In der Informatik sind primitive Datentypen Mengen grundlegender Datentypen, aus denen alle anderen Datentypen abgeleitet werden. [ 1 ] Insbesondere bezieht sich der Begriff oft auf die begrenzte Menge an Datendarstellungen, die von einem bestimmten Prozessor verwendet werden und die alle kompilierten Programme nutzen müssen. Die meisten Prozessoren unterstützen eine ähnliche Menge primitiver Datentypen, wobei die spezifischen Darstellungen variieren. [ 2 ] Allgemeiner können primitive Datentypen die in eine Programmiersprache integrierten Standarddatentypen ( eingebaute Typen ) bezeichnen. [ 3 ] [ 4 ] Datentypen, die nicht primitiv sind, werden als abgeleitete oder zusammengesetzte Datentypen bezeichnet . [ 3 ]

Primitive Datentypen sind fast immer Werttypen , aber auch zusammengesetzte Datentypen können Werttypen sein. [ 5 ]

Häufige primitive Datentypen

Die gebräuchlichsten primitiven Datentypen sind diejenigen, die von der Computerhardware verwendet und unterstützt werden, wie z. B. ganze Zahlen verschiedener Größen, Gleitkommazahlen und boolesche Werte. Operationen mit solchen Datentypen sind in der Regel sehr effizient. Prozessoreigene primitive Datentypen haben eine Eins-zu-eins-Entsprechung zu Objekten im Arbeitsspeicher, und Operationen mit diesen Datentypen sind in den meisten Fällen die schnellstmöglichen. [ 6 ] Die Addition von ganzen Zahlen kann beispielsweise mit einem einzigen Maschinenbefehl ausgeführt werden, und manche Prozessoren bieten spezielle Befehle zur Verarbeitung von Zeichenketten mit einem einzigen Befehl . [ 7 ] Die Wahl des primitiven Datentyps kann jedoch die Leistung beeinflussen; so ist es beispielsweise schneller, mit SIMD- Operationen und Datentypen auf einem Array von Gleitkommazahlen zu operieren. [ 6 ] : 113

Ganze Zahlen

Ein Integer- Datentyp repräsentiert einen Bereich mathematischer Ganzzahlen. Ganze Zahlen können entweder vorzeichenbehaftet (negative Werte sind zulässig) oder vorzeichenlos ( nur nicht-negative ganze Zahlen ) sein. Gängige Bereiche sind:

Größe ( Bytes ) Größe ( Bit ) Namen Vorzeichenbereich ( Zweierkomplementdarstellung ) Unsignierter Bereich
1 Byte 8 Bit Byte , Oktett , Mindestgröße charin C99 (siehe limits.h CHAR_BIT) −128 bis +127 0 bis 255
2 Bytes 16 Bit x86 -Wort , Mindestgröße von shortund intin C −32.768 bis +32.767 0 bis 65.535
4 Bytes 32 Bit x86-Doppelwort, minimale Größe longin C, tatsächliche Größe intfür die meisten modernen C-Compiler, [ 8 ] Zeiger für IA-32 -kompatible Prozessoren −2.147.483.648 bis +2.147.483.647 0 bis 4.294.967.295
8 Bytes 64 Bit x86-Vierfachwort, minimale Größe long longin C, tatsächliche Größe longfür die meisten modernen C-Compiler, [ 8 ] Zeiger für x86-64- kompatible Prozessoren −9.223.372.036.854.775.808 bis +9.223.372.036.854.775.807 0 bis 18.446.744.073.709.551.615

Gleitkommazahlen

Eine Gleitkommazahl repräsentiert eine rationale Zahl mit begrenzter Genauigkeit , die einen Nachkommaanteil enthalten kann. Diese Zahlen werden intern in einem Format gespeichert, das der wissenschaftlichen Notation entspricht , typischerweise binär , manchmal aber auch dezimal . Da Gleitkommazahlen eine begrenzte Genauigkeit besitzen, lässt sich nur eine Teilmenge der reellen oder rationalen Zahlen exakt darstellen; andere Zahlen können nur näherungsweise dargestellt werden. Viele Programmiersprachen kennen sowohl einen Datentyp mit einfacher Genauigkeit (oft als `float` bezeichnet ) als auch einen mit doppelter Genauigkeit (oft als `double` bezeichnet ).

