Знаки операций и разделители

Знак операции — это один или более символов, определяющих действие над операндами. Внутри знака операции пробелы не допускаются. Например, в выражении a += b знак += является знаком операции, а a и b — операндами. Символы, составляющие знак операций, могут быть специальными, например, +, &&, | и <, и буквенными, такими как as или new.

Операции делятся на унарные, бинарные и тернарную по количеству участвующих в них операндов (один, два и три операнда соответственно). Один и тот же знак может интерпретироваться по-разному в зависимости от контекста.

Разделители используются для разделения или, наоборот, группирования элементов. Примеры разделителей: скобки, точка, запятая. Ниже перечислены все знаки операций и разделители, использующиеся в C#:

{ } [ ] ().,:; + - * / % & | ^! ~ =

< >? ++ -- && || << >> ==!= <= >= += -= *= /= %=

&= |= ^= <<= >>= ->

Литералы (константы)

Литералами, или константами, называют неизменяемые величины. В C# есть логические, целые, вещественные, символьные и строковые константы, а также константа null. Компилятор, выделив константу в качестве лексемы, относит ее к одному из типов данных по ее внешнему виду. Программист может задать тип константы и самостоятельно.

Описание и примеры констант каждого типа приведены в таблице 2.

Таблица 2.. Константы в C#
Константа	Описание	Примеры
Логическая	true (истина) или false (ложь)	true false
Целая	Десятичная: последовательность десятичных цифр (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), за которой может следовать суффикс (U, u, L, l, UL, Ul, uL, ul, LU, Lu, lU, lu)	8 0 199226 8u 0Lu 199226L
	Шестнадцатеричная: символы 0х или 0Х, за которыми следуют шестнадцатеричные цифры (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F), а за цифрами, в свою очередь, может следовать суффикс (U, u, L, l, UL, Ul, uL, ul, LU, Lu, lU, lu)	0xA 0x1B8 0X00FF 0xAU 0x1B8LU 0X00FFl
Вещественная	С фиксированной точкой: [цифры][.][цифры][суффикс] Суффикс — один из символов F, f, D, d, M, m	5.7.001 35. 5.7F.001d 35. 5F.001f 35m
	С порядком: [цифры][.][цифры]{E|e}[+|–][цифры] [суффикс] Суффикс — один из символов F, f, D, d, M, m	0.2E6.11e+3 5E-10 0.2E6D.11e–3 5E10
Символьная	Символ, заключенный в апострофы	'A' 'ю' '*' '\0' '\n' '\xF' '\x74' '\uA81B'
Строковая	Последовательность символов, заключенная в кавычки	"Здесь был Vasia" "\tЗначение r = \xF5 \n" "Здесь был \u0056\u0061" "C:\\temp\\file1.txt" @"C:\temp\file1.txt"
Константа null	Ссылка, которая не указывает ни на какой объект	null

Логических литералов всего два: true и false. Они широко используются в качестве признаков наличия или отсутствия чего-либо.

Целые литералы могут быть представлены либо в десятичной, либо в шестнадцатеричной системе счисления, а вещественные — только в десятичной системе, но в двух формах: с фиксированной точкой и с порядком. Вещественная константа с порядком представляется в виде мантиссы и порядка. Мантисса записывается слева от знака экспоненты (E или e), порядок — справа от знака. Значение константы определяется как произведение мантиссы и возведенного в указанную в порядке степень числа 10 (например, 1.3e2 = 1,3 x 10² = 130). Пробелы внутри константы не допускаются.

Если требуется сформировать отрицательную целую или вещественную константу, то перед ней ставится знак унарной операции изменения знака (–), например, –218.

Символьная константа представляет собой любой символ в кодировке Unicode. Символьные константы записываются в одной из четырех форм:

· "обычный" символ, имеющий графическое представление (кроме апострофа и символа перевода строки) — 'A', 'ю', '*';

· управляющая последовательность — '\0', '\n';

· символ в виде шестнадцатеричного кода — '\xF', '\x74';

· символ в виде escape-последовательности Unicode — '\uA81B'.

· Управляющей последовательностью, или простой escape-последовательностью, называют определенный символ, предваряемый обратной косой чертой. Управляющая последовательность интерпретируется как одиночный символ и используется для представления:

· кодов, не имеющих графического изображения (например, \n — переход в начало следующей строки);

· символов, имеющих специальное значение в строковых и символьных литералах, например, апострофа (').

