tipi di dati

tipo di dati : un insieme di valori e una collezione di operazioni su di essi

• in termini matematici, questo è il concetto di algebra
• un tipo di dati concreto è la rappresentazione di un tipo di dati in una macchina o in un linguaggio di programmazione
  • per esso di solito si richiede che l'insieme di valori sia finito
• un tipo di dati astratto è caratterizzato da proprietà logiche delle sue operazioni
  • in termini matematici, questo è il concetto di classe di algebre
• tutti i linguaggi di programmazione offrono costrutti di base per:
  • tipi di dati elementari predefiniti
  • strutture dati, nelle quali ciascun valore è un aggregato di valori più elementari
• alcuni linguaggi di programmazione offrono costrutti per:
  • tipi di dati definiti dall'utente
  • definizione di tipi di dati astratti

tipi di dati elementari in C++

tipi di dati elementari predefiniti in C++:

• int
  • numeri interi (in un definito intervallo, v. appresso), con le operazioni aritmetiche elementari
• float
  • numeri razionali in virgola mobile, con operazioni aritmetiche in tale rappresentazione
• char
  • caratteri (un byte per carattere, codice ASCII)

la rappresentazione degli interi dipende dall'architettura della macchina

• rappresentazione più frequente: in complemento a 2, l'intervallo è determinato dal numero di bit impiegati per rappresentare un intero: tipicamente 4 byte
• in tal caso i tipi short int e long int rappresentano intervalli determinati dalla rappresentazione con, rispettivamente, 2 byte e 8 byte

anche la rappresentazione in virgola mobile dipende dall'architettura della macchina: il tipo double impiega il doppio dello spazio, rispetto al tipo float, per la rappresentazione in doppia precisione

conversione fra tipi di numeri in C++

ai simboli delle operazioni aritmetiche sui tipi int, float e rispettive varianti si applica l'overloading:

• il tipo di operazione e del risultato è determinato da quello degli argomenti, quando questi sono dello stesso tipo
• se gli argomenti sono di tipo diverso, si ha una conversione di tipo (casting) implicita al tipo più complesso (int → float, float → double, etc.)
• il casting esplicito è dunque talvolta necessario, ad es. quando si desidera avere il quoziente razionale di due numeri interi (altrimenti se ne otterrebbe il quoziente intero, approssimato per difetto):

  ((float) x) / N

• l'operatore prefisso (float) converte l'argomento di tipo int nel tipo float, dopodiché anche N viene convertito a float per casting implicito

tipi di dati definiti dall'utente

il testo (Sedgewick, 2003) propone un programma per il calcolo della media e della varianza di N numeri (Programma 3.2, p. 75)

nel programma si assume che i numeri siano interi, e che l'input sia costituito solo dal valore di N, mentre gli N numeri interi vengono quindi generati pseudocasualmente dalla funzione di libreria rand()

per rendere il programma più facilmente adattabile al calcolo, con lo stesso algoritmo, su numeri di altro tipo, si usa il seguente costrutto per la definizione del tipo Number con la funzione di generazione pseudocasuale randNum() :

• typedef int Number;
  Number randNum()
    { return rand(); }
  

questo esempio mostra un tipo di dato definito dall'utente come ridenominazione di un tipo esistente (dunque con lo stesso insieme di valori) ed estensione delle operazioni con una nuova funzione

interfaccia, implementazione e client

la precedente definizione di tipo ne combina

• l'interfaccia, che contiene solo dichiarazioni di funzioni, e
• l'implementazione, che fornisce definizioni per le funzioni dell'interfaccia

è buona norma di metodo

• separare l'interfaccia dalla sua implementazione

al fine di svincolare l'uso delle funzioni dichiarate nell'interfaccia, da parte di programmi o moduli client, dalla loro implementazione: l'uso richiede solo l'interfaccia!

in tal modo si può sostituire un'implementazione con un'altra, ad esempio più efficiente, senza dover modificare i client

nel caso in esame, si possono codificare interfaccia e implementazione in due file distinti, ad es. Number.h e NumberImpl.c++, con i seguenti rispettivi contenuti:

• typedef int Number;             #include <cstdlib>
  Number randNum();               #include "Number.h"
                                  Number randNum()
                                    { return rand(); }
  

interfacce per la compilazione separata

la separazione di interfaccia e implementazione di un tipo di dato definito dall'utente permette di modificarne l'implementazione

• non solo senza modifiche al sorgente dei client del tipo di dato
• ma anche senza la loro ricompilazione (!)

se si effettua la compilazione separata di client e implementazione del tipo di dato

come si fa?   supponiamo, nell'esempio visto prima, che il client sia il programma codificato nel file MedVar.c++, che conterrà la direttiva   #include "Number.h"

con il compilatore GCC in ambiente Unix/Linux, i primi due comandi che seguono rispettivamente generano i moduli oggetto dell'implementazione e del client (con estensione .o), senza produrre alcun programma eseguibile (opzione "-c"), mentre il terzo comando assembla i moduli oggetto e genera l'eseguibile MedVar nella directory bin

• c++ -c NumberImpl.c++
  c++ -c MedVar.c++
  c++ -o bin/MedVar NumberImpl.o MedVar.o