Kapitel 2

Variablen und Verarbeitung

Sie haben erfahren, dass Sie mit C++ rechnen können wie mit einem Taschenrechner. Ein guter Taschenrechner hat Speicherplätze, in denen Sie Zwischenergebnisse speichern können. C++ kennt so etwas auch, nennt es aber Variablen. Sie können im Gegensatz zum Taschenrechner beliebig viele davon anlegen. Damit Sie sie voneinander unterscheiden können, geben Sie ihnen Namen, die man auch Bezeichner nennt.

C++ unterscheidet Variablen für ganze Zahlen, Fließkommazahlen, Zeichen oder andere Datenarten. Diese Variablenart bezeichnet man als Typ. Variablen könnte man als Dreiklang aus Speicher, Name und Typ bezeichnen. Der Typ bestimmt den Speicherbedarf, aber auch die anwendbaren Operationen auf die Variable.

Variablendefinition

Das folgende Beispiel zeigt eine Variablendefinition innerhalb der Hauptfunktion main():

Eine Variablendefinition beginnt immer mit dem Typ der Variablen. Hier heißt der Typ int. Dieser Typ steht für eine ganze Zahl mit Vorzeichen, aber ohne Nachkommastellen (Integer). Durch ein Leerzeichen abgesetzt, beginnt der Name der Variablen. Zu guter Letzt folgt das Semikolon. Damit wird jede Anweisung abgeschlossen, auch eine Variablendefinition.

Wir können nun die Berechnung von Listing 1.7 in der Variablen ergebnis speichern. Das Ergebnis der Berechung wird einer Variablen zugewiesen, indem man ein Gleichheitszeichen zwischen der Variablen auf der linken und dem Rechenausdruck auf der rechten Seite stellt.

In einer Zuweisung wird zunächst der Ausdruck auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens ausgewertet und dann der Variablen auf der linken Seite zugewiesen.

In der Ausgabezeile darunter wird die Variable ergebnis ausgegeben, da sie nicht durch Anführungszeichen eingeschlossen ist. Es erscheint also die Zahl 2241 auf dem Bildschirm.

Initialisierung

Sie können und sollten Variablen gleich bei ihrer Definition mit einem Wert vorbelegen. Dazu setzen Sie hinter den Variablennamen ein Gleichheitszeichen. Das initialisiert die Variable mit dem nachfolgenden Wert.

Im Laufe seiner Geschichte hat C++ für die Initialisierung verschiedene Varianten gelernt.

• int ergebnis=0;
• int ergebnis(0);
• int ergebnis{0};
• int ergebnis={0};

Die Form, die einer Zuweisung ähnelt, ist weit verbreitet. Zunächst werden Sie damit gut zurechtkommen. Sie sollten aber darauf vorbereitet sein, dass Ihnen die anderen Formen der Initialisierung auch begegnen werden.

Mehrfache Definition und Initialisierung

Es können mehrere Variablen gleichen Typs direkt hintereinander definiert werden, indem sie durch Kommata getrennt werden. Alle Variablen haben dann den gleichen Typ.

Hier werden die Variablen i, j und k als int-Variablen definiert. j wird mit 0 initialisiert. Diese Schreibweise ist mit der folgenden gleichwertig:

Geltungsbereich

Sie können in C++ eine Variable erst verwenden, nachdem Sie sie deklariert haben, damit der Compiler prüfen kann, ob die Variable ihrem Typ gemäß verwendet wird.

Die Variable löst sich in Luft auf, wenn der Block verlassen wird, in dem die Variable definiert wurde. Sie erinnern sich, dass ein Block durch geschweifte Klammern definiert wird.

Namensregeln

In C++ unterliegen alle Namen, die vom Programmierer gewählt werden können, den gleichen Regeln. Diese Regeln gelten nicht nur für Variablen, sondern auch für Funktionen oder Klassen. In der englischen Literatur werden diese Namen »identifier« genannt. Das wird meist mit »Bezeichner« übersetzt.

• Ein Name muss mit einem Buchstaben oder einem Unterstrich beginnen.
• Anschließend dürfen beliebig viele Buchstaben, Unterstriche und Ziffern folgen.

