Переменные и типы данных

Переменная — это именованное место для хранения значения. Робот может хранить скорость, расстояние, номер режима или состояние кнопки. Тип переменной сообщает компилятору, какие значения допустимы и какие действия с ними можно выполнять.

Коротко

У переменной есть тип, имя и значение. Перед чтением переменной значение нужно задать. Не полагайтесь на случайное начальное содержимое памяти.

Простые переменные

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int speed = 80;
    int dist = 25;

    cout << speed << endl;
    cout << dist << endl;
    return 0;
}

Знак = в объявлении задаёт начальное значение. В первых уроках используем именно такую запись: она привычна и легко читается.

Основные типы

Размеры и точные диапазоны зависят от платформы, но для первого понимания удобно держать в голове такую таблицу:

Тип	Что хранит	Частый размер	Примерный диапазон значений	Пример
int	целые числа	обычно 4 байта на ПК, иногда 2 байта на микроконтроллере	при 4 байтах: от -2147483648 до 2147483647; при 2 байтах: от -32768 до 32767	int x = 10;
unsigned int	целые числа без минуса	обычно 4 байта на ПК, иногда 2 байта на микроконтроллере	при 4 байтах: от 0 до 4294967295; при 2 байтах: от 0 до 65535	unsigned int count = 42;
long int	большие целые числа	обычно 4 или 8 байт	при 4 байтах: от -2147483648 до 2147483647; при 8 байтах: примерно от -9.22e18 до 9.22e18	long int time = 1000;
unsigned long int	большие целые числа без минуса	обычно 4 или 8 байт	при 4 байтах: от 0 до 4294967295; при 8 байтах: от 0 до примерно 1.84e19	unsigned long int ticks = 1000;
float	дробные числа	обычно 4 байта	примерно от -3.4e38 до 3.4e38, но с ограниченной точностью	float volt = 4.7;
double	более точные дробные числа	обычно 8 байт на ПК	примерно от -1.7e308 до 1.7e308, но с ограниченной точностью	double pi = 3.14;
char	один символ	1 байт	обычно от -128 до 127 или от 0 до 255, зависит от компилятора	char key = 'A';
bool	истина или ложь	обычно 1 байт	true или false	bool ok = true;
string	строку текста	зависит от длины строки	ограничен доступной памятью	string name = "robot";

long и long int означают один и тот же тип. Для string обычно подключают заголовок <string>. На микроконтроллерах размеры могут отличаться. Если размер критичен, нужно смотреть документацию платы или проверять тип через sizeof.

Перед чтением задайте значение

Плохой пример:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int speed;
    cout << speed << endl;
    return 0;
}

Переменная speed создана, но значение ей не задано. На одном компьютере вы можете увидеть 0, на другом — случайное число. На микроконтроллере такая ошибка особенно неприятна: устройство может начать работать с мусорным значением.

Правильно:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int speed = 0;
    cout << speed << endl;
    return 0;
}

Изменение значения

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int speed = 0;
    cout << speed << endl;

    speed = 50;
    cout << speed << endl;

    speed = speed + 10;
    cout << speed << endl;
    return 0;
}

Вывод:

0
50
60

В строке speed = speed + 10; правая часть сначала вычисляется, затем результат записывается обратно в переменную.

Математические операции

Операция	Запись	Пример результата
сложение	a + b	7 + 3 даёт 10
вычитание	a - b	7 - 3 даёт 4
умножение	a * b	7 * 3 даёт 21
деление	a / b	7 / 3 для int даёт 2
остаток	a % b	7 % 3 даёт 1

Пример:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 7;
    int b = 3;

    cout << a + b << endl;
    cout << a / b << endl;
    cout << a % b << endl;
    return 0;
}

Математические функции

Для некоторых вычислений подключают библиотеку cmath. Это отдельная тема, но самые частые функции полезно увидеть рано.

Функция	Что делает	Пример
sqrt(x)	квадратный корень	sqrt(25) даёт 5
pow(a, b)	степень	pow(2, 3) даёт 8
abs(x)	модуль числа	abs(-7) даёт 7
round(x)	округление до ближайшего целого	round(3.6) даёт 4

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

int main() {
    double x = 25;
    cout << sqrt(x) << endl;
    return 0;
}

Локальные и глобальные переменные

Переменная, созданная внутри main, называется локальной. Она доступна только внутри своих фигурных скобок.

#include <iostream>
using namespace std;

int speed = 10;

int main() {
    int dist = 20;
    cout << speed << endl;
    cout << dist << endl;
    return 0;
}

speed создана вне main, поэтому её называют глобальной. В первых программах лучше чаще использовать локальные переменные: их проще контролировать. Глобальные переменные удобны для простых настроек, но в больших программах из-за них сложнее понять, кто изменил значение.

Практика

1. Создайте переменные speed, dist, time и задайте им значения.
2. Выведите каждую переменную на отдельной строке.
3. Посчитайте sum = speed + dist и выведите результат.
4. Проверьте разницу между 7 / 3 и 7.0 / 3.0.
5. Подключите cmath и выведите квадратный корень из 64.

Проверьте себя

1. Из каких трёх частей состоит объявление переменной?
2. Почему нельзя читать переменную до задания значения?
3. Чем int отличается от double?
4. Что делает операция %?
5. Почему размеры типов могут отличаться на разных платах?
6. Чем локальная переменная отличается от глобальной?

Ориентиры для самопроверки

Сначала ответьте без подсказки. Ответ можно считать полным, если вы:

• формулируете основную мысль своими словами;
• называете важные условия, ограничения или меры безопасности;
• для схемы, кода или расчёта показываете ход решения и ожидаемый результат.

Если один из пунктов объяснить не получается, найдите соответствующую главу статьи, перечитайте её и повторите ответ.

Словарь статьи

Термин	Значение
переменная	именованное место для хранения значения
тип	правило для допустимых значений и операций
инициализация	задание первого значения
присваивание	запись нового значения
локальная переменная	переменная внутри блока
глобальная переменная	переменная вне функций
байт	единица размера памяти

Связанные темы

• Именование — как выбирать понятные имена.
• Ввод и вывод — как читать значения с клавиатуры.
• Преобразование типов — что происходит при смешивании int и double.

Источники

• C++ Working Draft. Fundamental types: https://eel.is/c++draft/basic.fundamental
• Microsoft Learn. Fundamental types: https://learn.microsoft.com/en-us/cpp/cpp/fundamental-types-cpp
• C++ reference. Numerics library: https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/math