Вывод long double в си

На этом уроке мы познакомимся с особенностями функции printf() и типами данных: целыми и вещественными числами, символами, массивами и строками. Это далеко не все допустимые в C типы. Есть еще указатели, структуры, объединения, перечисления, также в C есть возможность определять собственные типы данных.

Функция printf() и форматированный вывод

Вывод символов на экран, а точнее в стандартный поток вывода, осуществляется в языке C помощью функции printf(). Эта функция выводит на экран строку, переданную первым аргументом, предварительно заменив в ней специальные комбинации символов преобразованными в символы данными, переданными последующими аргументами. Следующие после первой строки данные могут быть строками, символами, целыми или вещественными числами, а также указателями. У каждого типа данных имеется свое обозначение — своя спецификация формата.

На прошлом уроке мы выводили строку "Hello World" вот так:

Однако то же самое можно было получить так:

Здесь %s — это спецификация строкового формата, т. е. вместо %s будет подставлен следующий аргумент, данные которого должны быть строкой. Вывод целого числа может выглядеть так:

Вместо числа 5 может стоять переменная целочисленного типа. Функция printf() может принимать произвольное число аргументов:

При выводе данные подставляются по очередности следования: 3 на место первой спецификации, dogs на место второй и т.д. Т. е. следует строго соблюдать соответствие форматов и последующих данных.

Под выводимые данные можно выделять больше знакомест, чем необходимо. Для этого между знаком % и буквой формата прописывается целое число, обозначающие ширину поля, например так: %10d. По умолчанию выравнивание происходит по правому краю. Для выравнивания по левому краю перед числом ставится знак минус.

Задание

Напишите программу, которая выводила бы на экране данные примерно так, как на картинке. При этом используйте возможность задать ширину поля, а также выравнивание по левому и правому краям.

Целочисленные типы

В языке C существует несколько типов целых чисел. Они различаются между собой объемом памяти, отводимым под переменную, а также возможностью присваивания положительных и отрицательных чисел. От объема памяти, т. е. от количества выделяемых байтов под переменную, зависит, каким может быть максимально возможное значение, записанное в данную переменную. Следует отметить, что в языке Си объем памяти, выделяемый под конкретный тип, может зависеть от операционной системы.

Так, если под переменную какого-либо целочисленного типа выделяется 2 байта, что составляет 16 бит, и ей можно присваивать только положительные числа и ноль, то эти числа будут в диапазоне от 0 до 65535, т. к. 2 16 = 65536, но одна вариация забирается на нуль. Если же тип допускает отрицательные числа, то диапазон допустимых значений уже будет лежать в пределах от -32768 до +32767.

Часто в программах используется тип int. Вот пример, где происходит объявление и определение (присваивание значений) целочисленных переменных, а также вывод их значений на экран:

Обратите внимание, что в языке C присваивать значение можно при объявлении переменных.

Обычно под переменную типа int, которая может принимать как положительные так и отрицательные значения, отводится 4 байта, что равно 32-м битам. Отсюда допустимый диапазон значений будет лежать в пределах от -2 147 483 648 до 2 147 483 647. Если в исходном коде на C мы объявим переменную int max, присвоим ей максимально допустимое значение, а потом будем его увеличивать, то сообщений об ошибке не будет ни на этапе компиляции, ни на этапе выполнения.

Результат будет таким:

Чтобы понять, почему такое происходит, представьте себе числовую ось не в виде прямой, а в виде окружности. Когда мы достигаем конца, двигаясь например по часовой стрелке, то это значит, что мы пришли в начало. Поэтому, продолжая движение по часовой стрелке, следующее число, которое мы увидим за максимально возможным, – это самое минимальное. Данную особенность языка Си следует иметь в виду при выполнении арифметических действий.

То же самое с минимумом int. Если мы начнем из него вычитать, т. е. двигаться против часовой стрелки, то перескочим максимальную границу и будем идти в направлении уменьшения уже от нее:

Помимо типа int в языке программирования C существуют другие (модифицированные) целочисленные типы:

short — отводится меньше байтов, чем на int;

long — отводится больше байтов, чем на int (не всегда, зависит от системы);

unsigned — столько же байт как у int, но без отрицательных чисел; в результате чего знаковый разряд освобождается, и количество положительных значений увеличивается;

При выводе длинных чисел следует дополнять спецификацию формата буквой l перед буквой формата. Например:

Символы

Под символьный тип данных отводится 1 байт памяти. У каждого символа есть соответствующее ему целое число по таблице символов ASCII.