Die Buchstaben können klein oder groß sein. In C und C++ wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. Der Bezeichner Anton unterscheidet sich vom Bezeichner ANTON und dieser ist wiederum ein anderer Bezeichner als anton.

Die Buchstaben umfassen A bis Z und a bis z. Grundsätzlich ist die Verwendung nationaler Sonderzeichen in Namen nicht erlaubt. Umlaute oder ein ß im Variablennamen führen also immer zu einer Fehlermeldung.

Schlüsselwörter

Es dürfen keine Schlüsselwörter der Sprache C++ als Bezeichner verwendet werden.

Ganze Zahlen

Ganze Zahlen vermitteln ein ungebrochenes Vertrauen, vermutlich, weil wir sie bereits in frühester Kindheit kennengelernt haben. Im Englischen und insbesondere im Computer-Umfeld nennt man sie gern Integer. Der Typ einer Integer-Variablen heißt int. Um eine Variable vom Typ int zu definieren, wird zuerst der Typ int genannt. Es folgt zur Unterscheidbarkeit ein Leerraum und dann der Name der Variablen. Abgeschlossen wird die Definition durch ein Semikolon.

Es gibt verschiedene Geschmacksrichtungen des Integers. Um sie zu spezifizieren, stellen Sie einen Modifizierer vor den Typ int.

• unsigned: Eine normale int-Variable kann einen negativen Wert enthalten. Wird davor das Schlüsselwort unsigned gestellt, kann der Wert nur positive Zahlen enthalten.

  Auf diese Weise wird nicht nur verhindert, dass die Variable zaehler negativ wird. Der Zahlenbereich ins Positive wird verdoppelt.

• short: Eine Variable vom Typ short belegt immer mindestens zwei Bytes. Eine Variable vom Typ int ist mindestens so groß wie ein short.
• long: Eine Variable vom Typ long umfasst mindestens vier Bytes und ist mindestens so groß wie ein int.
• long long: Seit C++11 kann sogar long long vorangestellt werden, wenn besonders große Zahlen benötigt werden.

Wie viele Bytes die verschiedenen Typen annehmen, ist bei C++ nicht festgelegt, sondern liegt im Ermessen des Compiler-Herstellers.

Wenn ein Modifizierer wie short oder unsigned verwendet wird, kann das Schlüsselwort int auch weggelassen werden. Damit sind auch folgende Definitionen zulässig und werden vom Compiler als attributierte Integer-Variablen verstanden:

sizeof

Wenn Sie genau wissen wollen, wie viel Speicher ein Typ beziehungsweise eine Variablen von Ihrem Compiler bekommt, fragen Sie ihn doch einfach mit dem Ausdruck sizeof.

Wir rechnen

Wenn schon einmal Zahlen da sind, dann sollten wir damit auch rechnen. Für das Rechnen benutzt man Operatoren. So nennen Informatiker gern das Pluszeichen und seine Kollegen. Hier eine Übersicht.

Tabelle 2.1: Operatoren

Addition und Subtraktion dürften seit der Grundschule kein Problem darstellen.

Bei der Multiplikation verwenden Sie auch außerhalb der Weihnachtszeit einen Stern.

Dass die Punkt- vor der Strichrechnung geht, gilt auch bei C++. Falls das nicht zu Ihrer Rechnung passt, können Sie wie in der Mathematik ein Rudel Klammern einsetzen.

Die Division zweier ganzen Zahlen ergibt eine ganze Zahl. Also ergibt 1 geteilt durch 2 eben 0. Überrascht? Leider gibt es 0,5 nur bei Fließkommazahlen. Auf diesen miesen Trick fallen allerdings auch Profis noch hin und wieder rein.

Zum Ausgleich gibt es die Modulo-Rechnung. Sie liefert den Rest einer ganzzahligen Division. 1 modulo 2 ergibt nämlich 1. Erinnern Sie sich daran, wie Sie in den ersten Schulklassen dividiert haben! Damals fielen Sätze wie: »25 geteilt durch 7 ist 3, Rest 4«.

Das Reitschwein

Schreiben wir ein Beispielprogramm! Sie wollen...