk’ hệ 16, tối đa 2 chữ số Ví dụ: 65, 0101, 0x41 hoặc 'A' , '\101' , '\x41' 4/21/2015 20 Hằng – Khai báo và sử dụng
Một số hằng kí tự thơng dụng Kí tự Mơ tả \n Kí tự xuống dịng \r Xuống dịng (Enter) \t tab TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI \f Kéo trang \a Chuơng (loa kêu bíp) \' Nháy đơn (') \" Nháy kép (") \? Dấu chấm hỏi (?) \\ Dấu \ 4/21/2015 21 Hằng – Khai báo và sử dụng
Hằng xâu kí tự o Dẫy kí tự bất kì nằm giữa hai dấu nháy kép, “ ”. Ví dụ: “Hello, world”, “A”, “” (xâu rỗng) o Chiều dài xâu = số kí tự giữa hai dấu nháy kép o Phân biệt kí tự ‘A’ và xâu “A”. Cùng biểu diễn chữ A nhưng được bố trí bộ nhớ khác nhau. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Kí tự ‘A’ chiếm 1 byte Xâu “A” chiếm 2 byte. Một byte được dùng cho kí tự kết thúc xâu ‘\0’. 4/21/2015 22 Hằng – Khai báo và sử dụng
Khai báo hằng o Sử dụng tiền xử lý #define #define TÊN_HẰNG giá_trị Ví dụ: #define MAX 100 #define NEWLINE ‘\n’ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI #define PI 3.14156 o Sử dụng từ khĩa const const kiểu_dữ_liệu tên_hằng = giá_trị; Ví dụ: const char NEWLINE = ‘\n’; const double PI = 3.14156; 4/21/2015 23 Biến – Khai báo và sử dụng Bộ nhớ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Dữ liệu Mỗi vị trí trong bộ nhớ là duy nhất Biến cho phép cung cấp một tên cĩ ý nghĩa cho mỗi vị trí nhớ 15 Dữ liệu trong bộ nhớ 15 4/21/2015 24 Biến – Khai báo và sử dụng
Biến là các tên gọi để lưu giá trị.
Giá trị được lưu cĩ thể giá trị ban đầu, trung gian hoặc kết quả cuối cùng.
Giá trị được lưu vào một ơ nhớ trong bộ nhớ, kích thước ơ nhớ (byte) tùy thuộc vào kiểu dữ liệu của biến. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Tên biến giúp chúng ta truy cập vào bộ nhớ mà khơng cần dùng địa chỉ của chúng
Được khai báo trước khi sử dụng
Trong C, các biến phải được khai báo ngay từ đầu chương trình hay đầu của hàm.
Trong C++, cĩ thể khai báo bất kỳ chỗ nào trước khi sử dụng 4/21/2015 25 Biến – Khai báo và sử dụng
Khai báo • Kiểu tên_biến; • Kiểu tên_biến_1, tên_biến_2, tên_biến_3; int i; float f1, f2; Các biến khai báo kiểu này sẽ cĩ giá trị 0 (ơ nhớ chưa sử TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI dụng), giá trị nào đĩ nếu ơ nhớ đã được sử dụng trước đĩ.
