Rappresentazione binaria delle variabili (int e char)

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1 Rappresentazione binaria delle variabili (int e char) int e char son i due tipi utilizzati dal linguaggio C per la rappresentazione di valori interi; ai valori delle variabili del primo tipo sono assegnati 32 bit mentre ai valori delle variabili del secondo tipo sono assegnati 8 bit. Osserviamo ora alcune conseguenze legate a questo tipo di rappresentazione. tipo bit valori intervallo unsigned signed char > > 127 int > > Prendiamo come riferimento il valore 250 e attribuiamo tale valore ad una variabile chiamata numero: qual è il risultato della seguente operazione? numero = numero + 10 Tale risultato cambia al variare del tipo di variabile? Per la rappresentazione di 250 sono sufficienti 8 bit, in quanto 250 [base 10] -> [base 2] mentre per la rappresentazione di 260 sono necessari 9 bit: 260 [base 10] -> [base 2] Di conseguenza, mentre il valore iniziale di numero può essere rappresentato sia mediante una variabile di tipo int che mediante una di tipo char, affinchè il risultato dell addizione possa essere correttamente rappresentato tale risultato può essere assegnato solo ad una variabile di tipo int. Esempio [versione corretta] #include <stdio.h>

2 {int numero = 250; numero += 10; printf( ecco il risultato corretto: %d,numero); } Esempio [versione errata] #include <stdio.h> {char numero = 250; numero += 10; /* uso lo stesso specificatore di formato perché intendo visualizzare un valore di tipo intero */ printf( ecco il risultato errato: %d,numero); // ecco un commento che si estende su una sola riga /* questo tipo di commento si può estendere su una riga */ /* oppure lo stesso tipo di commento si può estendere su più di una riga */ } Che valore viene visualizzato in questo caso? Partiamo dal valore del risultato, 260, che rappresentato in base 2 diventa: Se selezioniamo solo gli ultimi 8 bit a destra della rappresentazione, gli unici che possono essere utilizzati da una variabile di tipo char, otteniamo 100 [in base 2] -> 4 [in base 10] Questa trasformazione, da 260 a 4, è conseguenza del fatto che una variabile di tipo char non permette di rappresentare più di 256 valori (da 0 a 255). Una volta raggiunto il massimo valore rappresentabile, quindi, il valore della variabile ritorna quello minimo. Per visualizzare la cosa, supponiamo che i 16 bit inseriti in ciascuna riga della tabella

3 rappresentino un intero ed osserviamo come varia la sequenza dei primi 8 bit sulla destra (quelli che verrebbero assegnati ad un char) man mano che incrementiamo di unità in unità il valore dell intero. secondi 8 bit primi 8 bit Valore [base 10] Valore 8 bit[base 10] Il valore contenuto nella variabile di tipo char dopo l assegnazione vista sopra poteva essere determinato utilizzando l operatore %. Infatti se a partire da tale operatore definiamo la funzione (matematica): f(x) = x % 256 Se x è intero, la funzione è periodica e va da 0 a 255 e, nel caso in cui sia x = 260, f(x) vale 4. Ricapitolando: char carattere = 248 ; int intero = 248 ; carattere+ = 20 ; intero+ = 20 ; printf( ecco il valore memorizzato in carattere %d, carattere ); // questa istruzione visualizza 12 printf( ecco il valore memorizzato in intero %d, intero ); // questa istruzione visualizza 268 printf( ecco il valore dei primi 8 bit di intero %d, intero%256 ); // questa istruzione visualizza 12