Boolesche Werte

Ein boolescher Datentyp , üblicherweise mit bool oder boolean bezeichnet , ist ein logischer Datentyp , der entweder den Wert true oder false annehmen kann . Obwohl nur ein Bit benötigt wird, um die Werte true und false zu speichern , implementieren Programmiersprachen boolesche Datentypen üblicherweise mit einem oder mehreren Bytes.

Viele Programmiersprachen (z. B. Java , Pascal und Ada ) implementieren Boolesche Werte gemäß dem Konzept von Boolean als eigenständigem logischen Datentyp. Einige Sprachen konvertieren Booleans jedoch implizit in numerische Datentypen , um die Semantik von Booleans und Booleschen Ausdrücken zu erweitern oder um Abwärtskompatibilität mit früheren Sprachversionen zu gewährleisten. Beispielsweise besaßen frühe Versionen der Programmiersprache C, die dem ANSI-C-Standard und seinen Vorgängerstandards folgten, keinen dedizierten Boolean-Datentyp. Stattdessen wurden numerische Werte von Null als „false“ und alle anderen Werte als „true“ interpretiert . [ 9 ] Mit dem neueren C99 wurde ein eigener Boolean-Datentyp eingeführt (später in C23_Bool verschoben, boolzusammen mit den Schlüsselwörtern ` true` trueund `false` ). [ 10 ] C ++ unterstützt Boolean als eingebauten Datentyp und `true` und `false` als reservierte Wörter. [ 11 ]falsebool

Spezielle Sprachen

C- und C++-Basistypen

In C und C++ gibt es mindestens vier Datentypen: `int` char, int` float` float, `float` und `float` double. Die Modifikatoren short`int`, long`float` signed, `float` und unsigned`float` bedeuten jedoch, dass C zahlreiche zielplattformabhängige primitive Integer- und Gleitkomma-Datentypen enthält. [ 12 ] C99 erlaubte die longzweimalige Verwendung des Modifikators `int` in Kombination mit `float` int(z. B. `int` long long int). [ 13 ] Ebenso können `int` signedund `float` als Modifikatoren für Integer-Datentypen verwendet werden. C23 führte den Datentyp `int` als Kerndatentyp ein, während er in C++ schon immer ein Kerndatentyp war. C++ kennt außerdem einen Datentyp `int` (ähnlich wie in Java). unsignedboolstd::byte

C und C++ enthalten außerdem size_t` intptr_tint` und andere Integer-Typen, beispielsweise zum Indizieren von Arrays und Sammlungen. Dabei handelt es sich nicht um eigenständige Datentypen, sondern oft um Aliase, die vom System definiert sind. Sie ähneln möglicherweise den Datentypen in usizeRust isize.

Java

Die grundlegenden Datentypen von Java ähneln denen von C. Der Satz primitiver Datentypen der Java Virtual Machine besteht aus: [ 14 ]

  • byte, short, int, long, char( Ganzzahltypen mit verschiedenen Wertebereichen)
  • floatund Gleitkommazahlen mit einfacher und doubledoppelter Genauigkeit
  • boolean, ein boolescher Datentyp mit logischen Werten trueundfalse
  • returnAddress, ein Wert, der auf eine ausführbare Speicheradresse verweist. Dieser Wert ist von der Java-Programmiersprache aus nicht zugänglich und wird daher üblicherweise weggelassen. [ 15 ] [ 16 ]

XML-Schema

Die XML Schema Definition Sprache bietet einen Satz von 19 primitiven Datentypen: [ 17 ]

JavaScript

In JavaScript gibt es sieben primitive Datentypen: string, number, bigint, boolean, symbol, undefined und null. [ 19 ] Ihre Werte gelten als unveränderlich . Sie sind keine Objekte und besitzen keine Methoden oder Eigenschaften ; allerdings verfügen alle primitiven Datentypen außer undefined und null über Objekt-Wrapper . [ 20 ]

