Что понимается под переменной в языке программирования
Переменная (программирование)
Переме́нная в императивном программировании — поименованная, либо адресуемая иным способом область памяти, адрес которой можно использовать для осуществления доступа к данным. Данные, находящиеся в переменной (то есть по данному адресу памяти), называются значением этой переменной.
В других парадигмах программирования, например, в функциональной и логической, понятие переменной оказывается несколько иным. В таких языках переменная определяется как имя, с которым может быть связано значение, или даже как место (location) для хранения значения.
Область видимости и/или время существования переменной в некоторых языках задаётся классом памяти.
Содержание
Классификация
Статическая и динамическая типизация переменных
Если тип переменной определяется на этапе компиляции, имеет место статическая типизация, а если на этапе выполнения программы — динамическая. В последнем случае иногда говорят, что переменная не имеет типа, хотя данные, содержащиеся в ней, безусловно, относятся к определённому типу данных, но выясняется это уже во время выполнения программы.
В большинстве случаев статическая типизация позволяет уменьшить затраты ресурсов при выполнении программы, поскольку для динамической типизации требуются затраты ресурсов на выяснение типов данных их приведение в выражениях с смешанными типами. Статическая типизация позволяет перекладывать проверку типов на этапе компиляции программы. Это также упрощает обнаружение ошибок ещё на этапе разработки, когда их исправление обходится менее дорого. Тем не менее во многих случаях необходимо применение динамической типизации. Например, необходимость поддержания совместимости при переходе на новый формат представления данных (например, старая часть проекта посылает процедуре дату символьной строкой, а новые объекты используют более современный числовой тип).
Статические и динамические переменные
Адрес поименованной ячейки памяти также может определяться как на этапе компиляции, так и во время выполнения программы. По времени создания переменные бывают статическими и динамическими. Первые создаются в момент запуска программы или подпрограммы, а вторые создаются в процессе выполнения программы.
Динамическая адресация нужна только тогда, когда количество поступающих на хранение данных заранее точно не известно. Такие данные размещают в специальных динамических структурах, тип которой выбирается в соответствии со спецификой задачи и с возможностями выбранной системы программирования. Это может быть стек, куча, очередь и т. п. Даже файл, в том смысле, который заложил Н.Вирт в Паскаль, является динамической структурой.
Локальные и глобальные переменные. Области видимости
По зоне видимости различают локальные и глобальные переменные. Первые доступны только конкретной подпрограмме, вторые — всей программе. С распространением модульного и объектного программирования, появились ещё и общие переменные (доступные для определённых уровней иерархии подпрограмм). Область видимости иногда задаётся классом памяти. Ограничение видимости может производиться путём введения пространств имён.
Ограничение зоны видимости придумали как для возможности использовать одинаковые имена переменных (что разумно, когда в разных подпрограммах переменные выполняют похожую функцию), так и для защиты от ошибок, связанных с неправомерным использованием переменных (правда, для этого программист должен владеть и пользоваться соответствующей логикой при структуризации данных).
Простые и сложные переменные
По наличию внутренней структуры, переменные могут быть простыми или сложными (составными).
Простые переменные не имеют внутренней структуры, доступной для адресации. Последняя оговорка важна потому, что для компилятора или процессора переменная может быть сколь угодно сложной, но конкретная система (язык) программирования скрывает от программиста её внутреннюю структуру, позволяя адресоваться только «в целом».
Сложные переменные программист создаёт для хранения данных, имеющих внутреннюю структуру. Соответственно, есть возможность обратиться напрямую к любому элементу. Самыми характерными примерами сложных типов являются массив (все элементы однотипные) и запись (элементы могут иметь разный тип).
Следует подчеркнуть относительность такого деления: для разных программ одна и та же переменная может иметь разную структуру. Например, компилятор различает в переменной вещественного типа 4 поля: знаки мантиссы и порядка, плюс их значения, но для программиста, компилирующего свою программу, вещественная переменная — единая ячейка памяти, хранящая вещественное число.