4 In conclusione: - quando il valore di un int viene assegnato ad un char solo gli ultimi 8 bit a destra della rappresentazione del valore intero vengono utilizzati - tutte le operazioni applicabili agli int sono applicabili anche ai char, il risultato potrebbe non essere quello atteso a causa della quantità di memoria assegnata alle variabili di tipo char (8 bit) una precisazione prima di proseguire. Grazie alla funzione printf(), fino ad ora siamo stati in grado di visualizzare VALORI di tipo int. E importante parlare di valori e NON di variabili perché grazie a printf() possiamo visualizzare tutto ciò che possiede un valore, quindi anche i valori delle espressioni o delle assegnazioni. #include <stdio.h> { int prova = 30 ; int temp; temp = prova + 25 ; printf( visualizzo il valore di temp: %d, temp ); printf( visualizzo il valore dell espressione : %d, prova + 25 ); printf( visualizzo il valore dell assegnazione : %d, temp = prova + 25 ); // tutte e tre le chiamate a printf() visualizzano il medesimo numero: 55 } Lo specificatore di formato serve ad indicare che tipo di valore intendiamo visualizzare, non deve necessariamente coincidere con il tipo della/e variabile/i presenti tra le parentesi della funzione. (prima, ad esempio, abbiamo utilizzato lo specificatore %d per visualizzare il valore di una variabile di tipo char)

5 I char La gestione dei caratteri in C avviene mediante delle variabili di tipo char che, a tutti gli effetti, possono essere considerate degli interi positivi da 8 bit. In C, vi è una corrispondenza biunivoca tra caratteri ed interi a 8 bit, ovvero ad ogni carattere corrisponde uno ed un solo numero (ovvero il CODICE ASCII del carattere, che varia da 0 a 255) e ad ogni numero compreso tra 0 e 255 corrisponde uno ed un solo carattere. Ad esempio, le lettere minuscole sono raggruppate in ordine alfabetico, al carattere a corrisponde il numero 97, al b il 98 e così via fino al carattere z cui corrisponde il 122. La stessa cosa vale per le lettere maiuscole; in questo caso i codici ASCII sono pari a quelli del corrispondente carattere minuscolo, diminuito di 32 (ovvero, se la a ha codice 97, la A ha codice ASCII 97 32, cioè 65). Anche i caratteri numerici hanno un codice ASCII, si parte dal carattere 0 che ha come codice corrispondente il 48, poi c è il carattere 1 che ha codice ASCII 49 e così via. I caratteri cui corrispondono i codici ASCII che vanno dal 128 al 255 si trovano nella Tabella dei Codici ASCII Estesa.

6 (Tabella ASCII) L assegnazione di un valore ad una variabile di tipo char può essere effettuata in modi diversi (1) assegno direttamente il carattere che intendo memorizzare nella variabile

7 char var1; var1 = f ; printf( visualizzo il carattere %c,var1); /* la funzione visualizza il seguente messaggio visualizzo il carattere f */ Un SINGOLO CARATTERE compreso tra singoli apici rappresenta un modo per assegnare ad una variabile di tipo char il valore del carattere stesso. (2) In alternativa, posso assegnare il valore del codice ASCII del carattere che mi interessa rappresentare char var1; var1 = 102 ; printf( visualizzo il carattere %c,var1); /* anche in questo caso la funzione visualizza il seguente messaggio visualizzo il carattere f */ Data una variabile di tipo char, mediante printf() risulta possibile visualizzare sia il corrispondente carattere che il relativo codice ASCII utilizzando l opportuno specificatore di formato. char var2 = k ; printf( visualizzo il carattere %c,var2); printf( \n visualizzo il codice ASCII: %d,var2); L output del programma è il seguente:

8 visualizzo il carattere k visualizzo il codice ASCII: 107 Esempio di codice: - dichiariamo ed inizializziamo tre variabili di tipo char - visualizziamo il carattere corrispondente ed il relativo codice ASCII - effettuiamo delle operazioni con tali variabili // inizio codice #include <stdio.h> {// dichiaro ed inizializzo le variabili char car1 = a, car2 = 2, car3 = 4 ; char temp; // visualizzo il valore dei tre caratteri printf( primo carattere: %c \n secondo carattere: %c \n terzo carattere: %c,car1,car2,car3); // visualizzo il corrispondente codice ASCII printf( primo codice: %d \n secondo codice: %d \n terzo codice: %d,car1,car2,car3); // NOTA: con i char posso anche effettuare delle operazioni, ricordando che si tratta // di interi a 8 bit // il risultato dell operazione si ricava a partire dal codice ASCII del carattere car1 = car1 + 5 ; printf( il nuovo carattere, %c, ed il suo codice ASCII, %d,car1,car1); /* sommando 5 al codice ASCII di a, che è 97, si ottiene 102, il codice ASCII di f la funzione quindi visualizza questa stringa il nuovo carattere, f, ed il suo codice ASCII, 102 */ // attenzione all utilizzo dei caratteri numerici printf( \n ecco i caratteri numerici %c e %c,car2,car3);

