لغة c++ - الدرس الرابع المتغيرات في c++

أنواع المتغيرات المختلفة في لغة C++ وكيفية تعريفها

تعتبر المتغيرات من أساسيات لغة البرمجة C++، وهي عبارة عن مساحات في الذاكرة التي يتم استخدامها لتخزين البيانات التي تستخدم في البرنامج. وتتنوع أنواع المتغيرات في لغة C++ ويمكن تقسيمها إلى الأنواع الأساسية والمشتقة، وفيما يلي نستعرض أبرز أنواع المتغيرات في لغة C++:

•  المتغيرات الأساسية:

- المتغيرات الصحيحة (int): وهي المتغيرات التي تستخدم لتخزين الأعداد الصحيحة، وتتميز بأنها لا تتعامل مع الأعداد العشرية.
- المتغيرات العشرية (float و double): وهي المتغيرات التي تستخدم لتخزين الأعداد العشرية، ويمكن تعريف المتغيرات العشرية باستخدام علامة النقطة العشرية.
- المتغيرات الحرفية ( ): وهي المتغيرات التي تستخدم لتخزين الحروف والأحرف الخاصة والأرقام والرموز.

•  المتغيرات المشتقة:

1. المتغيرات المؤشرية (Pointer): وهي المتغيرات التي تحتوي على عنوان في الذاكرة، وتستخدم للإشارة إلى مكان تخزين المتغيرات الأخرى في الذاكرة.
2.  المتغيرات المرجعية (Reference): وهي المتغيرات التي تحتوي على إشارة إلى متغير آخر، وتستخدم لتغيير قيمة المتغيرات بشكل مباشر.
3.  المتغيرات المجمعة (Arrays): وهي المتغيرات التي تتكون من عدد من العناصر التي يمكن الوصول إليها باستخدام فهرس.
4.  المتغيرات المشتقة من النوع (Struct): وهي المتغيرات التي تسمح للمبرمج بتعريف عدة متغيرات داخل نفس المتغير والوصول إليها باستخدام النقطة.
5.  المتغيرات المشتقة من النوع (Class): وهي المتغيرات التي تسمح بتعريف أنواع البيانات الجديدة التي تحتوي على مجموعة من المتغيرات والدوال.

لتعريف المتغيرات في لغة C++ يمكن استخدام الصيغة التالية:

نوع_المتغير اسم_المتغير = قيمة_ابتدائية;

على سبيل المثال، يمكن تعريف متغير من نوع الصحيحات بالصيغة التالية:

int x = 5;

كما يمكن تعريف متغير من نوع العشرية بالصيغة التالية:

float y = 3.14;

ويمكن تعريف متغير من نوع الحرفية بالصيغة التالية:

  char z = 'A';

الفرق بين float و double في c++

الفرق بين float و double في لغة الـ C++ هو في حجم الذاكرة التي يحتلها كل منهما ودقته في التخزين.

نوع float يستخدم 4 بايت من الذاكرة ويوفر دقة تخزين تصل إلى 6-7 أرقام عشرية صحيحة.

أما نوع double فيستخدم 8 بايتات من الذاكرة ويوفر دقة تخزين تصل إلى 15-16 رقماً عشرياً صحيحاً.

في حالة العمليات الحسابية الدقيقة والتي تتطلب دقة أعلى، فإن استخدام نوع double هو الأفضل. أما في حالة المجالات التي لا تحتاج إلى دقة عالية، فينصح باستخدام float لتوفير مساحة الذاكرة.

القيم المبدئية والمتغيرات في لغة C++

في لغة C++، يمكن تعريف المتغيرات باستخدام الكلمة المفتاحية `int`، و هو نوع للمتغيرات التي تحتوي على أرقام صحيحة. و يمكن تعريف المتغيرات الصحيحة في الشكل التالي:

int x;

و يمكن تعيين قيمة مبدئية للمتغير من خلال تعيين قيمة له في نفس السطر، كما يلي:

int y = 5;

في حالة عدم تحديد قيمة مبدئية للمتغير، فإن قيمة المتغير ستكون عشوائية، و في بعض الأحيان سيتم تعيين القيمة الافتراضية للمتغيرات، حيث يتم تعيين القيمة الافتراضية للمتغيرات الصحيحة بصفر والمتغيرات العشرية بصفر أيضًا، على النحو التالي:

  int x; // تعيين القيمة الافتراضية لـ x بصفر
  float y; // تعيين القيمة الافتراضية لـ y بـ 0.0

باستخدام القيم المبدئية للمتغيرات، يمكنك التحكم في قيم المتغيرات وتعيين القيم المناسبة لها من البداية، وهذا يساعد على تجنب الأخطاء البرمجية المحتملة.

