今回はコンピューターの記憶単位について話していきます。型の大きさもこの記憶単位に大きく関わってきます。
では、今回の要点です。
では、いってみましょう。
コンピューターはどのようにデータを表現しているか知っていますか？ 実は０か１の集まりで表現しています。何らかの形で聞いた人も多いと思います。知らない人もそういうもんだと思って下さい。
つまり、コンピューターはデータを２進数で扱っているのです。そして、この１桁にあたる大きさを１ビットと言います。
これらのことはよく電球を例に説明されます。ということで、ここでもそうしてみます。
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先ず、電球を３つ用意します。それぞれにスイッチを用意して、単独に点けたり消したりできるようにします。そして、電球に右から１、２、３と番号をつけます。
これで数値を表現してみましょう。電球が消えている時は０で、点いている時は電球１は１、電球２は２、電球３は４とします。
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右図のようなときはどうでしょうか。
電球１と３は点いています。ですが、電球２は消えています。
つまり、１＋４＝５となります。
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次はどうでしょうか。すべての電球が消えていますね。つまり、これは０になります。
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次はどうでしょうか。電球１と２が点いています。ですが、電球３は消えています。
つまり、１＋２＝３となります。
こうしてみると分かるとおり、電球を３個用意すれば、全部消えているときの０から全部点いているときの１＋２＋４＝７までの数値を表現することができるのです。
この電球の個数がビット数にあたります。そして、点いている時を１、消えているときを０と考えると、２進数を電球の羅列で表現していることになります。
この例からもわかるとおり、３ビットでは０〜７の数値を表現することができます。
また、これを−４〜３や９００〜９０７などのように解釈することも可能です。つまり、３ビットでは８個のデータを表現できると言えばよいでしょう。
このように、１つの数値を表現するには大抵数ビット必要です。なので、ビット単位で情報を管理するよりは数ビット単位でデータを管理するほうが楽です。
そこで、よく８ビット単位でデータを扱います。８ビットでは 00000000 〜 11111111、つまり２５６個のデータを表現することができます。
このよく使う８ビットという単位を別に１バイトと言います。このバイトというのもよく聞きますね。このファイルは何バイトだとか、ハードディスクの容量は何メガバイトだとか言うと思います。
ファイルの容量をバイト単位で表現しているとおり、記憶、操作する際の単位はバイトが標準です。通常ビット単位では扱えません。
コンピューターの扱うデータは大抵バイト単位で扱っているというのなら、変数もバイト単位で扱っていることになります。
そして、変数に入れられる数の範囲は、その大きさによって制限されることになります。もちろん計算の過程や結果も制限されます。
以下に型に対応した大きさと、とりうる値の範囲を書いておきます。但し、環境によっては値が異なる場合もあります。各環境での上限・下限を取得する方法もありますが、ここでは割愛します。
| 型 | 大きさ | 範囲 |
|---|---|---|
| 整数型 | ||
| char signed char | １バイト | −１２８〜１２７ |
| unsigned char | １バイト | ０〜２５５ |
| int（３２ビット機） signed int（３２ビット機） long signed long long int signed long int | ４バイト | -2147483648〜2147483647 |
| unsigned int（３２ビット機） unsigned long unsigned long int | ４バイト | ０〜4294967295 |
| short signed short short int signed short int int（１６ビット機） signed int（１６ビット機） | ２バイト | -32768〜32767 |
| unsigned short unsigned short int unsigned int（１６ビット機） | ２バイト | ０〜65535 |
| bool（C++ のみの型） | １バイト | ０（false）か１（true） |
| 小数型 | ||
| float | ４バイト | ±1.2×10の-34乗〜±3.4×10の34乗（有効数字７桁） |
| double long double（３２ビット機） | ８バイト | ±2.2×10の-308乗〜±1.8×10の308乗（有効数字15桁） |
| long double（１６ビット機） | １０バイト | ±3.4×10の-4932乗〜±1.2×10の4932乗（有効数字19桁） |
例えば、
char a;
であるときは、a には−１２８から１２７の数値しか入れられません。それ以外の数値を入れようとすると、下１バイト、つまり２進数での下８桁が適用されます。
最後に型キャストについて話します。
型キャストとは、型を変更するものです。例えば、
int a; char b = -1; a = (unsgined char)b;
とすれば、b の値、つまり -1 を unsigned char に変換して、それを a に代入することになります。細かいことは話しませんが、char の -1 は unsigned char の 255 にあたります。つまり、a には -1 でなく 255 が入ります。
以下が今回の要点でした。
では、また次回まで。さようなら。
Last update was done on 2005.2.16
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