• Les types prédéfinis du C/C++

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    1.2. Les types prédéfinis du C/C++

    Le C, et encore plus le C++, est un langage typé. Cela signifie que chaque entité manipulée dans les programmes doit disposer d'un type de donnée grâce auquel le compilateur pourra vérifier la validité des opérations qu'on lui appliquera. La prise en compte du type des données peut apparaître comme une contrainte pour le programmeur, mais en réalité il s'agit surtout d'une aide à la détection des erreurs.

    Il existe plusieurs types prédéfinis. Ce sont :

    • le type vide : void. Ce type est utilisé pour spécifier le fait qu'il n'y a pas de type. Cela a une utilité pour faire des procédures (fonctions ne renvoyant rien) et les pointeurs sur des données non typées (voir plus loin) ;

    • les booléens : bool, qui peuvent prendre les valeurs true et false (en C++ uniquement, ils n'existent pas en C) ;

    • les caractères : char ;

    • les caractères longs : wchar_t (ce n'est un type de base que pour le langage C++, mais il est également défini dans la bibliothèque standard C et est donc utilisable malgré tout en C) ;

    • les entiers : int ;

    • les réels : float ;

    • les réels en double précision : double ;

    • les tableaux à une dimension, dont les indices sont spécifiés par des crochets ('[' et ']'). Pour les tableaux de dimension supérieure ou égale à 2, on utilisera des tableaux de tableaux ;

    • les structures, unions et énumérations.

    Les types entiers (int) peuvent être caractérisés d'un des mots clés long ou short. Ces mots clés permettent de modifier la taille du type, c'est-à-dire la plage de valeurs qu'ils peuvent couvrir. De même, les réels en double précision peuvent être qualifiés du mot clé long, ce qui augmente leur plage de valeurs. On ne peut pas utiliser le mot clé short avec les double. On dispose donc de types additionnels :

    • les entiers longs : long int, ou long (int est facultatif) ;

    • les entiers courts : short int, ou short ;

    • les réels en quadruple précision : long double.

    Note : Attention ! Il n'y a pas de type de base permettant de manipuler les chaînes de caractères. En C/C++, les chaînes de caractères sont en réalité des tableaux de caractères. Vous trouverez plus loin pour de plus amples informations sur les chaînes de caractères et les tableaux.

    La taille des types n'est spécifiée dans aucune norme. La seule chose qui est indiquée dans la norme C++, c'est que le plus petit type est le type char. Les tailles des autres types sont donc des multiples de celle du type char. De plus, les inégalités suivantes sont toujours vérifiées :

    char ≤ short int ≤ int ≤ long int
    float ≤ double ≤ long double
    où l'opérateur «  » signifie ici « a une plage de valeur plus petite ou égale que ». Cela dit, les tailles des types sont généralement les mêmes pour tous les environnements de développement. Le type char est généralement codé sur un octet (8 bits), le type short int sur deux octets et le type long int sur quatre octets. Le type int est celui qui permet de stocker les entiers au format natif du processeur utilisé. Il est donc codé sur deux octets sur les machines 16 bits et sur quatre octets sur les machines 32 bits. Enfin, la taille des caractères de type wchar_t n'est pas spécifiée et dépend de l'environnement de développement utilisé. Ils sont généralement codés sur deux ou sur quatre octets suivant la représentation utilisée pour les caractères larges.

    Note : Remarquez que, d'après ce qui précède, le type int devrait être codé sur 64 bits sur les machines 64 bits. Le type long int devant lui être supérieur, il doit également être codé sur 64 bits ou plus. Le type short int peut alors être sur 16 ou sur 32 bits. Il n'existe donc pas, selon la norme, de type permettant de manipuler les valeurs 16 bits sur les machines 64 bits si le type short int est codé sur 32 bits, ou, inversement, de type permettant de manipuler les valeurs 32 bits si le type short int est codé sur 16 bits.

    Afin de résoudre ces problèmes, la plupart des compilateurs brisent la règle selon laquelle le type int est le type des entiers natifs du processeur, et fixent sa taille à 32 bits quelle que soit l'architecture utilisée. Ainsi, le type short est toujours codé sur 16 bits, le type int sur 32 bits et le type long sur 32 ou 64 bits selon que l'architecture de la machine est 32 ou 64 bits. Autrement dit, le type qui représente les entiers nativement n'est plus le type int, mais le type long. Cela ne change pas les programmes 32 bits, puisque ces deux types sont identiques dans ce cas. Les programmes destinés aux machines 64 bits pourront quant à eux être optimisés en utilisant le type long à chaque fois que l'on voudra utiliser le type de données natif de la machine cible. Les programmes 16 bits en revanchent ne sont en revanche plus compatibles avec ces règles, mais la plupart des compilateurs actuels ne permettent plus de compiler des programmes 16 bits de toutes manières.

