انواع داده در سی

در زبان برنامه‌نویسی سی، انواع داده اشاره به یک سیستم گسترده و وسیع برای اعلان متغیرها از انواع مختلف دارد. خود زبان سی تنها چند نوع داده ساده محاسباتی و قواعدی برای ایجاد آرایه‌ها و داده‌های ترکیبی ارائه می‌دهد. چند فایل هدر در کتابخانه استاندارد سی دربرگیرنده نوع داده‌های بیشتری، با ویژگی‌های بیشتر مانند اندازه دقیق تضمین شده هستند.

انواع اساسی

زبان سی تعدادی زیادی نوع داده پایه‌ای ارائه می‌دهد. خیلی از این نوع داده‌ها از ترکیب انواع محاسباتی ساده (مانند عدد صحیح، کاراکتری، ممیز شناور) به همراه تعدادی اصلاح‌کننده (short, long, signed, unsigned) تشکیل می‌شوند. تمام این انواع داده در جدول زیر آورده شده‌است:

نوع	Explanation	نوع	Explanation
char	کوچک‌ترین واحد قابل آدرس‌دهی در ماشین که می‌تواند دربرگیرنده مجموعه کاراکترهای پایه‌ای باشد. یک نوع عدد صحیح است. بسته به پیاده‌سازی، مقدار واقعی می‌تواند با علامت یا بدون علامت باشد.	signed char	هم اندازه char, اما با تضمین علامت‌دار بودن.
		unsigned char	هم اندازه char, اما با تضمین بی‌علامت بودن.
short short int signed short signed short int	عدد صحیح علامت دار short. حداقل ۱۶ بیت حجم دارد.	unsigned short unsigned short int	مانند short, ولی بدون علامت.
int signed int	نوع عدد صحیح علامت‌دار. حداقل ۱۶ بیت حجم دارد.	unsigned unsigned int	مانند int, ولی بدون علامت.
long long int signed long signed long int	نوع عدد صحیح باعلامت long. حداقل ۳۲ بیت حجم دارد.	unsigned long unsigned long int	مانند long, اما بدون علامت.
long long long long int signed long long signed long long int	نوع عدد صحیح با علامت long long. حداقل ۶۴ بیت اندازه دارد. در استاندارد C99 مشخص شده‌است.	unsigned long long unsigned long long int	مانند long long, اما بدون علامت. تنها در استاندارد C99 وجود دارد.
float	نوع ممیز شناور.
double	نوع ممیز شناور با دقت مضاعف.
long double	نوع ممیز شناور با دقت بزرگ.

نوع بولی

نوع بولی (درست/نادرست) به صورت ‎_Bool اعلان می‌شود. در فایل هدر stdbool.h هم چند شناسه مفید به عنوان ماکرو برای کار با مقادیر بولی تعریف شده‌است. در این هدر ماکرویی به نام bool از نوع ‎_Bool تعریف شده‌است. true به عنوان ۱ تعریف شده‌است. false هم به صورت ۰ تعریف شده‌است. به علاوه ‎__bool_true_false_are_defined هم به صورت ۱ تعریف شده‌است. نوع ‎_Bool و هدر stdbool.h در استانداردهای ماقبل C99 وجود نداشتند.

اندازه و انواع مختلف اشاره‌گرها

زبان سی برای نمایش دادن کمیت‌های مرتبط با حافظه از انواع size_t و ptrdiff_t استفاده می‌کند. انواع داده موجود غیر کافی دانسته می‌شد، زیرا اندازه آن‌ها بر طبق قابلیت‌های محاسباتی پردازنده مقصد تعریف می‌شد، نه بر اساس قابلیت‌های حافظه، مانند فضای آدرس موجود. هر دو نوع size_t و ptrdiff_t در فایل stddef.h تعریف شده‌اند.

size_t برای نمایش اندازه هر گونه شیئی به کار می‌رود. حتی برای نمایش اندازه آرایه‌ها. از نوع size_t به عنوان مقدار برگشتی عملگر sizeof استفاده می‌شود. بیشترین مقداری که یک متغیر از نوع size_t می‌تواند داشته باشد در ماکرویی به نام SIZE_MAX تعریف شده‌است. این ماکرو در فایل stdint.h تعریف شده‌است. توجه داشته باشید که size_t یک نوع داده بدون علامت است. برای اندازه‌های علامت‌دار نوع ssize_t در نظر گرفته شده‌است.

ptrdiff_t هم برای نمایش تفاوت میان اشاره‌گرها استفاده می‌شود.