9 } // ora voglio fare la somma dei due valori numerici, 2 e 4, e assegnare il risultato a temp /* primo tentativo */ temp = car2 + car3; /* in questo modo sommo i codici ASCII dei due caratteri e ottengo = 102 tale valore, però, è il codice ASCII della lettera f */ printf( il risultato di %c + %c e\ %c, car2, car3, temp); /* si ottiene quindi il risultato di e f che non va bene Come faccio a costruire il codice ASCII del risultato (ovvero del numero 6)? */ // Attenzione: l istruzione di prima risulta equivalente a : printf( il risultato di %c + %c e\ %c, car2, car3, car2 + car3 ); // fine codice I codici ASCII dei caratteri numerici si trovano uno dopo l altro, a partire da quello del carattere 0 [ASCII: 48] fino a quello del carattere 9 [ASCII: 57]. Se voglio sommare due caratteri numerici ed ottenere il risultato corretto, quindi, devo prima trasformarli nei numeri che essi rappresentano, sommare, e poi ritrasformare il risultato nel corrispondente carattere. Esempio: partiamo dal carattere 4 : come otteniamo il numero 4? sottraendo il codice ASCII dello 0, in quanto 4 0 = 4 Per sommare il carattere 4 ed il carattere 2 ed ottenere il risultato atteso, ovvero 6, devo quindi svolgere le seguenti operazioni:

10 #include <stdio.h> { char car2 = 2 ; char car3 = 4 ; char temp; int intero; temp = ( car2 48 ) + ( car3 48 ) ; // ovvero -> temp = = 6 /* a questo punto temp vale 6, che NON e il codice ASCII del carattere 6!! */ temp += 48 ; printf( il risultato dell operazione %c + %c e\ %c,car2,car3,temp); // che visualizza la seguente stringa: // // il risultato dell operazione e 6 intero = car2 ; // quanto vale intero? }

11 Lettura e scrittura dei caratteri Per poter leggere UN SINGOLO CARATTERE dalla tastiera e visualizzare UN SINGOLO CARATTERE sul monitor si possono utilizzare le funzioni: int getchar(void) (per leggere dalla tastiera) int putchar(int) (per visualizzare un carattere sul monitor) Per utilizzare tali funzioni è necessario richiamare il file stdio.h della libreria standard. Valori restituiti dalle funzioni: La funzione getchar() restituisce il codice ASCII del carattere che viene premuto. La funzione putchar() restituisce il codice ASCII del carattere che viene visualizzato. Ad esempio, per stampare la lettera a si deve usare l istruzione: char lettera = a ; putchar(97); // o anche l istruzione putchar(lettera); // o anche l istruzione putchar( a ); // Tutte queste sono equivalenti a printf( %c,lettera); // oppure a printf( %c, a ); Viceversa, per acquisire un carattere premuto sulla tastiera si usa l'istruzione:

12 char lettera; lettera=getchar(); Esempio 1. #include <stdio.h> // per poter usare printf() {char leggo; printf( \ninserire un carattere : ); leggo=getchar(); printf( \n E\ stato inserito il carattere: %c,leggo); return 0; } Versione alternativa (cambia il tipo della variabile leggo) #include <stdio.h> // per poter usare printf() {int leggo; printf( Inserire un carattere : ); leggo=getchar(); printf( \n E\ stato inserito il carattere: %c,leggo); // o anche printf("\n E\' stato inserito il carattere: "); putchar(leggo); return 0;}

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