- Khai báo cĩ khởi tạo giá trị • Kiểu tên_biến = gt; // gt: hằng, biến hoặc biểu thức. • Kiểu tên_biến(gt); // C++ int i = 5, j = 10, k = j, f = 5*i; double d(10.5); 4/21/2015 26 Biến – Khai báo và sử dụng
Gán giá trị cho biến • Sử dụng tốn tử gán, =. tên_biến = gt; // gt: hằng, biến hoặc biểu thức • Gán nhiều biến cùng một giá trị biến_1 = biến_2 = biến_3 = biến_4 = gt; i = j = k = 5; TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI • Gán trong một biểu thức m = j*(k=5); Tương đương với hai câu lệnh: k = 5; và m = j*k; 4/21/2015 27 Biến - Phạm vi biến int y = 38; void main( ){ int z=47; while(z<400) { int a = 90; Phạm vi biến a Phạm vi biến z Phạm vi biến y TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI z += a++; z++; } y = 2 * z; } 4/21/2015 28 Phép tốn
Tốn hạng Các thành phần tên tham gia trong phép tốn
Tốn tử Các kí hiệu phép tốn
Phép tốn 1 ngơi Phép tốn cĩ một tốn hạng Tốn Tử 2 * y + 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Ví dụ: -a (lấy giá trị âm của a), &b (lấy địa chỉ của b)
Phép tốn 2 ngơi • Phép tốn trừ 2 ngơi: a – b • Phép tốn lấy hội các bit 2 số nguyên: a & b
- Phép tốn 3 ngơi: a ? b : c Tốn hạng 4/21/2015 29 Bốn Kiểu Tốn Tử Số học (Arithmetic) Luận Lý (Logical) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Quan hệ (Relational) Nhị phân (Bitwise) 4/21/2015 30 Các phép tốn số học: +, -, *, /, %
Các phép tốn + (cộng), - (trừ), * (nhân) cĩ ý nghĩa như trong số học thơng thơng thường
Phép tốn / (chia) dựa theo kiểu của tốn hạng  Hai tốn hạng số nguyên  kết quả lấy phần nguyên  Một trong hai tốn hạng thực kết quả là số thực Ví dụ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 5/2 = 2 5.0/2 = 5/2.0 = 5.0/2.0 = 2.5
Phép tốn % (lấy phần dư) trả lại phần dư của phép tốn chia, /, hai tốn hạng số nguyên 5%2 = 1 2%5 = 2 4/21/2015 31 Phép tốn tăng và giảm: ++, --
Phép tốn ++, --, thực hiện tăng hoặc giảm 1 đơn vị i++ và ++i tương đương i = i + 1
Sự khác nhau i++ và ++I khi nằm trong câu lệnh, biểu thức  i++: tăng i sau khi biểu thức tính tốn xong  ++i: tăng i, sau đĩ i mới tham gia vào biểu thức tính tốn Ví dụ: j = 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phép tốn Tương đương Kết quả i = j++; i = j; j = j + 1; i = 5, j = 6 i = ++j; j = j + 1; i = j; i = 6, j = 6 i = j++ + 7; i = j + 7; j = j + 1; i = 12, j = 6 i = ++j + 7; j = j + 1; i = j + 7; i = 13, j = 6 4/21/2015 32 Tốn tử quan hệ và luận lý (lơgic)
Đây là các phép tốn trả lại giá trị đúng (#0) và sai (=0)
Ðược dùng để so sánh: biểu thức với biểu thức, biến với biến, biểu thức với biến, biến với hằng hoặc biểu thức với hằng Tốn tử quan hệ Tốn tử Ý nghĩa TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI > Lớn hơn >= Lớn hơn hoặc bằng < Nhỏ hơn <= Nhỏ hơn hoặc bằng == Bằng != Khơng bằng 4/21/2015 33 Phép tốn quan hệ và logic
Phép tốn quan hệ (ưu tiên sau phép tốn số học)  , >=  ==, != (ưu tiên sau 4 phép tốn trên)
Phép tốn logic  && (và), || (hoặc) để kết hợp các điều kiện  ! (phủ định) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI a b a && b a || b !a 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 4/21/2015 34 Phép tốn thao tác nhị phân (bitwise)
Cho phép thao tác các bit riêng biệt của một biến
6 tốn tử thao tác bit Tốn tử Kí hiệu Cách viết Mơ tả Dịch trái << x << y Các bit trong x dịch trái y bit Dịch phải >> x >> y Các bit trong x dịch phải y bit TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NOT (Bù) ~ ~x Lấy phần bù của các bit trong x AND (Hội) & x & y Từng bit trong x AND từng bit trong y OR (Tuyển k loại trừ) | x | y Từng bit trong x OR từng bit trong y XOR (Tuyển cĩ loại trừ) ^ x ^ y Từng bit trong x XOR từng bit trong y 4/21/2015 35 Phép tốn thao tác nhị phân (bitwise) Ví dụ: bit a bit b a & b (a AND b) a | b (a OR b) a ^ b (a XOR b) ~a 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 11001110 & 10011000 = 10001000 11001110 | 10011000 = 11011110 11001110 ^ 10011000 = 01010110 4/21/2015 36 Phép tốn thao tác nhị phân (bitwise) Ví dụ: dịch bit 23 > 1 23/2 = 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 4/21/2015 37 Tốn tử gán và biểu thức
Phép gán dạng x = x@a; được viết dưới dạng x @= a, trong đĩ @ là các phép tốn số học, tốn tử bit... x = x + 2;  x += 2; x = x - 2;  x -= 2; x = x * 2;  x *= 2; TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI x = x / 2;  x /= 2; x = x * (10 + c);  x *= 10 + c; 4/21/2015 38 Biểu thức điều kiện, ?
