Muuttujat

Yleistä

Muuttujiin talletetaan tiedot, joita ohjelma käsittelee. Tieto voi olla lukuja ja merkkejä, tieto voi olla esitetty yksittäinä arvoina tai taulukkomuodossa.

Muuttujan määritteleminen tapahtuu seuraavasti:

tyyppi muuttujan_nimi;

, missä tyyppi on tiedon tyyppi ja muuttujan_nimi on muuttujan nimi.

Esimerkiksi yhden kokonaislukumuuttujan määritteleminen:

int muuttuja1;

Muuttujan tyyppi

Muuttujat ovat siis tietovarastoja, tietovarastot ovat erilaiselle tiedolle erikokoisia.

Siksi C-kielessä tiedolla on aina tyyppi, tyyppi kertoo muuttujan tarvitseman muistin määrän. Tietokoneen muistia kuvataan tavuilla. Tavun pituus on kahdeksan bittiä. Kahdeksalla bitillä voidaan kuvata luvut 0...255 tai -128...+127.

Esimerkiksi ASCII-taulukossa, joka sisältää tietokoneen esittämät merkit, jokainen kirjoitettava merkki edustaa lukua 0...255. Täten yksi merkki varaa tietokoneelta muistia yhden tavun. (Unicode-merkistössä merkit esitetään kahdella tavulla, jolloin voidaan esittää 65535 erilaista merkkiä, jolloin miltei kaikki maailman merkit saadaan esitettyä ilman erillisiä kooditaulukoita)

C-kielen muuttujien tyypit ja arvoalueet 32 bittisessä järjestelmässä:

Muuttujan tyyppi kertoo sen, millaista tietoa muuttujaan voi tallentaa, esimerkiksi char OmaMuuttuja voi tallettaa yhden merkin.

Eli muuttujaan OmaMuuttuja voidaan sijoittaa yksi merkki, esimerkiksi:

char OmaMuuttuja = 'a'; // huom! yksittäiset merkit laitetaan heittomerkkien väliin.

Toinen esimerkki:

int Luku = 5; // kokonaislukumuuttuja, joka voi tallettaa etumerkillisen luvun

Muuttujalle voidaan antaa lisämääreitä:

Esim.

unsigned int Luku = 65535; // Muuttuja voi olla ainoastaan positiivinen kokonaisluku

Muuttujan nimeäminen

Muuttuja kannattaa nimetä selkeällä nimellä, joka kertoo muuttujan käyttötarkoituksen. Huom! isot ja pienet kirjaimet tarkoittavat eri asiaa.
Puhdas C-kielen esittelytapa on seuraava:

int auton_nopeus;

Muuttujan eri sanat voidaan erotella toisistaan esimerkiksi alaviivalla.

C++:ssa käytetään tyypillisesti tapaa, jossa muuttujassa olevat sanat aloitetaan isoilla kirjaimilla seuraavasti:

int AutonNopeus;

Monet ohjelmoijat liittävät muuttujan eteen kirjaimen kuvaamaan muuttujan tyyppiä seuraavasti:

int iAutonNopeus;

Tyypistä otetaan yksi kirjain muuttujan eteen muistuttamaan ohjelmoitsijaa muuttujalle annetusta tyypistä. (tätä sanotaan unkarilaiseksi notaatioksi)
Edellä mainitut muuttujien nimeystavat eivät vaikuta millään tapaa muuttujan käyttöön tai ohjelman toimintaan.

Muuttujan näkyvyysalue

Muuttuja voi olla käytettävissä ainoastaan ohjelmalohkossa, yhdessä funktiossa (paikallinen), yhdessä tiedostossa tai koko ohjelmassa. Riippuen siitä missä kohtaa ohjelmaa muuttuja esitellään, sitä voidaan käyttää ohjelmassa eri tavoin.

Yhteinen muuttuja (global variable)

Yhteinen, tai globaali, muuttuja esitellään kaikkien funktioiden ulkopuolella ja se "näkyy" eli se on käytettävissä kaikissa funktioissa, jotka ovat samassa tiedostossa kuin muuttuja. Yhteistä muuttujaa on hyvin helppo käyttää, koska sen arvoon päästään käsiksi kaikista funktioista. Kun ohjelma kasvaa suureksi, siinä voi olla tuhansia muuttujia, jolloin yhteisten muuttujien käyttö tulee hankalaksi ja ohjelmasta tulee altis virheille.