Допустимые значения последовательностей приведены в таблице 3.

Таблица 3. Управляющие последовательности в С#
Вид	Наименование
\a	Звуковой сигнал
\b	Возврат на шаг
\f	Перевод страницы (формата)
\n	Перевод строки
\r	Возврат каретки
\t	Горизонтальная табуляция
\v	Вертикальная табуляция
\\	Обратная косая черта
\'	Апостроф
\"	Кавычка
\0	Нуль-символ

Символ, представленный в виде шестнадцатеричного кода, начинается с префикса \x, за которым следует код символа. Числовое значение должно находиться в диапазоне от 0 до 2¹⁶ – 1, иначе возникает ошибка компиляции.

Escape-последовательности Unicode служат для представления символа в кодировке Unicode с помощью его кода в шестнадцатеричном виде с префиксом \u или \U, например, \u00F2, \U00010011. Коды в диапазоне от \U10000 до \U10FFFF представляются в виде двух последовательных символов; коды, превышающие \U10FFFF, не поддерживаются.

Управляющие последовательности обоих видов могут использоваться и в строковых константах, называемых иначе строковыми литералами. Например, если требуется вывести несколько строк, можно объединить их в один литерал, отделив одну строку от другой символами \n:

"Никто не доволен своей\nвнешностью, но каждый доволен\nсвоим умом"

Этот литерал при выводе будет выглядеть так:

Никто не доволен своей

внешностью, но каждый доволен

своим умом

В C# есть и второй вид литералов — дословные (verbatim strings). Эти литералы предваряются символом @, который отключает обработку управляющих последовательностей и позволяет получать строки в том виде, в котором они записаны. Чаще всего дословные литералы применяются при задании полного пути файла. Посмотрите, насколько лучше воспринимается второй вариант записи одного и того же пути:

"C:\\app\\bin\\debug\\a.exe"

@"C:\app\bin\debug\a.exe"

Строка может быть пустой (записывается парой смежных двойных кавычек ""). Пустая символьная константа недопустима.

Константа null представляет собой значение, задаваемое по умолчанию для величин так называемых ссылочных типов, которые мы рассмотрим далее в этой лекции.

Комментарии

Комментарии предназначены для записи пояснений к программе и формирования документации. Компилятор комментарии игнорирует. Внутри комментария можно использовать любые символы. В C# есть два вида комментариев: однострочные и многострочные.

Однострочный комментарий начинается с двух символов прямой косой черты (//) и заканчивается символом перехода на новую строку, многострочный заключается между символами-скобками /* и */ и может занимать часть строки, целую строку или несколько строк. Комментарии не вкладываются друг в друга.

Кроме того, в языке есть еще одна разновидность комментариев, которые начинаются с трех подряд идущих символов косой черты (///). Они предназначены для формирования документации к программе в формате XML. Компилятор извлекает эти комментарии из программы, проверяет их соответствие правилам и записывает их в отдельный файл.

Типы данных

Данные, с которыми работает программа, хранятся в оперативной памяти. Естественно, что компилятору необходимо точно знать, сколько места они занимают, как именно закодированы и какие действия с ними можно выполнять. Все это задается при описании данных с помощью типа.

Тип данных однозначно определяет:

· внутреннее представление данных, а следовательно и множество их возможных значений;

· допустимые действия над данными (операции и функции).

Например, целые и вещественные числа, даже если они занимают одинаковый объем памяти, имеют совершенно разные диапазоны возможных значений.

Каждое выражение в программе имеет определенный тип. Компилятор использует информацию о типе при проверке допустимости описанных в программе действий.

Память, в которой хранятся данные во время выполнения программы, делится на две области: стек (stack) и динамическая область, или хип (heap), чаще называемый кучей (поскольку этот термин мне не нравится, я его использовать не буду). Стек используется для хранения величин, память под которые выделяет компилятор, а в динамической области память резервируется и освобождается во время выполнения программы с помощью специальных команд. Основным местом для хранения данных в C# является хип.

