Kiểu và khai báo biến trong C

Dấu

Một kiểu được gọi là có dấu nếu kiểu nguyên đó có thể chứa các số âm. Ngược lại các kiểu cơ bản nào không chấp nhận các số âm là kiểu không dấu.

Có hai kiểu nguyên là char và int có thể có dấu âm hay không. Theo mặc định thì mọi kiểu int là có dấu (nghĩa là chúng chấp nhận các số âm). Để dùng dưới dạng không có dấu (tức là kiểu nguyên chỉ chấp nhận các sô không âm) thì từ khoá unsigned phải được dùng. Ngoài ra, thay vì khai báo đầy đủ trong dạng unsigned int, người ta có thể lược bỏ bớt từ khóa int (và nó được xem như hiểu ngầm -- điều này chỉ dùng được cho kiểu int mà thôi). Như vậy hai khai báo sau đây hoàn toàn tương đương:

    unsigned int green;
    unsigned green;
    

Đặc tả của C không xác định rõ ràng là kiểu char sẽ là loại có dấu hay không dấu; khi đó, dấu của kiểu này tùy thuộc vào quy định của nhà phát hành trình dịch. Như vậy, một cách để giảm sai sót khi làm việc trên nhiều loại trình dịch C khác nhau là khai báo rõ ràng bằng các định tính signed hay unsigned nếu dùng kiểu char để tính toán trên các con số. (Dầu sao, nó thực sự sẽ không quá quan trọng nếu dùng kiểu char như là kiểu "ký tự".)

unsigned char grey;
    signed char white;
    

Tiêu chuẩn chung yêu cầu char, signed char, unsigned char là các kiểu khác nhau. Ngoài ra, các hàm chuẩn về dãy các kí tự sử dụng các con trỏ chỉ tới kiểu char (không có định tính), nhiều trình dịch C sẽ bắt lỗi (hay cảnh cáo) nếu các kiểu kí tự khác được dùng như là dãy kí tự được chuyển vào các hàm này.

Kích cỡ

Trong phần này hai cụm từ "chiếm" và "có độ dài" đều có nghĩa là "phần bộ nhớ cần thiết để dành cho một biến"; biến này có kiểu được miêu tả tùy theo chi tiết của bài viết.

Kiểu int cũng có các định tính về kích cỡ để đặc biệt hóa tầm rộng của giá trị mà kiểu này cho phép (tương ứng với đó là việc thay đổi phần bộ nhớ dùng để chứa các số có kiểu này).

    short int yellow;
    long int orange;
    

Tương tự như đã đề cập trong phần trước, người ta có thể bỏ không viết từ khóa int trong các kiểu mà đầy đủ phải viết là short int or long int. Thí dụ hai khai báo sau đây là tương đương.

    long int brown;
    long brown;
    

Có một số nhầm lẫn trong giới hiểu biết về C như là các kiểu nguyên có độ lớn bao nhiêu. Trong tiêu chuẩn thì không chỉ một cách rõ ràng việc này:

* Kiểu short int không thể lớn hơn kiểu int.

* Kiểu int không thể lớn hơn long int.

* Kiểu short int phải dài ít nhất 16 bit.

* Kiểu long int phải dài ít nhất 32 bit.

Trong tiêu chuẩn đã không đòi hỏi gì về các kích cỡ nêu trên và những khác nhau cần thiết. (Nghĩa là hoàn toàn hợp lệ nếu cả ba kiểu đều dài 64 bit!) Để có được một miêu tả chính xác và đơn giản của các kiểu, một máy tính người ta áp dụng vào trong mỗi kiểu (cũng như là kích cỡ của một kiểu con trỏ; xem phần đưới đây) một loại lược đồ đã được tạo ra; (xem :64-Bit Programming Models). Hai lược đồ được biết nhiều nhất là

* ILP32, trong đó int, long int và các kiểu con trỏ chiếm 32 bit.

* LP64, trong đó, long int và con trỏ mỗi loại chiếm 64 bit, còn int có độ dài 32 bit.

Hầu hết các trình dịch dùng các lược đồ trên dùng 16 bit cho kiểu short int.

Một biến double có thể là một long double, mà trình dịch có thể sử dụng thay cho một kiểu double thuần túy. Tương tự tình huống trước, chuẩn C không hề nêu rõ các kích cỡ tương đối giữa các giá trị dấu chấm động, mà chỉ đòi hỏi float không được lớn hơn long double về kích cỡ.