Что такое переменная в программировании
Переменная (от англ. variable) — поименованная или адресуемая иным способом область памяти, которую можно использовать для доступа к данным. Звучит сложно и пугающе, не правда ли? Однако на практике такое определение вашему ребенку не потребуется. По крайней мере, на начальных этапах изучения программирования.
Переменная простыми словами — это хранилище данных. Сюда можно положить какое-то значение (например, число, строку или другой тип данных). Еще более простой вариант представить себе переменную — подумать о том, что нас окружает. Например, переменной может быть какой-то небольшой мешочек, куда можно положить, к примеру, яблоко. Оно будет там находиться до тех пор, пока мы не решим произвести с яблоком какие-то действия.
Переменную в любой программе необходимо объявлять. То есть достать этот мешочек перед тем, как положить в него яблоко. В современных приложениях переменных может быть сколько угодно много. Например, в одном мешочке хранится яблоко, в другом — конфета.
В переменных хранятся определенные данные, которые можно впоследствии использовать в программе. Для того, чтобы переменная появилась, необходимо ее объявить (зарезервировать ячейку памяти под определенные данные). В разных языках переменные объявляются по-разному в зависимости от синтаксиса. Где-то это может быть слово «var», где-то «let». Существуют также неизменяемые переменные, которые задаются только раз и объявляются словом «const».
Переменные в программе нужны не только для хранения данных, но и для различных операций с ними. Например, можно создать простой калькулятор, используя всего три переменные — a, b и c. Как это будет работать? Не углубляясь в тонкости синтаксиса каждого отдельно взятого языка программирования, покажем простой пример:
То есть у нас есть три переменные. Первые две используются для вычисления, а третья служит для того, чтобы в нее записывалось значение суммы. Причем первые две переменные могут быть с заданными исходными значениями, а могут быть и пустыми (то есть переменная объявляется, но ей не присваивается никакое значение). Во втором случае, можно самим подставлять значения и на их основе будут производиться расчеты.
Кстати, данные можно записывать сразу в программе. Если взять наш пример выше, вместо латинских букв мы можем сразу же использоваться цифры. Например, 1+2 = 3. Однако в этом случае программа, которую вы напишете, не будет обладать должной гибкостью. То есть можно посчитать в ней только заданные значения и для того, чтобы что-то изменить, каждый раз придется в коде писать новые числа и только тогда мы получим другой результат.
Переменные позволяют добавить гибкости приложению. То есть мы сами можем менять их значения и каждый раз получать необходимые результаты без вмешательства в код программы.
При работе с средой разработки Scratch также используются переменные. Здесь есть отдельный раздел, где может их создавать. При нажатии на специальную кнопку, у нас появится окно, где можно задавать имя и значение переменной. Также, в Scratch есть возможность определения области видимости, то есть будет ли переменная доступна только одному спрайту или всем.
Важно помнить о том, что если переменная доступна всем спрайтам, она должна иметь уникальное имя. Две переменные с одним из тем же именем в одной и той же области видимости существовать не могут.
А если планируется использование переменных в разных областях видимости (спрайтах), здесь допустимо использование одинаковых имен.
Как называть переменные? Можно просто латинскими буквами. Однако наиболее популярный и эффективный вариант — описательное именование, чтобы мы, работая с кодом в будущем, могли знать, какое именно значение в переменной и что туда «положить» в случае, если планируются такие действия. При обучении через скретч лучше сразу пользоваться английскими названиями переменных. Дело в том, что во взрослом программировании весь код пишется исключительно на английском и в будущем, если ребенок в будущем будет работать с иностранными компаниями, ему придется изучить этот язык.
Например, у нас есть переменная, в которую заносятся какие-то животные. Ее можно назвать «Zhivotnye», но лучше сразу писать «Animals».
Для чего можно использовать переменные в Scratch? В целом, для любой программы, которую мы здесь пишем. Например, у нас есть два персонажа, и они должны двигаться по экрану. Мы можем задать им скорость вручную, а можем внести эти данные в переменную и затем менять скорость одновременно для обоих персонажей. Это будет более эффективно.