كيفية تعليم المتغيرات في لغة C++

في لغة C++، يتم تعريف المتغيرات باستخدام الكلمة المفتاحية "متغير" (variable) متبوعة بنوع البيانات المراد تخزينه في هذا المتغير. على سبيل المثال، إذا كنت تريد تخزين العمر في متغير، يمكنك استخدام النوع "int" كما في المثال التالي:

int age;

وبهذا يتم تعريف متغير يسمى "age" ويتم تخزين قيمة العمر فيه. يمكنك أيضاً تعريف قيمة مبدئية للمتغير عند تعريفه باستخدام العلامة "=" وتحديد القيمة المراد تخزينها في المتغير. على سبيل المثال، إذا كان عمر شخص ما يساوي 25 عامًا، يمكن تعريف المتغير "age" وتعيين القيمة المبدئية 25 على النحو التالي:


int age = 25;


كما يمكن تعريف العديد من المتغيرات في نفس السطر، إذا كانت جميع القيم من نفس النوع، على النحو التالي:

int age = 25, weight = 70, height = 180;

ويمكنك أيضاً تغيير قيمة المتغير في أي وقت في البرنامج باستخدام اسم المتغير وعلامة "=" وتحديد القيمة المراد تخزينها. على سبيل المثال، إذا اردت تحديد قيمة العمر إلى 30 عامًا، يمكنك استخدام الأمر التالي:
 

age = 30;

هذه هي الطريقة الأساسية لتعليم المتغيرات في لغة C++.

العمليات الحسابية والمتغييرات في لغة C++

في لغة C++، تستخدم المتغيرات لتخزين القيم وتداولها في البرنامج، ويمكن استخدامها في العمليات الحسابية المختلفة. يمكن تنفيذ العمليات الحسابية الأساسية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة باستخدام المتغيرات في C++.

على سبيل المثال، يمكن تعريف متغيرين من نوع int وإضافة القيمة الخاصة بهما باستخدام العملية الحسابية "+":

int a = 5;
int b = 3;
int c = a + b;

في هذا المثال، يتم تعريف المتغيرين "a" و "b" بقيم 5 و 3 على التوالي، ثم يتم إضافة القيمة الخاصة بهما باستخدام العملية الحسابية "+". وبعد ذلك، يتم تخزين النتيجة في المتغير "c".

يمكن أيضًا استخدام المتغيرات في العمليات الحسابية الأخرى، مثل الطرح والضرب والقسمة. ويمكن استخدام عمليات الحسابية هذه مع جميع أنواع المتغيرات المتاحة في C++، وليس فقط المتغيرات من نوع int.

وهناك أيضًا العديد من العمليات الحسابية الأخرى التي يمكن استخدامها في C++، مثل العمليات الحسابية المعقدة والعمليات الرياضية المتقدمة. ويمكن استخدام المتغيرات في هذه العمليات بنفس الطريقة التي تم استخدامها في الأمثلة السابقة.

متغيرات الـconstant والـreference في لغة C++

في لغة C++، يمكن تعريف المتغيرات على أنها constant أو reference. وفيما يلي نسلط الضوء على هذه المتغيرات:

•  المتغيرات الثابتة (constant variables):

تُستخدم المتغيرات الثابتة في البرنامج لتخزين القيم التي لا يمكن تغييرها أثناء تنفيذ البرنامج، وبناءً عليه فإن المتغيرات الثابتة تساعد في تحسين أداء البرنامج وتجنب الأخطاء التي يمكن أن تنجم عن تغيير قيمة المتغيرات عن غير قصد.

يمكن تعريف المتغيرات الثابتة باستخدام الكلمة الرئيسية const، وعلى سبيل المثال:

const int x = 5;

في هذا المثال، تم تعريف المتغير x كثابتة وتم تخزين القيمة 5 فيه، ولا يمكن تغيير قيمته في أي نقطة من تنفيذ البرنامج.

•  المتغيرات المرجعية (reference variables):

تستخدم المتغيرات المرجعية في لغة C++ لإنشاء مرجع لمتغير آخر، والذي يتم الوصول إليه بواسطة اسم المتغير المرجعي. ويتم استخدام المتغيرات المرجعية في الأغراض التالية:

1. التعامل مع المتغيرات الكبيرة بدون الحاجة إلى نسخ المحتوى كله في مراكز تخزين إضافية.
2. تمرير المتغيرات كمعاملات للدوال.

ويتم تعريف المتغيرات المرجعية باستخدام الرمز &، وعلى سبيل المثال:

int x = 5;
int &ref_x = x;

في هذا المثال، تم تعريف المتغير x بقيمة 5، وتم إنشاء متغير مرجعي جديد ref_x وربطه بالمتغير x باستخدام الرمز &. وهذا يعني أن ref_x يشير إلى نفس الموقع في الذاكرة الذي يتم تخزين فيه x.

ويمكن تغيير قيمة ref_x، وهذا سيؤدي إلى تغيير قيمة x نفسه، وبالتالي يتم الوصول إلى نفس الموضع في الذاكرة الذي يتم تخزين فيه x.