Классификация типов

Типы можно классифицировать по разным признакам. Если принять за основу строение элемента, все типы можно разделить на простые (не имеют внутренней структуры) и структурированные (состоят из элементов других типов). По своему "создателю" типы можно разделить на встроенные (стандартные) и определяемые программистом. По способу хранения значений типы делятся на значимые, или типы-значения, и ссылочные. Рассмотрим в первую очередь встроенные типы C#.

Встроенные типы

Встроенные типы не требуют предварительного определения. Для каждого типа существует ключевое слово, которое используется при описании переменных, констант и т. д. Встроенные типы C# приведены в таблице 4. Они однозначно соответствуют стандартным классам библиотеки.NET, определенным в пространстве имен System. Как видно из таблицы, существуют несколько вариантов представления целых и вещественных величин. Программист выбирает тип каждой величины, используемой в программе, с учетом необходимого ему диапазона и точности представления данных.

Таблица 4. Встроенные типы C#
Название	Ключевое слово	Тип.NET	Диапазон значений	Описание	Размер, битов
Логический тип	bool	Boolean	true, false
Целые типы	sbyte	SByte	От –128 до 127	Со знаком	8
	byte	Byte	От 0 до 255	Без знака	8
	short	Int16	От –32768 до 32767	Со знаком	16
	ushort	UInt16	От 0 до 65535	Без знака	16
	int	Int32	От –2 x 109 до 2 x 109	Со знаком	32
	uint	UInt32	От 0 до 4 x 109	Без знака	32
	long	Int64	От –9 x 1018 до 9 x 1018	Со знаком	64
	ulong	UInt64	От 0 до 18 x 1018	Без знака	64
Символьный тип	char	Char	От U+0000 до U+ffff	Unicode-символ	16
Вещественные	float	Single	От 1.5 x 10-45 до 3.4 x 1038	7 цифр	32
	double	Double	От 5.0 x 10-324 до 1.7 x 10308	15–16 цифр	64
Финансовый тип	decimal	Decimal	От 1.0 x 10-28 до 7.9 x 1028	28–29 цифр	128
Строковый тип	string	String	Длина ограничена объемом доступной памяти	Строка из Unicode-символов
Тип object	object	Object	Можно хранить все, что угодно	Всеобщий предок

Логический, или булев, тип содержит всего два значения: true (истина) и false (ложь). Их внутреннее представление программиста интересовать не должно. Все целые и вещественные типы вместе с символьным и финансовым можно назвать арифметическими типами.

Внутреннее представление величины целого типа — целое число в двоичном коде. В знаковых типах старший бит числа интерпретируется как знаковый (0 — положительное число, 1 — отрицательное).

Вещественные типы, или типы данных с плавающей точкой, хранятся в памяти компьютера иначе, чем целочисленные. Внутреннее представление вещественного числа состоит из двух частей — мантиссы и порядка, причем каждая часть имеет знак. Длина мантиссы определяет точность числа, а длина порядка — его диапазон. Все вещественные типы могут представлять как положительные, так и отрицательные числа. Чаще всего в программах используется тип double, поскольку его диапазон и точность покрывают большинство потребностей. Этот тип имеют вещественные литералы и многие стандартные математические функции.

Тип decimal предназначен для денежных вычислений, в которых критичны ошибки округления. Величины типа decimalпозволяют хранить 28–29 десятичных разрядов. Тип decimal не относится к вещественным типам, у них различное внутреннее представление. Величины денежного типа даже нельзя использовать в одном выражении с вещественными без явного преобразования типа. Использование величин финансового типа в одном выражении с целыми допускается.

Любой встроенный тип C# соответствует стандартному классу библиотеки.NET, определенному в пространстве имен System. Имя этого класса приведено в третьем столбце таблицы 2.4. Везде, где используется имя встроенного типа, его можно заменить именем класса библиотеки.

Типы литералов

Литералы (константы) тоже имеют тип. Если значение целого литерала находится внутри диапазона допустимых значений типа int, литерал рассматривается как int, иначе он относится к наименьшему из типов uint, long или ulong, в диапазон значений которого он входит. Вещественные литералы по умолчанию относятся к типу double.

Например, константа 10 относится к типу int, хотя для ее хранения достаточно и байта, а константа 2147483648 будет определена как uint. Для явного задания типа литерала служит суффикс, например, 1.1f, 1UL, 1000m. Явное задание применяется в основном для уменьшения количества неявных преобразований типа, выполняемых компилятором.