ویژگی‌های هر نوع داده

اطلاعات مربوط به ویژگی‌های واقعی هر نوع داده به صورت ماکروهایی در فایل‌های limits.h و float.h تعریف شده‌اند. limits.h دربرگیرنده ماکروهایی برای انواع عدد صحیح و float.h دربرگیرنده ماکروهای مربوط به انواع ممیز شناور است. مقادیر واقعی این ماکروها وابسته به پیاده‌سازی است.

ویژگی‌های انواع عدد صحیح

CHAR_BIT - اندازه نوع char بر حسب بیت (حداقل ۸ بیت)

SCHAR_MIN, SHRT_MIN و INT_MIN, LONG_MIN, LLONG_MIN - کوچکترین مقدار ممکن برای انواع عدد صحیح علامت دار:signed char, signed short, signed int, signed long, signed long long

SCHAR_MAX, SHRT_MAX, INT_MAX, LONG_MAX, LLONG_MAX - بیشترین مقدار ممکن برای انواع عدد صحیح علامت‌دار: signed char, signed short, signed int, signed long, signed long long

UCHAR_MAX, USHRT_MAX, UINT_MAX, ULONG_MAX, ULLONG_MAX - بیشترین مقدار ممکن برای انواع عدد صحیح بدون علامت

CHAR_MIN کوچکترین مقدار ممکن برای نوع char

CHAR_MAX - بیشترین مقدار ممکن برای نوع char

MB_LEN_MAX – بیشترین تعداد بایتها در یک کاراکتر چندبایتی

ساختارها

ساختار یک نوع داده ترکیبی است. ساختارها روشی برای ذخیره کردن چندین قلم داده در یک نوع متغیر هستند. برای مثال فرض کنید ما می‌خواهیم نام و تاریخ تولد یک شخص را در یک متغیر به صورت رشته ذخیره کنیم. برای ذخیره آن اطلاعات می‌توانیم از یک ساختار به شکل زیر استفاده کنیم:

struct birthday
{
    char name[20];
    int day;
    int month;
    int year;
};

ساختارها می‌توانند دربرگیرنده اشاره‌گری به یک ساختار از نوع خودشان باشند. اینگونه ساختارها در طراحی لیست‌های پیوندی بسیار متداول هستند. همچنین هر ساختار می‌تواند دربرگیرنده ساختاری از نوع دیگر باشد.

آرایه

برای هر نوع T، به جز نوع void و تابع، یک نوع داده به شکل «آرایه‌ای متشکل از N عنصر از نوع T» وجود دارد. یک آرایه مجموعه‌ای از مقادیر است که همه این مقادیر از یک نوع هستند و به صورت پشت سر هم در حافظه ذخیره شده‌اند. آرایه‌ای با اندازه N، دارای اندیس‌هایی با شماره 0 تا N-1 است.

هم چنین آرایه‌هایی هم وجود دارد که تعداد عناصر آن‌ها برای کامپایلر نامعلوم است. به عنوان مثال:

int cat[10];  // array of 10 elements, each of type int
int bob[];    // array of an unspecified number of 'int' elements.

می‌توان آرایه‌ها را در زمان اعلان مقداردهی هم کرد. برای ارسال یک آرایه به یک تابع، می‌توان اشاره‌گری به اولین عنصر آرایه را به تابع ارسال کرد. می‌توانند چند بعدی هم باشند.

int a[10][8];  // array of 10 elements, each of type 'array of 8 int elements'
float f[][32]; // array of unspecified number of 'array of 32 float elements'

اشاره‌گرها

برای هر نوع T، «اشاره‌گری از نوع T وجود دارد»

اشاره گر متغیری است که آدرس یک شی دیگر را نگه میدارد. آن‌ها مانند متغیرهای معمولی اعلان می‌شوند با این تفاوت که قبل از نام آن‌ها باید کاراکتر * قرار گیرد. مثل:

char *square;
long *circle;

اشاره‌گرها می‌توانند چند سطحی باشند. می‌توان اشاره‌گری به یک اشاره‌گر دیگر تعریف کرد. مثلاً int**‎ اشاره‌گری به نوع int*‎ است. همچنین «اشاره‌گر به آرایه» هم وجود دارد. اما آن‌ها نسبت به «آرایه‌ای از اشاره‌گرها» کمتر رایج هستند.

char *pc[10]; // array of 10 elements of 'pointer to char'
char (*pa)[10]; // pointer to a 10-element array of char

منابع

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «C data types». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۳ ژوئیه ۲۰۱۳.