Celočíselné datové typy

Asi nejpřirozenějším a nejpoužívanějším datovým typem ve většině programovacích jazyků jsou (celá) čísla. Tyto číselné datové typy nám umožňují pracovat s celými čísly, které mají typicky jednotky (1 - 8) bytů¹. Počet bytů udává, jak velký rozsah mohou hodnoty daného typu obsahovat. Například číslo s 2 byty (16 bity) bez znaménka může obsahovat hodnoty 0 až 2¹⁶-1. Čím více bytů, tím více zabere hodnota daného typu místa v paměti.

U celých číselných typů se rozlišuje, zda jsou signed (se znaménkem) nebo unsigned (bez znaménka, nezáporné). Tato vlastnost udává, jaké hodnoty může typ nabývat (tj. jestli mohou být i záporné nebo ne). Například číslem o velikosti jednoho bytu můžeme reprezentovat 256 různých hodnot:

• Pokud ho budeme interpretovat bez znaménka, tak může uchovávat hodnoty 0 až 255.
• Pokud ho budeme interpretovat se znaménkem, tak může uchovávat hodnoty -128 až 127.

C obsahuje několik základních typů celočíselných proměnných, které se liší v tom, kolik mají bytů a jestli jsou znaménkové nebo ne. Pokud před název typu napíšeme signed, bude se jednat o znaménkový typ, pokud použijeme unsigned, tak použijeme typ bez znaménka. Většina typů je implicitně se znaménkem, tj. int je to samé jako signed int. V následující tabulce je seznam nejčastějších celočíselných typů²:

Každý vestavěný datový typ (char, short, int) a modifikátor znaménkovosti (signed, unsigned) je zároveň klíčovým slovem.

Pokud ze začátku nebudete vědět, který typ zvolit, tak pro základní aritmetické operace používejte ze začátku typy se znaménkem s 4 byty, tedy int. Tento typ je také implicitně použit, když v programu použijete číselný výraz, například výraz 1 má datový typ int³.

Typ char je speciální v tom, že zároveň běžně reprezentuje textové znaky v ASCII kódování. Více o reprezentaci textu v programech se dozvíte v sekci o řetězcích.

Operace s číselnými typy

C umožňuje provádět operace nad vestavěnými datovými typy pomocí tzv. operátorů. Při práci s výrazy celočíselných typů lze provádět běžné aritmetické operace +, -, /, * nebo % (zbytek po dělení). Například 5 + 8 nebo 2 * 16 tak bude obvykle fungovat tak, jak byste očekávali. Je si ale třeba dát pozor na několik zrádných věcí:

• Při dělení dvou celočíselných čísel pomocí operátoru / dochází k celočíselnému dělení, tj. například výsledek výrazu 5 / 2 je 2, a ne 2.5. Pokud chcete provádět dělení desetinných čísel, musíte použít odpovídající datový typ. Zkuste si to:

  #include <stdio.h>
  int main() {
      printf("%d\n", 5 / 2);
      return 0;
  }
  

• Jelikož mají čísla v počítači omezenou přesnost (typicky několik jednotek bytů), tak může při matematických operacích dojít k tzv. přetečení (overflow). Například pokud vynásobíme jednobytové číslo 50 hodnotou 10, tak bychom očekávali výsledek 500, nicméně tak velké číslo nelze v jednom bytu reprezentovat. Výsledkem místo toho bude 244 (500 % 256), pokud se jedná o číslo bez znaménka, nebo -12, pokud jde o číslo se znaménkem. Podobné výsledky jsou silně neintuitivní, pokud tedy váš program vrácí zvláštní číselný výsledek, zkontrolujte si, jestli neprovádíte operace, při kterých mohlo dojít k přetečení.
• C provádí implicitní konverze mezi datovými typy, které mohou změnit datový typ výrazů, které používáte, bez vašeho vědomí. Je tak (obzvláště ze začátku) vhodné ujistit se, že provádíte operace mezi stejnými datovými typy.
• Stejně jako v matematice, tak i v C záleží u operátorů na jejich prioritě a asociativitě. Seznam všech operátorů spolu s jejich prioritiou naleznete zde. Například výsledek výrazu 1 + 2 * 3 je 7, a ne 9. Pokud budete chtít prioritu ovlivnit, můžete výrazy uzávorkovat, abyste jim dali větší přednost: (1 + 2) * 3 se vyhodnotí jako 9.

Kromě základních aritmetických operací C podporuje také bitové operace:

• AND: operátor &
• OR: operátor |
• XOR: operátor ^

Zkuste si procvičit, jestli správně rozumíte, jak C vyhodnocuje výrazy, na této stránce.

Cvičení 🏋

Zkuste napsat jednoduchý program, který vypočítá různé matematické výrazy a vypíše je na výstup. Vyhodnocování výrazů si můžete procvičit zde nebo zde.

Tabulka aritmetických operátorů

Zde je pro přehlednost tabulka se základními aritmetickými operátory. Datový typ výsledku těchto operátorů záleží na datovém typu jejich parametrů.

O dalších typech operátorů se postupně dozvíte během semestru. Plný seznam C operátorů naleznete zde.

Hexadecimální a oktální zápis čísel

V C můžete zapisovat číselné hodnoty také pomocí oktální (osmičkové) či hexadecimální (šestnáctkové) soustavy. Čísla začínající na 0 budou interpretována jako osmičková soustava, čísla začínající na 0x budou interpretována jako šestnáctková soustava:

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 13;     // hodnota 13
    int b = 015;    // hodnota 13
    int c = 0xD;    // hodnota 13
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    printf("%d\n", c);

    return 0;
}

Kvíz 🤔

1. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       printf("%d\n", 1 + 3 * 8 - 2);
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program vypíše 23.

2. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       int a = 1 + 4 * 2;
       int b = a + 2 * a;
       printf("%d\n", (b + 1) * 2);
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program vypíše 56.