Từ khóa định tính const cho các kiểu

Để giúp tăng cường độ an toàn trong các chương trình, các giá trị có thể được đánh dấu là các hằng bằng từ khóa định tính const. Với từ khóa này thì một biến khai báo trở thành một hằng. Mọi thao tác do vô ý hay cố ý để điều chỉnh giá trị của nó sẽ bị báo lỗi bởi hầu hết các trình dịch. Bởi vì sau khi đã dùng từ khóa định tính const thì các giá trị của biến không thể thay đổi nữa nên người lập trình phải gán giá trị ban đầu ngay lúc khai báo.

Chuẩn C cho phép hoán đổi vị trí của các hiệu chính. Thí dụ cả hai khai báo hằng sau đây là tương đương

    int const black = 12;
    const int black = 12;
    

Cách khai báo đầu thường phản ánh cách dùng const trong cách dùng kiểu con trỏ trong khi cách thứ nhì lại tự nhiên hơn và phổ dụng hơn.

Con trỏ chỉ tới con trỏ

Vì lý do một khai báo chẳng hạn như char * tự nó là một kiểu, nên một biến con trỏ có thể được khai báo để nó chỉ vào các giá trị có kiểu như vây. Nói gọn hơn, chúng là con trỏ chỉ tới các con trỏ. Thí dụ:

char **septagon;
    

Như đã đề cập phần trên các từ khóa định tính const có thể áp dụng vào chẳng hạn:

unsigned long const int * const *octogon;
    

Dòng trên khai báo octogon là một con trỏ chỉ tới một hằng con trỏ, và hằng con trỏ này trở lại chỉ tới một hằng số nguyên dạng unsigned long. Các kiểu con trỏ có thể lồng nhau, nhưng chúng càng trở nên khó khăn để nghĩ tới việc sử dụng khi mà càng nhiều cấp độ của sự gián tiếp tham gia vào. Mọi mã dùng nhiều hơn hai cấp độ của con trỏ có thể sẽ cần tới một sự thiết kế, dạng struct các con trỏ.

Mảng của các mảng

Tương tự như con trỏ, kiểu mảng có thể được lồng nhau. Vì trong cách viết mảng sử dụng các ngoặc vuông ([]), là một cách viết hậu tố, nên kích cỡ của mảng bên trong thì được ghi ở bên ngoài (hay đằng sau):

double dog[5][12];
    

Câu lệnh trên khai báo rằng dog là một mảng có năm phần tử. Mỗi phần tử là một mảng của 12 giá trị double.

Mảng của các con trỏ

Vì kiểu của phần trong một mảng tự nó lại là một kiểu của C, mảng của các con trỏ đương nhiên cũng có cấu trúc:

char *mice[10];
    

Câu lệnh này khai báo biến mice là mảng của 10 phần tử, trong đó, mỗi phần tử là một con trỏ chỉ tới char.

Con trỏ chỉ tới các mảng

Để khai báo một biến là một con trỏ chỉ tới một mảng, nhất thiết phải dùng tới dấu ngoặc đơn. Nó tương tự như cách dùng ngoặc để đổi thứ tự ưu tiên cho phép toán (phép toán trong ngoặc sẽ được tính trước) chẳng hạn:

2 + 3 * 4
    (2 + 3) * 4
    

Hoàn toàn tương tự cho con trỏ chỉ tới các mảng. Lưu ý rằng dấu ngoặc vuông ([]) có độ ưu tiên cao hơn dấu sao (*), do đó khai báo sẽ có dạng:

double (*elephant)[20];
    

Câu lệnh này khai báo biến elephant là một con trỏ, và nó chỉ tới một mảng có 20 giá trị kiểu double.

Để khai báo một con trỏ chỉ tới dãy các con trỏ, chỉ cần kết hợp các cách viết:

int *(*crocodile)[15];
    

Tham số

Trong khi cả hai dạng trên đều đúng cú pháp, thì cách viết bỏ qua tên của các tham số thường được xét như là một dạng tồi khi viết các khai báo hàm trong các tập tin tiêu đề. Các tên này có thể cung ứng các thông tin có giá trị cho những người đọc các tập tin đó chẳng hạn như là ý nghĩa và phép toán của chúng.

Các hàm có thể nhận và trả về các kiểu con trỏ dùng cách viết thông thường cho một con trỏ:

int const *ball(long int l, int i, unsigned char *s);
    

Kiểu đặc biệt void hữu dụng cho việc khai báo các hàm mà chúng không có tham số nào cả:

char *wicket(void);
    

Điều này khác với một bộ tham số trống rỗng, được dùng trong ANSI C, để khai báo một hàm, nhưng không cho bất cứ thông tin nào về các kiểu tham số của nó.

double umpire();
    

Câu lệnh trên khai báo một hàm tên là umpire, nó trả về một giá trị double, nhưng không đề cập gì về các tham số mà hàm đó dùng tới.