Помимо скорости, в качестве переменных могут выступать и другие динамические параметры, например, количество шагов. И это далеко не все возможности.
О переменных в программировании
Если заглянуть в википедию, то можно увидеть, что переменная в программировании — это поименованная, либо адресуемая иным способом область памяти, адрес которой можно использовать для осуществления доступа к данным. Слово, из этого определения, на которое я хотел бы обратить ваше внимание — это данные. Так ли на самом деле, что в языках программирования, на которых мы пишем, переменные используются только для доступа к данным. Я, например, пишу на PHP. И в нём, как и в других языках программирования, переменные, кроме доступа к данным, используются также для доступа к объектам(экземплярам классов) и массивам(ассоциативным и обычным) и ещё некоторым вещам. Данные(строки, целые числа, числа с плавающей точкой, булевы значения), объекты(экземпляры классов) и структуры( ассоциативные и обычные массивы, если брать PHP) для человека по-сути являются разными сущностями (абстракциями), и было бы разумным, в наших языках программирования, обращаться с ними, как с разными вещами, игнорируя факт того, что для машины они являются одним и тем же(именованными областями памяти). Для этого я предлагаю вместо переменных начать пользоваться такими сущностями как, например: объект, структура, данные.
Такая замена даёт возможность ментального разделения таких разных и не имеющих ничего общего сущностей(абстракций) как объекты, структуры и данные.
RFC для PHP по этой теме уже в процессе создания.
PS
Вообщем создать RFC для PHP не вышло, тк разработчики PHP сказали, что не хотят тратить символы которые будут нужны для реализации этой задумки. Добавлю от себя что в PHP это всё равно не получилось бы реализовать потому, что у него динамическая типизация. Но! В языке со статической типизацией, где типы не меняются, это вполне можно реализовать. Поэтому надеюсь разработчики таких языков обратят своё внимание на предложенную идею.
Что такое переменная в программировании (Delphi, C#, PHP, JavaScript, Python)?
Всем привет друзья. Сейчас я расскажу вам о переменных: что такое переменные в программировании, зачем они нужны и как их использовать.
Это будет обобщающий урок, и то что я буду рассказывать и показывать в этой статье и видео к ней, применимо ко всем языкам программирования. Не важно, что вы сейчас изучаете: Delphi, C#, PHP, JavaScript, Python, или какой-нибудь другой язык программирования. То что я расскажу в этом уроке, будет применимо абсолютно к любому языку программирования.
Что такое переменная в программировании
Переменная — это определенная ячейка памяти, в которую можно записать различные значения. Как правило, этой ячейке памяти устанавливают какое-нибудь имя.
Переменную в программировании можно сравнить с ящиком для игрушек.
Например, у нас есть ящик. И на этот ящик мы нанесем наклейку «Игрушки» на английском «Toys». Теперь мы знаем, что этот ящик у нас предназначен для игрушек и в него мы будем помещать только их.
Если мы положим в наш ящик игрушку (например, мишку), то мы присвоим переменной значение. В переменной Toys будет храниться Мишка (Bear).
На практике в программировании это выглядит так:
На языке Delphi
На языке PHP
На языке JavaScript
На языке C#
На языке Python
Значение переменной можно копировать и менять. Например, если у нас будет еще один ящик «Вещи» (Things), то мы можем в него положить наш ящик «Игрушки» (Toys). И теперь в нашем ящике «Вещи» будет находится «Мишка».
На практике это выглядит так: (Далее пример я буду наводить только на языке JavaScript, потому что принцип работы с переменными идентичен и для Delphi, и для C#, и для PHP, и для Python. И в обычном блокноте вы можете создать файл с расширением html и повторять всё за мной.)
Код JavaScript:
Если мы достанем из ящика «Игрушки» (Toys) нашего мишку и положим в него кролика «Bunny», то и в ящике «Вещи» (Things) у нас теперь буде кролик (Bunny).
Код JavaScript:
Переменным можно присваивать результаты каких-то вычислений. Если говорить о числах, то их можно складывать, вычитать, умножать и делить. Строки также можно складывать.