الأخطاء الشائعة التي يمكن أن تحدث عند استخدام المتغيرات في لغة C++

هناك العديد من الأخطاء الشائعة التي يمكن أن تحدث عند استخدام المتغيرات في لغة C++. وفيما يلي بعض الأخطاء الشائعة وطرق تجنبها:

•  الاستخدام غير المعرف: يحدث هذا الخطأ عندما يتم استخدام متغير قبل تعريفه. لتجنب هذا الخطأ، يجب التأكد من تعريف المتغير قبل استخدامه.

•  تطابق النوع: يحدث هذا الخطأ عندما يتم استخدام نوع المتغير بشكل خاطئ أو عندما يتم حفظ قيمة بنوع خاطئ في المتغير. لتجنب هذا الخطأ، يجب التأكد من استخدام النوع الصحيح للمتغير والقيمة المحفوظة فيه.

• عدم تهيئة المتغير: يحدث هذا الخطأ عندما يتم استخدام متغير بدون تهيئته بقيمة افتراضية. لتجنب هذا الخطأ، يجب تهيئة المتغير بقيمة افتراضية قبل استخدامه.

• تعيين قيمة غير صحيحة: يحدث هذا الخطأ عندما يتم تعيين قيمة غير صحيحة للمتغير. على سبيل المثال، تعيين قيمة حرفية لمتغير من نوع رقمي. لتجنب هذا الخطأ، يجب التأكد من تعيين قيمة صحيحة للمتغير وفقًا لنوعه.

•  تحويل النوع: يحدث هذا الخطأ عندما يتم تحويل المتغير من نوع إلى آخر بطريقة غير صحيحة. لتجنب هذا الخطأ، يجب استخدام عمليات التحويل المناسبة لنوع المتغير.

• عدم تحديد نطاق المتغير: يحدث هذا الخطأ عندما يتم تحديد متغير بنطاق غير صحيح. لتجنب هذا الخطأ، يجب تحديد نطاق المتغير بشكل صحيح، مثل متغيرات محلية أو عامة.

• الوصول إلى متغيرات غير موجودة: يحدث هذا الخطأ عندما يتم الوصول إلى متغير غير موجود. لتجنب هذا الخطأ، يجب التأكد من وجود المتغير قبل الوصول إليه.

هذه بعض الأخطاء الشائعة التي يمكن أن تحدث عند استخدام المتغيرات في لغة C++. من المهم الحرص على تجنب هذه الأخطاء والتأكد من استخدام المتغيرات بشكل صحيح لتحقيق أفضل النتائج.

مثال تطبيقي على استخدام المتغيرات في برنامج C++

 سأقدم لك مثالًا بسيطًا على كيفية استخدام المتغيرات في برنامج C++:

فرضًا أننا نريد كتابة برنامج بسيط يساعدنا في إحصاء عدد الحيوانات الموجودة في حديقة الحيوان. سنستخدم الأنواع الأكثر شيوعًا من المتغيرات في لغة C++، وهي int و double و string.

في البداية، يجب علينا تعريف بعض المتغيرات التي سنستخدمها في البرنامج، ويمكننا فعل ذلك عن طريق كتابة الأسماء الخاصة بهم ونوع البيانات المتوقعة، مثل:

int lions = 5;
double tigers = 3.5;
string zooName = "Baghdad Zoo";

في السطر الأول، أعطينا قيمة 5 إلى المتغير lions الذي يتوقع أن يكون من نوع int، وهذا يعني أنه يمكنه تخزين أرقام صحيحة فقط.

في السطر الثاني، أعطينا قيمة 3.5 إلى المتغير tigers الذي يتوقع أن يكون من نوع double، وهذا يعني أنه يمكنه تخزين أرقام عشرية.

أما في السطر الثالث، فقد قمنا بإعطاء المتغير zooName قيمة "Baghdad Zoo" وهو من نوع string، وهذا يعني أنه يمكنه تخزين سلاسل من النصوص.

بعد ذلك، يمكننا استخدام هذه المتغيرات في البرنامج، مثل:

cout << "Welcome to " << zooName << endl;
cout << "Number of lions in the zoo: " << lions << endl;
cout << "Number of tigers in the zoo: " << tigers << endl;

في هذا المثال، قمنا بطباعة نص "Welcome to" والقيمة التي تم تخزينها في المتغير zooName، وهو "Baghdad Zoo".

كما قمنا بطباعة كمية الأسود والنمور في الحديقة، والتي تم تخزينها في المتغيرات lions و tigers.

يمكننا إجراء أي عملية حسابية أخرى التي نريدها باستخدام هذه المتغيرات، مثل جمع عدد الحيوانات، أو حساب المتوسطات، أو أي عملية أخرى.

هذا هو مثال بسيط على كيفية استخدام المتغيرات في برنامج C++، وهو يظهر كيفية تعريف المتغيرات واستخدامها لحفظ البيانات والإحصاء عليها.