Hàm nhận hàm khác làm tham số

Trong C, các hàm không thể trực tiếp lấy các hàm khác như là tham số của nó, hay không thể trả về một hàm số như là kết quả. Mặc dù vậy, chúng có thể lấy vào hay trả về các con trỏ. Để khai báo rằng một hàm lấy một con trỏ hàm như là một tham số, thì dùng cách viết chuẩn như đã ghi ở trên.

int crowd(char p1, int (*p2)(void));
    

Khai báo bên trên có một hàm mà có hai tham số. Đối số đầu tiên, p1, là một kí tự kiểu char thông thường. Đối số còn lại, p2 là một con trỏ chỉ tới một hàm. Hàm được chỉ tới này không (nên) có các tham số, và sẽ trả về một số nguyên int.

Hàm trả về một hàm khác

Để khai báo một hàm mà nó trả về một hàm khác phải dùng tới dấu ngoặc đơn, để thay thứ tự ưu tiên của các phép toán (về hàm)

long (*boundary(int height, int awidth))(int x, int y);
    

Như trên, có hai bộ danh sách tham số, sự khai báo này nên được đọc thật kĩ, vì nó không được rõ ràng. Ở đây, hàm boundary được định nghĩa. Nó có hai tham số nguyên height và awidth, và trả

về một con trỏ hàm. Con trỏ trả về này chỉ tới một hàm mà tự hàm đó có hai tham số nguyên là x và y, và trả về một số nguyên long.

Cách này có thể được mở rộng tùy ý để làm cho các hàm trả về con trỏ chỉ tới hàm mà hàm đó lại trả về các con trỏ, mà các con trỏ này chỉ tới các hàm khác, và vân vân, nhưng việc này sẽ biến mã nguồn trở nên khó hiểu một cách nhanh chóng, và rất dễ phát sinh lỗi. Nếu thấy cần thiết làm chuyện đó, thì người lập trình nên cứu xét việc thiết kế lại hay dùng một cách định nghĩa kiểu typedef.

Định nghĩa biến kiểu struct

Việc định nghĩa một biến có kiểu struct cũng đơn giản như khi định nghĩa các biến bình thường:

       struct person Bluesman;
    

    struct person Bio =
    {
    "Hieu",
    30
    };
    

Trong cách đầu thì biến Bluesman chưa có giá trị khởi động (nó vẫn có thể được truy cập và thay đổi giá trị sau này) trong khi biến Bio đã được gán các giá trị ban đầu. Hãy lưu ý dùng dấu phẩy "," để phân biệt các giá trị được gán lên những thành phần của cấu trúc -- và dĩ nhiên chúng phải có đúng kiểu cũng như không thể gán thiếu các giá trị cho các thành phần này.

Để truy cập đến các giá trị của biến có kiểu struct thì có thể dùng toán tử "." như câu lệnh sau:

printf("Name : %s
", Bio.name);
    

Mảng của các struct

Để kiến tạo một mảng của các struct thì dùng cú pháp sau:

struct person list[10];
    

Con trỏ chỉ tới struct

Cũng vậy, việc tiến hành khai báo một biến con trỏ có kiểu là struct tương tự cách thông thường. Chỉ cần thêm vào đó dấu sao đằng trước tên biến:

struct person *Huong;
    

Cấu trúc lồng nhau

Kiểu cấu trúc cũng có thể định nghĩa lồng vào nhau. Thí dụ dưới đây cho thấy việc khai báo cấu trúc worker có chứa cấu trúc person như là một thành phần. Việc truy cập dữ liệu thành phần của cấu trúc bên trong cũng được tiến hành theo cách dùng toán tử "." nối tiếp nhau.

    struct person
    {
    char name[60];
    int age;
    };
    struct worker
    {
    struct person peronal_ID;
    char job[30];
    float income;
    };
    

Kiểu hợp nhất

Kiểu hợp nhất có tên từ khóa là union kiểu đặc biệt này cho phép nó chứa dữ liệu mà có thể có kiểu khác nhau trong cùng một phần bộ nhớ (mà nó có thể được cấp phát khi khai báo biến):

union folder
    {
    int number;
    double real;
    char letter;
    }; //lưu ý dấu ";" cần dùng để kết thúc câu lệnh
    

Để khai báo biến, có thể dùng cách thông thường, tạo mảng các union hay cách tham chiếu:

union folder matter;
    union folder listtype[100];
    union folder *matterptr;
    

Để gán hay truy cập giá trị cho một biến union, có thể dùng toán tử "." Theo hàng khai báo đầu tiên của thí dụ trên ta có thể viết một trong các phép gán:

matter.real=3.1416;
    

hay là:

matter.letter = 't';
    

hay là:

matter.number = 1;
    

Lưu ý:

* Việc gán giá trị cho một biến kiểu union đòi hỏi kiểu của dữ liệu đó phải có mặt trong khai báo ban đầu của nó. Theo thí dụ trên thì kiểu folder chỉ chấp nhận chứa một đơn vị dữ liệu của một trong ba kiểu int, double, và char.