Тип char языка программирования C включает диапазон чисел от -128 до 127. Значения от 0 до 127 могут быть заданы или выведены на экран в виде соответствующих символов (на самом деле не все). Если значение переменной задается в виде символа, то символ заключается в одиночные кавычки, например, так: ‘w’. Также в языке существует тип unsigned char с диапазоном чисел от 0 до 255.

С другой стороны, если переменная задана как int или short и ей присвоено значение в диапазоне, где оно может быть представлено символом, то значение можно вывести как символ. Соответственно целочисленной переменной можно присвоить символ.

Если в программе вы будете использовать целые числа со значениями до 127 или 255 и хотите сэкономить память, то объявите переменную как char или unsigned char.

Получается, что в программе символы — это числа, а числа — символы. Тогда как указать, что мы хотим видеть на экране: символ или число? Для вывода на экран символов используется спецификация формата вида %c.

Так программа, представленная ниже,

выдает такой результат:

Число 63 по таблице символов ASCII соответствует знаку ‘?’. Сначала мы выводим значение переменной ch в формате символа, затем – числа. Тоже самое с переменной uch, однако ее значение было задано через символ, а не число.

Вещественные типы данных

В языке C существует три типа чисел с плавающей точкой: float и double (двойной точности) и long double. Также существует три формата вывода вещественных чисел, причем они не связаны с типами, а связаны с удобством представления числа. Вещественные числа могут иметь высокую точность, очень маленькое или очень большое значение. Если выполнить функции printf() с такими параметрами:

, то на экране мы увидим следующее:

В первом случае (%f) выводится число в обычном виде. По умолчанию точность представления числа равна шести знакам после точки.

Во втором случае (%g) число выводится как обычно, если количество значащих нулей не больше четырех. Если количество значащих нулей четыре и больше, то число выводится в нормализованном виде (третий случай). Запись 5e-5 означает 5 * 10 -5 , что равно 0.00005. А, например, запись 4.325e+3 является экспоненциальной записью 4.325 * 10 3 , что равно 4325. Если с такой формой представления чисел вы сталкиваетесь первый раз, то почитайте дополнительные источники, например, статью в Википедии "Экспоненциальная запись".

Четвертый формат (%e) выведет число исключительно в нормализованном виде, каким бы это вещественное число ни было.

Если при выводе требуется округлить число до определенной точности, то перед буквой-форматом ставят точку и число-указатель точности. Например, printf("%.2f", 0.23) выведет на экран 0.23, а не 0.230000. Когда требуется указать еще и поле, то его ширину прописывают перед точкой, например, %10.3f.

Массивы

Переменные, содержащие массивы, в языке программирования C объявляются, например, так:

Если при указании количества элементов используется константа, она должна быть определена до своего использования следующим образом (чаще константы определяют вне функций):

На самом деле #define является командой препроцессора, используемой не только для определения констант. Когда препроцессор обрабатывает исходный файл программы, он подставляет во все места, где была упомянута константа, ее значение.

Индексация массивов в языке программирования C начинается с нуля.

Присваивание значений элементам массивов можно произвести сразу или в процессе выполнения программы. Например:

Когда переменная-массив объявляется и сразу определяется (как в случае vowels), то размер массива можно не указывать, т. к. он вычисляется по количеству элементов, переданных в фигурных скобках.

Строки

В языке программирования С нет отдельного строкового типа данных, хотя формат вывода строки есть (%s). Строки в C – это массивы символов, последний элемент которых является первым (с номером 0) символом в таблице ASCII. В этом месте таблицы стоит "ничто", имеющее символьное обозначение ‘’.

С другой стороны, строки — это необычные массивы в том смысле, что работа с ними в языке программирования C несколько отличается от работы с числовыми массивами. В этом мы убедимся позже.

Выше мы объявили и определили массив vowels. Если бы мы его определили вот так:

то он был бы строкой. Во втором случае сами двойные кавычки "говорят" что это строка, и символ окончания строки ‘’ записывается в память автоматом.

Массивы символов можно выводить на экран, просто указав имя переменной, а вот с массивами чисел такой номер не пройдет:

Функция sizeof()

Функция sizeof() языка C принимает в качестве аргумента константу, тип данных или переменную и возвращает количество байт, которые отведено под этот объект в памяти.

