C: المتغيرات وأنواع البيانات

المتغيرات أشبه بصناديق مسماة - كل صندوق له اسم ونوع، ولا يمكنه احتواء إلا النوع الصحيح من العناصر. ضع الشيء الخطأ، والأمور تسوء.

1. ما هو المتغير

المتغير هو موقع ذاكرة مسمى في برنامجك يستخدم لتخزين البيانات. فكر فيه كصندوق:

• اسم المتغير: الملصق على الصندوق، لتتمكن من إيجاده
• نوع البيانات: نوع العناصر التي يمكن للصندوق احتواؤها
• قيمة المتغير: ما بداخل الصندوق حاليا
• عنوان الذاكرة: موقع الصندوق في المستودع

2. تعريف المتغير وتهيئته

(1) تعريف متغير

تعريف متغير يخبر المترجم: "أحتاج صندوقا، هذا اسمه وهذا نوع الأشياء التي يحتويها."

int age;
float weight;
char blood_type;

بعد التعريف، قيمة المتغير غير معرفة (قيمة عشوائية) - تحتوي على أي بيانات عشوائية متبقية في ذلك الموقع من الذاكرة. لا تستخدم أبدا متغيرا غير مهيأ!

(2) تهيئة متغير

التهيئة تعني إعطاء المتغير قيمة ابتدائية في نفس وقت تعريفه:

int age = 20;
float weight = 65.5f;
char blood_type = 'A';

(3) التعريف أولا، ثم الإسناد

يمكنك أيضا التعريف أولا ثم الإسناد لاحقا:

int age;
age = 20;

له نفس التأثير، لكن الطريقة ذات الخطوتين أكثر تباعدا، ما يسهل استخدام المتغير خطأ بين التعريف والإسناد بينما لا يزال غير مهيأ.

(4) تعريف عدة متغيرات من نفس النوع

int a = 1, b = 2, c = 3;

3. قواعد تسمية المتغيرات

لدى C قواعد صارمة لأسماء المتغيرات:

يجب الالتزام بها:

• يمكن أن تحتوي فقط على أحرف (a-z، A-Z) وأرقام (0-9) وشرطات سفلية (_)
• يجب أن تبدأ بحرف أو شرطة سفلية - لا يمكن أن تبدأ برقم
• لا يمكن أن تكون كلمة مفتاحية في C (مثل int، return، if، إلخ)
• حساسة لحالة الأحرف (Age و age متغيران مختلفان)

ينبغي الالتزام بها:

• الأسماء يجب أن تكون معبرة: استخدم student_count بدلا من sc
• استخدم أسلوب snake_case (أحرف صغيرة + شرطات سفلية)
• تجنب الأسماء التي تبدأ بشرطتين سفليتين (مثل __count) - المترجمات تستخدمها داخليا
• تجنب الأسماء الطويلة جدا (أكثر من 31 حرفا قد لا تدعمها جميع المترجمات)

4. أنواع البيانات الأساسية

نوع بيانات C يحدد مقدار الذاكرة التي يشغلها المتغير، ونطاق القيم الذي يمكنه احتواؤها، وكيف تُفسّر البيانات. فيما يلي أنواع البيانات الأساسية في C99:

(1) الأنواع الصحيحة

(2) أنواع الفاصلة العائمة

أعداد الفاصلة العائمة ذات دقة محدودة ولا يمكنها تمثيل جميع الكسور العشرية بدقة. مثلا:

float f = 0.1f;
printf("%.20f\n", f);

0.10000000149011611938

0.1 هو كسر ثنائي متكرر لانهائيا، لذا float لا يمكنه تخزينه بدقة. هذه خاصية جوهرية لتمثيل الفاصلة العائمة، وليست خطأ.

(3) نوع المحارف

النوع char هو في جوهره عدد صحيح بحجم بايت واحد، يُستخدم عادة لتخزين المحارف. تُخزن المحارف في الذاكرة كأكواد ASCII:

char ch = 'A';
printf("%c\n", ch);
printf("%d\n", ch);

A
65

كود ASCII لـ 'A' هو 65. استخدام %c يطبع المحرف، بينما %d يطبع القيمة العددية. هذا يُظهر أن المحارف والأعداد الصحيحة قابلة للتبادل في C.

(4) النوع _Bool

أدخل C99 النوع _Bool، الذي يمكنه تخزين 0 و 1 فقط. أدرج <stdbool.h> لاستخدام bool و true و false:

#include <stdbool.h>

bool is_valid = true;
bool is_empty = false;

5. معامل sizeof

sizeof هي كلمة مفتاحية في C (وليست دالة) تُرجع عدد البايتات التي يشغلها نوع بيانات أو متغير:

▶ مثال

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("char:   %zu bytes\n", sizeof(char));
    printf("short:  %zu bytes\n", sizeof(short));
    printf("int:    %zu bytes\n", sizeof(int));
    printf("long:   %zu bytes\n", sizeof(long));
    printf("long long: %zu bytes\n", sizeof(long long));
    printf("float:  %zu bytes\n", sizeof(float));
    printf("double: %zu bytes\n", sizeof(double));
    return 0;
}

char:   1 bytes
short:  2 bytes
int:    4 bytes
long:   4 bytes
long long: 8 bytes
float:  4 bytes
double: 8 bytes

sizeof تعمل أيضا مع المتغيرات:

int age = 20;
printf("%zu\n", sizeof(age));