Например, у нас есть два ящика (две переменные). В одном у нас кролик, а в другом — мишка. Если мы эти два ящика положим в ящик «Вещи», то теперь в ящике «Вещи» будут и кролик, и мишка.
На практике это выглядит так:
Код JavaScript:
Ну и давайте рассмотрим пример работы с числами.
Код JavaScript:
Как видите ничего сложного в этом нет.
Имя переменной
Имя переменной может состоять как из одной, так и из нескольких букв. Например, можно задать имя переменной Toys (Игрушки), или MyToys (Мои игрушки). Также можно использовать числа при определении переменной. Например, toy1, toy2, toy3 и т.д.
Важно знать, что когда вы указываете имя переменной, нужно использовать только английские буквы и нельзя использовать пробелы.
Также нельзя использовать зарезервированные слова. У каждого языка программирования они свои и для раскрытия этой темы нужно делать отдельный урок по переменным в каждом из этих языков программирования.
Еще очень важно назначать переменным осмысленные имена. Потому что когда вы будете создавать большие проекты (программы), то в последствии вам будет легче понимать свой код. Вы легко вспомните, что означает та, или иная переменная. Ведь если вы дадите переменным имена i, b, f, Str1, то спустя некоторое время вы забудете для чего объявляли именно эти переменные, и будет очень тяжело понять, что они означают. А вот когда вы видите имя переменной Toys, то вы сразу понимаете, что хранится в этой переменной (в нашем случае — игрушки).
Ну и для закрепления этой темы, давайте я еще покажу как по ходу выполнения программы, переменная может менять свое значение.
Код JavaScript:
Надеюсь, вам понравился этот урок.
Видео по этой теме
Java Core для самых маленьких. Часть 3. Переменные
В предыдущей статье мы говорили о типах данных, а теперь поговорим о вытекающей из этого теме, о переменных.
На скриншоте выше продемонстрирован пример создания переменных.
Давайте сразу научимся давать имена переменным правильно. Существует документ Java Code Conventions. В нем указаны правила к написанию кода на Java. Нужно это для того, что бы Java код в разных проектах был написан в едином стиле. Таким образом, новоприбывший на проект программист не будет отвлекаться на новый стиль кода, ведь он будет оформлен так же, как и на других проектах. Эти правила работают и при нейминге переменных.
Итак, переменные принято называть в lowerCamelCase стиле. Сейчас покажу как хорошо, а как плохо:
Вот было значение 1998, а на следующей строке стало 2000. А вот с константой так не получится. Константа гарантирует, что ее значение не изменится на протяжении всего времени выполнения программы. Как создать константу? Очень просто:
Нужно всего лишь дописать ключевое слово final перед типом данных переменной. Для простоты понимания, мы как бы «финализируем» значение переменной и говорим, что это значение конечное.
Обратим внимание на имя константы. Когда мы даем имя константе, то должны делать это в стиле SCREAMING_SNAKE_CASE. Давайте исправим мой код:
В целом, вас никогда не погладят по головке за правильный нейминг в коде. Подразумевается, что это нечто естественное при написании кода. Как правила этикета у людей. А вот если вы будете называть ваши переменные и константы абы как, получите незамедлительного леща.
Инициализация переменных
У всех переменных из моих примеров уже было присвоено начальное значение. Процесс присвоения начального значения называется инициализацией переменной. И не обязательно инициализировать переменную во время ее объявления. Java позволяет сделать это и позже.
Во-первых, можно объявлять переменные через запятую (если они одинакового типа):
При этом, смотрите, мы можем некоторые из них инициализировать прямо во время объявления. А теперь инициализируем оставшиеся:
Для инициализации переменных типа char я использовал цепочку присваиваний. Да, и так тоже можно. Хотя используется очень редко.
Если мы попытаемся провести какую-то операция с переменной, у которой нет значения, то получим ошибку.
Оператор присваивания
Литералы
В Java постоянные значения задаются литеральным представлением. Простым языком, при помощи определенных символов мы можем указывать тип данных. Вот например, при работе с целочисленными литералами нам не нужны никакие литералы. Мы просто пишем число 1998; и Java понимает, что это целочисленное значение.