При выводе на экран значения, возвращаемого sizeof() используется формат %lu (длинное целое без знака). Примеры:

Задание

Напишите программу, выводящую информацию о количестве байтов, отводимых в памяти под типы данных, которые были изучены на данном уроке. При работе с массивами символов, определяемыми как строковые литералы (в двойных кавычках), обратите внимание, что размер массива больше на единицу, чем количество видимых символов.

Целый тип (int)

Размер типа int не определяется стандартом, а зависит от компьютера и компилятора.

Для 16-разрядного процессора под величины этого типа отводится 2 байта,

для 32-разрядного — 4 байта.

Спецификатор short перед именем типа указывает компилятору, что под число требуется отвести 2 байта независимо от разрядности процессора.

Спецификатор long означает, что целая величина будет занимать 4 байта.

Таким образом, на 16-разрядном компьютере эквиваленты int и short int,

а на 32-разрядном — int и long int.

Внутреннее представление величины целого типа — целое число в двоичном коде. При использовании спецификатора signed старший бит числа интерпретируется как знаковый (0 — положительное число, 1 — отрицательное). Спецификатор unsigned позволяет представлять только положительные числа, поскольку старший разряд рассматривается как часть кода числа. Т. о., диапазон значений типа int зависит от спецификаторов. Диапазоны значений величин целого типа с различными спецификаторами для IBM PC-совместимых компьютеров приведены в таблице «Диапазоны значений простых типов данных».

По умолчанию все целочисленные типы считаются знаковыми, то есть спецификатор signed можно опускать.

Константам, встречающимся в программе, приписывается тот или иной тип в соответствии с их видом. Если он по каким-либо причинам не устраивает программиста, моно явно указать требуемый тип с помощью суффиксов L, l (long) и U, u (unsigned). Например, константа 32L будет иметь тип long и занимать 4 байта. Можно использовать суффиксы L и U одновременно, например, 0x22UL или 05Lu.

Примечание.Типы short int, long int, signed int и unsigned int можно сокращать до short, long, signed и unsigned соответственно.

Символьный тип (char)

Под величину символьного типа отводится количество байт, достаточное для размещения любого символа из набора символов для данного компьютера, что и обусловило название типа. Как правило, это 1 байт. Тип char, как и другие целые типы, может быть со знаком или без знака. В величинах со знаком можно хранить значения в диапазоне от -128 до 127. При использовании спецификатора unsigned значения могут находиться в пределах от 0 до 255. Этого достаточно для хранения любого символа из 256-символьного набора ASCII. Величины типа char применяются также для хранения целых чисел.

Расширенный символьный тип (wchar_t)

Тип wchar_t предназначен для работы с набором символов, для кодировки которых недостаточно 1 байта. Например, Unicode. Размер этого типа зависит от реализации; как правило, он соответствует типу short. Строковые константы типа wchar_t записываются с префиксом L, например, L“Gates”.

Логический тип (bool)

Величины логического типа могут принимать только значения true и false, являющиеся зарезервированными словами. Внутренняя форма представления значения false — 0 (нуль). Любое другое значение интерпретируется как true. При преобразовании к целому типу trueимеет значение 1.

Типы с плавающей точкой (float, double и long double)

Стандарт C++ определяет три типа данных для хранения вещественных значений: float, double и long double.

Типы данных с плавающей точкой хранятся в памяти иначе, чем целочисленные. Внутреннее представление вещественного числа состоит из двух частей — мантиссы и порядка.

В IBM PC-совместимых компьютерах величины типа floatзанимают 4 байта, из которых один двоичный разряд отводится под знак мантиссы, 8 разрядов под порядок и 23 под мантиссу. Мантисса — это число, большее 1.0, но меньшее 2.0. Поскольку старшая цифра мантиссы всегда равна 1, она не хранится.

Для величин типа double, занимающих 8 байт, под порядок и мантиссу отводится 11 и 52 разряда соответственно. Длина мантиссы определяет точность числа, а длина порядка — его диапазон. Как можно видеть из таблицы в конце записи, при одинаковом количестве байт, отводимом под величины типа float и long int, диапазоны их допустимых значений сильно различаются из-за внутренней формы представления.

Спецификатор longперед именем типа doubleуказывает, что под его величину отводится 10 байт.

Константы с плавающей точкой имеют по умолчанию тип double. Можно явно указать тип константы с помощью суффиксов F, f (float) и L, l (long).

Например, константа 2E+6L будет иметь тип long double, а константа 1.82f — тип float.