Viết dưới dạng biểu thức 3 ngơi: e1 ? e2 : e3; e1: biểu thức logic e2, e3: biểu thức bất kỳ Phép tốn thực hiện biểu thức e2 nếu điều kiện e1 đúng và thực hiện biểu thức e3 nếu ngược lại. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI + Số lớn nhất của 2 số a > b ? a : b; max = (a > b ? a : b); + Số lớn nhất của 3 số max = (a > b ? (a > c ? a : c) : (b > c ? b : c)) 4/21/2015 39 Độ ưu tiên của tốn tử
Đề cập đến thứ tự thực thi các tốn tử trong C/C++
Độ ưu tiên của các tốn tử này được thay đổi bởi các dấu ngoặc đơn trong biểu thức () Loại tốn tử Tốn tử Tính kết hợp Một ngơi - ++ -- Phải đến trái TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hai ngơi ^ Trái đến phải Hai ngơi * / % Trái đến phải Hai ngơi + - Trái đến phải Hai ngơi = Phải đến trái 4/21/2015 40 Biểu thức
Biểu thức là sự mơ tả quan hệ giữa các tốn hạng (hằng, biến, hàm), phép tốn và cặp dấu () theo một quy tắc nhất định
Giá trị của biểu thức được tính tốn dựa theo thứ tự ưu tiên của các phép tốn: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI i. Các biểu thức trong cặp dấu ngoặc () ii. Các phép tốn 1 ngơi (++, --, &, * ¡) iii. Các phép tốn số học iv. Các phép tốn quan hệ, logic v. Các phép gán 4/21/2015 41 Chuyển đổi kiểu
Khi tính tốn một biểu thức, phần lớn các phép tốn đều yêu cầu các tốn hạng phải cùng kiểu. Trường hợp khác kiểu, chương trình sẽ tự động chuyển kiểu.
Chuyển đổi kiểu tự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Kiểu dữ liệu thấp hơn sẽ được nâng thành kiểu cao hơn cho phù hợp với phép tốn char ↔ int → long int → float → double 4/21/2015 42 Chuyển đổi kiểu
Ép kiểu  Khi chuyển kiểu tự động cĩ thể khơng thực hiện được (thực  nguyên) hoặc cĩ thể mất dữ liệu (cao hơn thấp hơn). Ví dụ: int i; float f = 3; TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI i = f + 2; // f+2=5.0 nhưng khơng gán được cho i  Ép kiểu để chuyển về kiểu mong muốn Cú pháp: (tên_kiểu)biểu_thức tên_kiểu(biểu_thức) i = (int)(f + 2); hoặc i = int(f + 2); 4/21/2015 43 Thư viện các hàm tốn học
Các hàm số học abs(x), labs(x), fabs(x) : trả lại giá trị tuyệt đối của một số nguyên, số nguyên dài và số thực. pow(x, y) : hàm mũ, trả lại giá trị x lũy thừa y (xy). exp(x) : hàm mũ, trả lại giá trị e mũ x (ex). log(x), log10(x) : trả lại lơgarit cơ số e và lơgarit thập phân của TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI x (lnx, logx) . sqrt(x) : trả lại căn bậc 2 của x. atof(s_number) : trả lại số thực ứng với số viết dưới dạng xâu kí tự s_number.
Các hàm lượng giác sin(x), cos(x), tan(x) : trả lại các giá trị sinx, cosx, tgx.