Так, что еще за символы подчеркивания в значении переменной? Это всего-навсего декор. С JDK 7 допустимо указывать знаки подчеркивания, для разбиения больших чисел на разряды, для удобства чтения.
В вышеописанных примерах были литералы для целочисленных десятичных значений. А еще мы можем присвоить целому числу литерал в виде восьмеричного значения. Для этого вам нужно добавить в самом начале значения 0. Но в таком случае, логично, что это значение не сможет содержать цифры 8 и 9, поскольку они выходят за пределы восьмеричной системы счисления.
Мало того, еще мы можем использовать литерал шестнадцатеричных значений. Такие значения обозначают с начальным 0x или 0X, а цифры в пределах от 10 до 15 заменяются символами ABCDEF английского алфавита.
С JDK 7 есть возможность указывать целочисленные литералы в двоичном виде. Для этого вначале значения нужно указать 0b или 0B и соответственно в значениях можно использовать только цифры 0 и 1. В реальности, вам навряд ли понадобятся литералы шестнадцатеричных, восьмеричного или двоичных значений. Однако, знать о них нужно.
Литералы дробных чисел
Но существует и экспоненциальная форма записи этих чисел в виде 2.34e12;
Где число после символа ‘e’ обозначает степень 10-ти. Простыми словами, мы записали 2 целых и 34 сотых умноженное на 10 в 12 степени.
Как и в случае с целочисленными значениями, литералы с плавающей точкой поддерживают нижнее подчеркивание начиная с JDK 7.
Логические литералы
Символьные литералы
Для символьных литералов, которые присутствуют на вашей клавиатуре вы можете использовать одинарные кавычки, обернув ими необходимый вам символ введенный с клавиатуры.
Я не просто так обратил ваше внимание на символы с клавиатуры. Ведь существуют и такие символы, которых на клавиатуре нет, да и на символы они не похожи. Сейчас разберемся.
А вот если символ нельзя ввести непосредственно с клавиатуры, то для ввода таких символов используют ряд управляющих последовательностей. Например, символ переноса строки ‘\n’. Существуют последовательности, которые существуют для ввода значений в восьмеричной и шестнадцатеричной форме. Например, мы захотели ввести букву tu катаканы смайлик: ツ. Берем и пишем:
В данной таблице вы можете посмотреть наиболее используемые последовательности символов:
Когда-то давно, я писал статью про экранирование символом. Настоятельно рекомендую прочитать, как дополнительный материал. Узнаете много интересного.
Строковый литерал
Можно заключить последовательность символов в двойные кавычки и получить так называемую строку.
Динамическая инициализация
Пару слов о таком термине как динамическая инициализация. Ничего сложного, только звучит страшно.
Переменную можно инициализировать другой переменной. Также, допускается инициализация переменной результатом какого-то выражения.
Главное, чтобы тип данных выражения / инициализирующей переменной совпадал с типом данных целевой переменной.
Преобразование и приведение типов
Знаю, вы уже подустали, сделали массу перерывов и подходов. Обещаю, это последняя тема в этой статье.
Часто программисты сталкиваются с ситуацией, когда переменной одного типа приходится присваивать значение другого типа. Если оба типа данных совместимы, их преобразование будет выполнено автоматически. Для автоматического преобразования должно выполняться 2 условия:
Чтобы выполнить преобразование двух несовместимых типов данных, нужно воспользоваться приведением типов. Это явное преобразование одного типа в другой. И выглядит это вот так:
Нужно понимать, что преобразование вы проводите на свой страх и риск. Вы должны быть уверенным в том, что преобразуемое значение помещается в диапазон целевого типа. В противном случае вы получите некорректные данные.
Подводим итоги
В этой статье мы поговорили о многих важных вещах. Узнали, как создавать переменные и константы в Java, и чем они отличаются. Узнали о способах инициализации переменных. Разобрались с тем, что такое литералы и какие они бывают. А так же выполнили преобразование и приведение типов данных.
Скажем спасибо Егору за предоставленный материал.