При написании универсальных для разных платформ программ нельзя делать допущений о размере типа int. Для его получения необходимо пользоваться операцией sizeof, результатом которой является размер типа в байтах.

Например, для операционной системы MS-DOS sizeof (int) даст в результате 2, а для Windows 98 или OS/2 результатом будет 4.

В стандарте ANSI диапазоны значений для основных типов не задаются, определяются только соотношения между их размерами, например:

sizeof(float) ≤ slzeof(double) ≤ sizeof(long double)
sizeof(char) ≤ slzeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long)

Примечание. Минимальные и максимальные допустимые значения для целых типов зависят от реализации и приведены в заголовочном файле
( ), характеристики вещественных типов — в файле ( ), а также в шаблоне класса numeric_limits

Тип void

Кроме перечисленных, к основным типам языка относится тип void, но множество значений этого типа пусто. Он используется для определения функций, которые не возвращают значения, для указания пустого списка аргументов функции, как базовый тип для указателей и в операции приведения типов.

Различные виды целых и вещественных типов, различающиеся диапазоном и точностью представления данных, введены для того, чтобы дать программисту возможность наиболее эффективно использовать возможности конкретной аппаратуры, поскольку от выбора типа зависит скорость вычислений и объем памяти. Но оптимизированная для компьютеров какого-либо одного типа программа может стать не переносимой на другие платформы, поэтому в общем случае следует избегать зависимостей от конкретных характеристик типов данных.

Тип	Диапазон значений	Размер (байт)
bool	true и false
signed char	-128 … 127
unsigned char	0 … 255
signed short int	-32 768 … 32 767
unsigned short int	0 … 65 535
signed long int	-2 147 483 648 … 2 147 483 647
unsigned long int	0 … 4 294 967 295
float	3.4e-38 … 3.4e+38
double	1.7e-308 … 1.7C+308
long double	3.4e-4932 … 3.4e+4932

Структура программы

Программа на языке С++ состоит из функций, описаний и директив препроцессора. Одна из функций должна иметь имя main. Выполнение программы начинается с первого оператора этой функции. Простейшее определение функции имеет следующий формат:

1 2 3

. тип возвращаемого значения имя([ параметры ]) < . операторы, составляющие тело функции . >

Как правило, функция используется для вычисления какого-либо значения, поэтому перед именем функции указывается его тип. Ниже приведены самые необходимые сведения о функциях:

• если функция не должна возвращать значение, указывается тип void:
• тело функции является блоком и, следовательно, заключается в фигурные скобки;
• функции не могут быть вложенными;
• каждый оператор заканчивается точкой с запятой (кроме составного оператора).

Пример структуры программы, содержащей функции main, fl и f2:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11

директивы препроцессора описания int main() < операторы главной функции >int fl() < операторы функции fl >int f2()

Программа может состоять из нескольких модулей (исходных файлов).

Замечания о вводе/выводе в C++

В языке С++ нет встроенных средств ввода/вывода — он осуществляется с помощью функций, типов и объектов, содержащихся в стандартных библиотеках.

Используется два способа: функции, унаследованные из языка С, и объекты С++.

Основные функции ввода/вывода в стиле С:

int scanf (const char* format, . ) // ввод
int printf(const char* format, . ) // вывод

Они выполняют форматированный ввод и вывод произвольного количества величин в соответствии со строкой формата format. Строка формата содержит символы, которые при выводе копируются в поток (на экран) или запрашиваются из потока (с клавиатуры) при вводе, и спецификации преобразования, начинающиеся со знака %, которые при вводе и выводе заменяются конкретными величинами.

Пример программы, использующей функции ввода/вывода в стиле С:

#include
int main() <
int i;
printf("Введите целое числоп");
scanf("%d", &i);
printf("Вы ввели число %d, спасибо!", i);
return 0;
>

Первая строка этой программы — директива препроцессора, по которой в текст программы вставляется заголовочный файл, содержащий описание использованных в программе функций ввода/вывода (в данном случае угловые скобки являются элементом языка). Все директивы препроцессора начинаются со знака #.

Третья строка — описание переменной целого типа с именем i.

Функция printf в четвертой строке выводит приглашение «Введите целое число» и переходит на новую строку в соответствии с управляющей последовательностью
. Функция scanf заносит введенное с клавиатуры целое число в переменную i (знак & означает операцию получения адреса), а следующий оператор выводит на экран указанную в нем строку, заменив спецификацию преобразования на значение этого числа.

Программа с использованием библиотеки классов С++:

#include
int main() <
int i;
cout > i;
cout >.