Visual Basic .NET

In Visual Basic .NET bestehen die primitiven Datentypen aus 4 Ganzzahltypen, 2 Gleitkommatypen, einem 16-Byte-Dezimaltyp, einem Boolean-Typ, einem Datums-/Zeittyp, einem Unicode-Zeichentyp und einem Unicode-Zeichenkettentyp. [ 21 ]

Rost

Rust kennt primitive vorzeichenlose und vorzeichenbehaftete Ganzzahlen fester Breite im Format `unsigned` ubzw. ` signed`, igefolgt von einer beliebigen Bitbreite, die eine Zweierpotenz zwischen 0 8und 1 ist . Dies ergibt 128die Typen u8` u16unsigned`, u32` u64... u128und ` signed` . [ 22 ] Außerdem gibt es die Typen `unsigned` und ` signed`, die vorzeichenlose i8bzw. vorzeichenbehaftete Ganzzahlen mit der gleichen Bitbreite wie eine Referenz darstellen. Der Typ `signed` wird für Indizes in Arrays und indizierbare Sammlungstypen verwendet. [ 22 ]i16i32i64i128usizeisizeusize

Rust hat außerdem:

  • boolfür den booleschen Typ. [ 22 ]
  • f32und f64für 32- und 64-Bit -Gleitkommazahlen . [ 22 ]
  • charfür ein Unicode-Zeichen . Intern handelt es sich um vorzeichenlose 32-Bit-Ganzzahlen, deren Werte dem charCodepunkt des Zeichens entsprechen, wobei jedoch nur Werte gültig sind, die einem gültigen Unicode-Skalarwert entsprechen. [ 22 ]

Eingebaute Typen

Eingebaute Datentypen unterscheiden sich von anderen dadurch, dass sie im Compiler oder zur Laufzeit so stark unterstützt werden, dass sie nicht einfach in einer Headerdatei oder einem Standardbibliotheksmodul definiert werden können. [ 23 ] Neben Ganzzahlen, Gleitkommazahlen und Booleschen Werten gehören zu den eingebauten Datentypen unter anderem:

Zeichen und Zeichenketten

Ein Zeichentyp ist ein Datentyp, der alle Unicode-Zeichen darstellen kann und daher mindestens 21 Bit breit sein muss. Einige Sprachen wie Julia bieten einen echten 32-Bit-Unicode-Zeichentyp als primitiven Datentyp an. [ 24 ] Andere Sprachen wie JavaScript , Python , Ruby und viele BASIC- Dialekte verfügen nicht über einen primitiven Zeichentyp, sondern verwenden stattdessen Zeichenketten als primitiven Datentyp, typischerweise in UTF-8- Kodierung. Zeichenketten der Länge eins werden üblicherweise verwendet, um einzelne Zeichen darzustellen.

Manche Programmiersprachen verfügen über Zeichentypen , die zu klein sind, um alle Unicode-Zeichen darzustellen. Diese werden korrekterweise als Integer-Typen kategorisiert, die jedoch irreführende Bezeichnungen tragen. Beispielsweise enthält C einen charTyp, der als kleinste adressierbare Speichereinheit definiert ist, welche laut mehreren Standards (wie z. B. POSIX ) 8 Bit umfassen muss . Neuere Versionen dieser Standards bezeichnen chardiesen Typ als numerischen Typ. Auch in Javachar wird dieser Typ für einen 16-Bit-Integer-Typ verwendet, ist aber ebenfalls kein Unicode-Zeichentyp. [ 25 ]

Der Begriff „String“ bezeichnet nicht immer eine Folge von Unicode-Zeichen, sondern kann auch eine Folge von Bytes sein. Beispielsweise verfügt x86-64 über String -Befehle zum Verschieben, Setzen, Suchen oder Vergleichen einer Sequenz von Elementen, wobei ein Element 1, 2, 4 oder 8 Byte lang sein kann. [ 26 ]

Siehe auch

Referenzen

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  13. ^ ISO/IEC 9899:1999 Spezifikation, TC3 (PDF) . S. 255, § 6.2.5 Typen .
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  25. ^ Mansoor, Umer (8. Mai 2016). „Der char-Datentyp in Java ist fehlerhaft“ . CodeAhoy . Abgerufen am 10. Februar 2020 .
  26. ^ „E/A- und String-Anweisungen“ . Abgerufen am 29. Januar 2022 .