6. الإخراج المنسق بالتفصيل

(1) تنسيق الأعداد الصحيحة

int n = 42;
printf("عشري: %d\n", n);
printf("ثماني: %o\n", n);
printf("سداسي عشري (صغير): %x\n", n);
printf("سداسي عشري (كبير): %X\n", n);
printf("ثماني ببادئة: %#o\n", n);
printf("سداسي عشري ببادئة: %#x\n", n);

عشري: 42
ثماني: 52
سداسي عشري (صغير): 2a
سداسي عشري (كبير): 2A
ثماني ببادئة: 052
سداسي عشري ببادئة: 0x2a

(2) تنسيق أعداد الفاصلة العائمة

double pi = 3.141592653589793;
printf("افتراضي: %f\n", pi);
printf("منزلتان عشريتان: %.2f\n", pi);
printf("8 منازل عشرية: %.8f\n", pi);
printf("تدوين علمي: %e\n", pi);
printf("عرض 12.2f: [%12.2f]\n", pi);

افتراضي: 3.141593
منزلتان عشريتان: 3.14
8 منازل عشرية: 3.14159265
تدوين علمي: 3.141593e+00
عرض 12.2f: [       3.14]

7. نطاقات قيم الأنواع

توفر المكتبة القياسية لـ C ملفات رأس للاستعلام عن نطاق كل نوع:

(1) limits.h (الأنواع الصحيحة)

#include <limits.h>

printf("int min: %d\n", INT_MIN);
printf("int max: %d\n", INT_MAX);
printf("char max: %d\n", CHAR_MAX);

وحدات الماكرو الشائعة:

(2) float.h (أنواع الفاصلة العائمة)

#include <float.h>

printf("أرقام float المعنوية: %d\n", FLT_DIG);
printf("أرقام double المعنوية: %d\n", DBL_DIG);
printf("أقصى قيمة لـ float: %e\n", FLT_MAX);

▶ مثال

▶ مثال

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <float.h>

int main(void) {
    char ch = 'Z';
    int num = 100;
    float f = 3.14f;
    double d = 2.718281828;

    printf("char '%c' = ASCII %d, size = %zu\n", ch, ch, sizeof(ch));
    printf("int %d, size = %zu, range = [%d, %d]\n", num, sizeof(num), INT_MIN, INT_MAX);
    printf("float %.6f, size = %zu, digits = %d\n", f, sizeof(f), FLT_DIG);
    printf("double %.9f, size = %zu, digits = %d\n", d, sizeof(d), DBL_DIG);

    return 0;
}

char 'Z' = ASCII 90, size = 1
int 100, size = 4, range = [-2147483648, 2147483647]
float 3.140000, size = 4, digits = 6
double 2.718281828, size = 8, digits = 15

▶ مثال

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char lower = 'a';
    char upper = lower - 32;

    printf("صغير: %c (ASCII %d)\n", lower, lower);
    printf("كبير: %c (ASCII %d)\n", upper, upper);

    printf("\nمحارف الأرقام:\n");
    char digit = '0';
    printf("المحرف '%c' كود ASCII = %d\n", digit, digit);
    printf("المحرف '%c' القيمة العددية = %d\n", digit, digit - '0');

    return 0;
}

صغير: a (ASCII 97)
كبير: A (ASCII 65)

محارف الأرقام:
المحرف '0' كود ASCII = 48
المحرف '0' القيمة العددية = 0

❓ أسئلة شائعة

📖 ملخص

• المتغيرات مواقع ذاكرة مسماة؛ حدد النوع والاسم عند التعريف، وتهيأ دائما
• الأسماء يجب أن تبدأ بحرف أو شرطة سفلية، وحساسة لحالة الأحرف، ولا يمكن استخدام الكلمات المفتاحية
• الأنواع الصحيحة: char (1 بايت)، short (2)، int (4)، long (4 أو 8)، long long (8)
• أنواع الفاصلة العائمة: float (4 بايت، 6-7 أرقام معنوية)، double (8 بايت، 15-16 رقما معنويا)
• sizeof تُرجع حجم النوع أو المتغير بالبايت؛ limits.h و float.h يوفران نطاقات القيم

📝 تمارين

1. اكتب برنامجا يستخدم sizeof لطباعة أحجام جميع الأنواع الصحيحة وأنواع الفاصلة العائمة على حاسوبك. قارن النتائج مع زميل لترى إن تطابقت.
2. اكتب برنامجا يطبع أكواد ASCII للأحرف من 'a' إلى 'z'، خمسة في كل سطر، باستخدام %-5d للمحاذاة.
3. احسب واطبع نتيجة INT_MAX + 1 (تجاوز عدد صحيح). قارن المخرجات مع INT_MIN وفكر لماذا يحدث هذا.

فريق Web-Tutorial التقني

منصة دروس برمجية يديرها عدة مطورين. كل درس يتم كتابته ومراجعته بواسطة مطورين متخصصين في المجال. نعمل على ضمان دقة وموثوقية المحتوى — إذا لاحظت أي مشكلة، فيرجى إخبارنا.

من نحن