* Một khi giá trị có kiểu đúng nào đó được gán cho một biến kiểu union thì nó sẽ xóa bỏ hẳn giá trị cũ (nếu có) mà biến này đã chứa trước đó.

* Việc truy cập một giá trị từ một biến kiểu union cần lưu ý đến kiểu hiện tại của dữ liệu đang được chứa của biến này nếu không, có thể gây ra lỗi dùng sai kiểu.

* Điểm khác nhau quan trọng giữa union và struct là union chỉ có được một thành phần (nhưng thành phần này phải có kiểu tùy theo khai báo của người lập trình) trong khi struct bao gồm nhiều thành phần (và mỗi thành phần có thể có kiểu khác nhau).

* Tương tự như strruct, union cho phép khai báo nhiều union lồng nhau.

Dùng #define để định nghĩa hằng và kiểu

Một cách tổng quát thì từ khóa tiền xử lý #define đùng để định nghĩa tên của một kiểu (đối tượng) nào đó. Thực ra, câu lệnh #define chỉ là một loại câu lệnh macro. Có hai ứng dụng chính như sau:

Định nghĩa tên hằng

Có thể dùng câu lệnh tiền xử lý #define để định nghĩa một hằng:

#define PI 3.14159 //định nghĩa tên một hằng số PI

#define STANDARD "ANSI C" //định nghĩa tên một hằng dãy kí tự

#define ESC '33' //định nghĩa tên một hằng kí tự mã ASCII của phiếm Esc.

Lưu ý: so với cách định nghĩa dùng từ khóa const thì cách dùng này không được uyển chuyển bằng nhưng nó thường cho hiệu quả thực thi nhanh hơn vì đây chỉ là các macro.

Định nghĩa tên của kiểu dữ liệu

Có thể dùng #define để định nghĩa tên của một kiểu dữ liệu:

#define real float //định nghĩa tên kiẻu real cho dữ liệu có kiểu float
    

Việc khai báo các biến không có gì khác lạ ngoại trừ tên mới được dùng:

real x, y[3], *z;
    

Lưu ý: Việc sử dụng #define có thể có các hiệu ứng phụ không ngờ nếu dùng nó kết hợp với nhiều định tính và có thể dẫn đến những lỗi khó tìm khi viết mã:

#define STRING char *
    

Trong lúc định nghĩa biến người lập có thể muốn định nghĩa hai con trỏ char như sau:

STRING name, job;
    

Tuy nhiên, điều ước muốn sẽ không xảy ra vì #define là macro nên trình dịch sẽ diễn giải thành (nó chỉ thay thế tên STRING bằng char *):

char * name, job;
    

Và như vậy, người lập trình sẽ không nhận được hai biến con trỏ như dự tính mà chỉ có một biến name là con trỏ mà thôi.

Dùng typedef để định nghĩa kiểu

Một cách khác để đặt tên riêng cho kiểu dữ liệu là dùng câu lệnh với từ khóa typedef:

typedef float real;
    

Nếu so sánh cách viết trong thí dụ trên với việc dùng từ khoá #define để định nghĩa thì chúng hoàn toàn tương đương (chỉ khác nhau về thứ tự các chữ float và real). Tuy nhiên, cách viết này là một sự thay thế thế tên "đúng nghĩa" chứ không phải là một macro đơn thuần. Trở lại thí dụ:

typedef char* string;
    

Câu lệnh trên cho phép đặt tên string như là một kiểu mới (mà nội dung của nó là kiểu con trỏ char). Bây giờ hãy xét đến câu lệnh khai báo biến:

string name, job;
    

Trường hợp này sẽ được trình dịch diễn dịch đúng theo mong muốn thành:

char *name, *job;
    

Dùng cho struct

Một thí dụ khác liên quan đến việc đặt tên cho struct là việc kết hợp cả hai khai báo và đặt tên lại trong cùng một câu lệnh:

typedef struct
    {
    char * name;
    int * age;
    } person;
    

Như vậy khi khai báo biến chỉ cần viết là:

person Trung;