    Les types char, wchar_t et int peuvent être signés ou non. Un nombre signé peut être négatif, pas un nombre non signé. Lorsqu'un nombre est signé, la valeur absolue du plus grand nombre représentable est plus petite. Par défaut, les nombres entiers sont signés. Le signe des types char et wchar_t dépend du compilateur utilisé, il est donc préférable de spécifier systématiquement si ces types sont signés ou non lorsqu'on les utilise en tant que type entier. Pour préciser qu'un nombre n'est pas signé, il faut utiliser le mot clé unsigned. Pour préciser qu'un nombre est signé, on peut utiliser le mot clé signed. Ces mots clés peuvent être intervertis librement avec les mots clés long et short pour les types entiers.

    Exemple 1-3. Types signés et non signés

    unsigned char
    signed char
    unsigned wchar_t
    signed wchar_t
    unsigned int
    signed int
    unsigned long int
    long unsigned int

    Note : Le C++ (et le C++ uniquement) considère les types char et wchar_t comme les types de base des caractères. Le langage C++ distingue donc les versions signées et non signées de ces types de la version dont le signe n'est pas spécifié, puisque les caractères n'ont pas de notion de signe associée. Cela signifie que les compilateurs C++ traitent les types char, unsigned char et signed char comme des types différents, et il en est de même pour les types wchar_t, signed wchar_t et unsigned wchar_t. Cette distinction n'a pas lieu d'être au niveau des plages de valeurs si l'on connaît le signe du type utilisé en interne pour représenter les types char et wchar_t, mais elle est très importante dans la détermination de la signature des fonctions, en particulier au niveau du mécanisme de surcharge des fonctions. Les notions de signature et de surcharge des fonctions seront détaillées plus loin dans ce cours.

    Les valeurs accessibles avec les nombres signés ne sont pas les mêmes que celles accessibles avec les nombres non signés. En effet, un bit est utilisé pour le signe dans les nombres signés. Par exemple, si le type char est codé sur 8 bits, on peut coder les nombres allant de 0 à 255 avec ce type en non signé (il y a 8 chiffres binaires, chacun peut valoir 0 ou 1, on a donc 2 puissance 8 combinaisons possibles, ce qui fait 256). En signé, les valeurs s'étendent de -128 à 127 (un des chiffres binaires est utilisé pour le signe, il en reste 7 pour coder le nombre, donc il reste 128 possibilités dans les positifs comme dans les négatifs. 0 est considéré comme positif. En tout, il y a autant de possibilités.).

    De même, si le type int est codé sur 16 bits (cas des machines 16 bits), les valeurs accessibles vont de -32768 à 32767 ou de 0 à 65535 si l'entier n'est pas signé. C'est le cas sur les PC en mode réel (c'est-à-dire sous DOS) et sous Windows 3.x. Sur les machines fonctionnant en 32 bits, le type int est stocké sur 32 bits : l'espace des valeurs disponibles est donc 65536 fois plus large. C'est le cas sur les PC en mode protégé 32 bits (Windows 9x ou NT, DOS Extender, Linux) et sur les Macintosh. Sur les machines 64 bits, le type int devrait être 64 bits (DEC Alpha et la plupart des machines UNIX par exemple).

    Enfin, le type float est généralement codé sur 4 octets, et les types double et long double sont souvent identiques et codés sur 8 octets.

    Note : On constate donc que la portabilité des types de base est très aléatoire. Cela signifie qu'il faut faire extrêmement attention dans le choix des types si l'on veut faire du code portable (c'est-à-dire qui compilera et fonctionnera sans modification du programme sur tous les ordinateurs). Il est dans ce cas nécessaire d'utiliser des types de données qui donnent les mêmes intervalles de valeurs sur tous les ordinateurs. La norme ISO C99 impose de définir des types portables afin de régler ces problèmes sur toutes les architectures existantes. Ces types sont définis dans le fichier d'en-tête stdint.h. Il s'agit des types int8_t, int16_t, int32_t et int64_t, et de leurs versions non signées uint8_t, uint16_t, uint32_t et uint64_t. La taille de ces types en bits est indiquée dans leur nom et leur utilisation ne devrait pas poser de problème.

    De la même manière, deux représentations d'un même type peuvent être différentes en mémoire sur deux machines d'architectures différentes, même à taille égale en nombre de bits. Le problème le plus courant est l'ordre de stockage des octets en mémoire pour les types qui sont stockés sur plus d'un octet (c'est-à-dire quasiment tous). Cela a une importance capitale lorsque des données doivent être échangées entre des machines d'architectures a priori différentes, par exemple dans le cadre d'une communication réseau, ou lors de la définition des formats de fichiers. Une solution simple est de toujours d'échanger les données au format texte, ou de choisir un mode de représentation de référence. Les bibliothèques réseau disposent généralement des méthodes permettant de convertir les données vers un format commun d'échange de données par un réseau et pourront par exemple être utilisées.


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