Можно использовать оба способа организации вводавывода, но в одной программе смешивать их не рекомендуется.

Основной задачей программирования является обработка информации, поэтому любой язык программирования имеет средства для ввода и вывода информации. В языке Си нет операторов ввода-вывода.

Ввод и вывод информации осуществляется через функции стандартной библиотеки. Прототипы рассматриваемых функций находятся в файле stdio.h . Эта библиотека содержит функции

• printf() — для вывода информации
• scanf() — для ввода информации.

Вывод информации

Функция printf() предназначена для форматированного вывода. Она переводит данные в символьное представление и выводит полученные изображения символов на экран. При этом у программиста имеется возможность форматировать данные, то есть влиять на их представление
на экране.

Общая форма записи функции printf() :

СтрокаФорматов состоит из следующих элементов:

• управляющих символов;
• текста, представленного для непосредственного вывода;
• форматов, предназначенных для вывода значений переменных различных типов.

Объекты могут отсутствовать.

Управляющие символы не выводятся на экран, а управляют расположением выводимых символов. Отличительной чертой управляющего символа является наличие обратного слэша ‘’ перед ним.

Основные управляющие символы:

• ‘
  ’ — перевод строки;
• ‘ ’ — горизонтальная табуляция;
• ‘v’ — вертикальная табуляция;
• ‘’ — возврат на символ;
• ‘
  ’ — возврат на начало строки;
• ‘a’ — звуковой сигнал.

Форматы нужны для того, чтобы указывать вид, в котором информация будет выведена на экран. Отличительной чертой формата является наличие символа процент ‘%’ перед ним:

• %d — целое число типа int со знаком в десятичной системе счисления;
• %u — целое число типа unsigned int ;
• %x — целое число типа int со знаком в шестнадцатеричной системе счисления;
• %o — целое число типа int со знаком в восьмеричной системе счисления;
• %hd — целое число типа short со знаком в десятичной системе счисления;
• %hu — целое число типа unsigned short ;
• %hx — целое число типа short со знаком в шестнадцатеричной системе счисления;
• %ld — целое число типа long int со знаком в десятичной системе счисления;
• %lu — целое число типа unsigned long int ;
• %lx — целое число типа long int со знаком в шестнадцатеричной системе счисления;
• %f — вещественный формат (числа с плавающей точкой типа float );
• %lf — вещественный формат двойной точности (числа с плавающей точкой типа double );
• %e — вещественный формат в экспоненциальной форме (числа с плавающей точкой типа float в экспоненциальной форме);
• %c — символьный формат;
• %s — строковый формат.

Строка форматов содержит форматы для вывода значений. Каждый формат вывода начинается с символа % . После строки форматов через запятую указываются имена переменных, которые необходимо вывести.
Количество символов % в строке формата должно совпадать с количеством переменных для вывода. Тип каждого формата должен совпадать с типом переменной, которая будет выводиться на это место. Замещение форматов вывода значениями переменных происходит в порядке их следования.
Пример на Си

Результат работы программы

Тот же самый код может быть представлен с использованием одного вызова printf :

Табличный вывод

При указании формата можно явным образом указать общее количество знакомест и количество знакомест, занимаемых дробной частью:

В приведенном примере 10 — общее количество знакомест, отводимое под значение переменной; 5 — количество позиций после разделителя целой и дробной части (после десятичной точки). В указанном примере количество знакомест в выводимом числе меньше 10, поэтому свободные знакоместа слева от числа заполняются пробелами. Такой способ форматирования часто используется для построения таблиц.

Ввод информации

Функция форматированного ввода данных с клавиатуры scanf() выполняет чтение данных, вводимых с клавиатуры, преобразует их во внутренний формат и передает вызывающей функции. При этом программист задает правила интерпретации входных данных с помощью спецификаций форматной строки.
Общая форма записи функции scanf( ) :

Строка форматов аналогична функции printf() .
Для формирования адреса переменной используется символ амперсанд ‘&’ :
адрес = &объект

Строка форматов и список аргументов для функции обязательны.

Результат работы программы:

Функция scanf( ) является функцией незащищенного ввода, т.к. появилась она в ранних версиях языка Си. Поэтому чтобы разрешить работу данной функции в современных компиляторах необходимо в начало программы добавить строчку

Другой вариант — воспользоваться функцией защищенного ввода scanf_s( ) , которая появилась несколько позже, но содержит тот же самый список параметров.