(C++) Переменные. Форматы вывода

Переменные

Компьютер был бы не нужен, если бы не имел возможности хранить у себя в памяти различную информацию и уметь обрабатывать однотипную информацию по одинаковым алгоритмам. Для того, чтобы создавать более интересные программы, надо научиться сохранять информацию в памяти компьютера. При этом нам необходимо научиться как-то обращаться к ячейкам памяти компьютера. 
В программировании, как и в жизни, чтобы обращение к какому-либо участку памяти компьютера происходит по имени. Используя это имя можно как читать информацию, так и записывать ее туда.
 
Слово "переменная" говорит нам о том, что ее значение может меняться в ходе выполнения программы.  При сохранении нового значения переменной - старое стирается.

Для компьютера вся информация - это данные в его памяти - наборы нулей и единиц (если проще, то любая информация в компьютере - это просто числа, и обрабатывает он их одинаково). Тем не менее, нам известно, что с целыми и дробными числами работают по-разному. Поэтому в каждом языке программирования есть разные типы данных, для обработки которых используются разные методы.

Например,
- целые переменные – тип int (от английского integer – целый), занимают 4 байта в памяти;
- вещественные переменные, которые могут иметь дробную часть (тип float – от английского floating point – плавающая точка), занимают 4 байта в памяти или тип double, который занимает 8 байт;
- символы (тип char – от английского character – символ), занимают 1 байт в памяти.

Попробуем добавить в нашу программу, какую-нибудь переменную.
Прежде чем использовать переменную, надо сказать компьютеру, чтобы он выделил под нее место в памяти. Для этого переменную необходимо объявить, то есть указать какого типа значения она будет хранить, и дать ей имя.
Также в случае необходимости можно присвоить ей начальные значения. 

Пример

Разберите программу.

#include <iosrtream>
using namespace std;
int main()
{
    int a = 6, b;  // объявили две переменных целого типа, 
         // в переменную а сразу сохранили значение 6. 
         // Переменной b начальное значение не задали, 
         // что будет находиться в памяти в этом случае мы не знаем.
    return 0;    
}

Калькулятор

Попробуем написать простейший калькулятор.
Наша задача вывести на экран некоторое арифметическое выражение и заставить компьютер его подсчитать.
Например такое: 
5+7=12
Причем вместо 5 и 7 могут быть разные числа, зависящие от значений переменных a и b в программе.

В операторе вывода можно выводить не просто текст, но и значения переменных, а также результат арифметического выражения. Причем последовательность вывода может быть различной. Например, для того, чтобы вывести вышеуказанное выражение необходимо записать так:

cout << a << "+" << b << "=" << a+b << endl;

Если хотим вывести значение переменной, то просто необходимо указать ее имя без кавычек. Если мы хотим вывести результат арифметического выражения, то достаточно правильно записать арифметическое выражение.
 

Надо запомнить!

Переменные, текст и арифметические выражения отделяются друг от друга оператором <<.
 

*** Углубленный материал: отличия в языке Си***

В форматной строке количество спецификаторов вывода не ограничено, главное для каждого спецификатора после форматной строки, через запятую перечислить все значения, которые будут подставляться вместо шаблона.
Например:

printf("%d+%d=%d\n",a,b,a+b); 

В форматной строке указаны три спецификатора формата для вывода (%d).
Спецификатор %d указывает на то, что должны быть выведены целочисленные значения.  Порядок подстановки - прямой.  Т.е. вместо первого шаблона %d выведется значение переменной a, вместо второго -  значение переменной b, а  вместо третьего - значение выражения a+b.

Ввод значений переменных

Для того, чтобы пользователь смог сам задавать значение переменной, необходимо иметь возможность вводить значения с клавиатуры. 
Для чтения данных из стандартного потока ввода (чаще всего с клавиатуры), используется поток ввода cin (читается как "си-ин"):

cin >> a;

Оператор >> используется для извлечения данных из потока ввода cin. Например,

int x;
cin >> x;

считывает целое число из стандартного ввода (чаще с клавиатуры) и сохраняет его в переменной x.

Можно несколько потоков cin соединить в один.
Например, запись:

cin >> a;
cin >> b;

выполняет те же действия, что и запись:

cin >> a >> b;

то есть первые введенные данные сохраняться в переменную a, вторые в переменную b. Когда вы используете cin для ввода значения в переменную, компилятор C++ пытается определить тип данных, который вы вводите, на основе типа переменной, в которую вы хотите сохранить значение.
 

----------------------------------------------------
***Углубленный материал***
----------------------------------------------------

Для ввода данных с клавиатуры на языке Си используется оператор ввода, который в общем виде имеет следующую структуру:

scanf ("формат ввода", <адреса переменных>);

Формат ввода – это строка в кавычках, в которой перечислены один или несколько спецификаторов форматов.

Например, наиболее часто используемые:

%d - ввод целого числа (переменная типа int);

%f - ввод вещественного числа (переменная типа float);

%с - ввод одного символа (переменная типа char).

Например:

scanf ("%d%d", &a, &b);

Данный оператор, запрашивает с клавиатуры значения двух целых переменных. Первое число, введенное с клавиатуры попадет в переменную a, второе в переменную b.
 

Надо запомнить!

Ширина поля для вывода и точность

Дополнительные спецификаторы вывода позволяют управлять выводом чисел в определенных форматах.

Минимальная ширина поля

Пример:
%04d  - число будет выводится в 4-х позициях, если цифр будет меньше четырех, то первые будут нулями.

int a=34; printf("%04d\n",a); //на экране:0 0 3 4   

^{знак подчеркивания здесь поставлен специально для наглядного отображения вывода числа.}   

%4d – то же самое, только вместо нулей будут пробелы

int a=34; printf("%4d\n",a); //на экране: _ _ 3 4

Вывод с определенной точностью

Вывод с определенной точностью используется для вывода вещественных чисел. По умолчанию вещественные числа выводятся с точностью до 6 знаков после запятой. Но бывают случаи, когда необходимо вывести число с другой точностью. В этом случае необходимо указать сколько знакомест отвести под само число и сколько после запятой.
Например,
%9.3f   - вещественное число будет выведено в 9 позициях (включая позицию под точку), с тремя символами после точки (разделителем целой и дробной части является точка).

double a=34.24356; printf("%9.3f\n",a); // на экране: _ _ _ 3 2 . 2 4 4

Вывод значения переменной на экран. Спецификаторы вывода *** Углубленный материал ***

Как же вывести значение переменной на экран?
Для это внутри форматной строки в операторе вывода, необходимо указать некий шаблон, на месте которого будет выведено значение переменной.
Какой именно шаблон использовать зависит от типа переменной. 
Данные шаблоны называются спецификаторами вывода и представлены в таблице. Приведено достаточное большое количество спецификаторов. Все их запоминать не обязательно. 
В большинстве случаев, мы будем использовать спецификаторы для вывода целых, вещественных чисел, а также символов и строк. Но вы в любой момент можете вернуться к этому уроку и посмотреть нужный вам шаблон.
 

Код	Формат
%c	Символ
%d	Десятичное целое число со знаком
%i	Десятичное целое число со знаком
%e	Научный формат (строчная буква e)
%E	Научный формат (прописная буква E)
%f	Вещественное число с плавающей точкой
%g	В зависимости от того, какой формат короче, применяется либо %e, либо %f
%G	В зависимости от того, какой формат короче, применяется либо %E, либо %f
%o	Восьмеричное число со знаком
%s	Строка символов
%u	Десятичное целое число без знака
%x	Шестнадцатеричное число без знака (строчные буквы)
%X	Шестнадцатеричное число без знака (прописные буквы)
%p	Указатель
%n	Указатель на целочисленную переменную. Спецификатор вызывает присвоение этой целочисленной переменной количества символов, выведенных перед ним
%%	Знак %
%.3f	Вывод вещественного числа с тремя знаками после запятой
%+f	Обязательный вывод знака числа (+ или -)

Для вывода переменных типа short int  используется модификатор h (например, %hd).
Для вывода значений переменных типа long int используется модификатор l (например, %ld).
Модификатор L можно использовать как префикс перед спецификаторами e, f, g. Он означает, что на экран выводится значение типа long double  (например, %Lf).