#include <stdio.h>

int x=0; // Yhteinen (globaali) muuttuja
int y=0; // Yhteinen (globaali) muuttuja

int main()
{
   return 1;
}

Paikallinen muuttuja (local variable)

Paikallinen muuttuja esitellään ohjelmalohkon (tai funktion) sisällä ja se on käytettävissä ainoastaan siinä lohkossa, jossa se on määritelty. Alkuarvokseen paikallinen muuttuja saa satunnaisarvon, siksi paikalliset muuttujat tulee alustaa johonkin alkuarvoon esittelyn yhteydessä.
Paikallinen muuttuja katoaa (ja siten kadottaa arvonsa), kun ohjelmalohko (tai funktio) päättyy.

Esimerkki funktion paikallisesta muuttujasta:

float funktio()
{
    float f;                               // Funktion paikallinen muuttuja
    printf("Anna liukuluku: ");
    scanf("%f", &f);
    printf("Annoit luvun %.2f\n", f);
    return f;
}

int main()
{
    int i;
    float a=0.0;                           // Main-funktion paikallinen muuttuja
    for (i=0; i<100; i++) {
        a=funktio();
        printf("a on %f",a);
    }
    return i;
}

Esimerkki ohjelmalohkon paikallisesta muuttujasta:

int main()
{
    int i;                                 // Main-funktion paikallinen muuttuja

    for (i=0; i<100; i++) {
        float f;                           // For-toistorakenteen sisäinen paikallinen muuttuja
        printf("Anna liukuluku: ");
        scanf("%f", &f);
        printf("Annoit luvun %.2f\n", f);
    }
}

Samannimiset muuttujat

Ohjelmassa ei saa olla saman nimisiä muuttujia, paitsi jos ne on määritelty eri näkyvyysalueelle. Eli ohjelmassa voi olla globaali muuttuja int x sekä myös mainissa muuttuja int x. Tämä on sallittua, tosin ei suositeltavaa ilmiselvän sekaannusvaaran takia.

#include <stdio.h>

int x = 5;                                // Globaali muuttuja

int main()
{
    int x = -100;                         // Main-funktion paikallinen muuttuja

    printf("x = %d\n", x);
}

Minkä arvon ohjelma tulostaa?

Vastaus: x = -100

Jos ohjelmassa on saman nimisiä muuttujia, viitataan aina 'lähinnä olevaan' eli rajatuimmalla näkyvyydellä olevaan.

Merkkijonot

Merkkijono on vektori eli yksiulotteinen taulukko. C-kielessä ei merkkijonoille ole valmista muuttujaa, vaan merkkijonot on esiteltävä vektoreina seuraavasti:

char Sukunimi[100];

Merkkijono on tyyppiä char ja merkkijonon perään laitetaan hakasulkuihin merkkien suurin sallittu määrä +1. Viimeinen merkkijonon merkki on varattu lopetusmerkille \0, jonka ascii arvo on nolla, siitä kääntäjä tietää, mihin merkkijono loppuu. Merkkijonon esittelyssä muistista varattu alue ei tyhjene vaan sinne jää aikaisempi sisältö.

Merkkijono voidaan alustaa esittelyn yhteydessä:

char Sukunimi[100] = "Jokunen";

tai

char Sukunimi[] = "Jokunen";

Viimeisessä vaihtoehdossa merkkijonon suurimmaksi sallituksi pituudeksi tulee 8 eli kun merkkijono alustetaan esittelyn yhteydessä ilman hakasulkujen välissä olevaa lukua, kääntäjä laskee merkkijonon pituuden automaattisesti.

Staattiset muuttujat

Paikallinen staattinen muuttuja

Jos halutaan paikallisen muuttujan muistavan arvonsa siitä, kun funktio suoritettiin edellisen kerran, täytyy muuttuja esitellä staattisena esim. seuraavasti:

void funktio()
{
    static int Laskuri; // Paikallinen staattinen muuttuja, säilyttää tietonsa funktiokutsujen välillä
}

int main()
{
}

Staattinen muuttuja saa automaattisesti alkuarvokseen nollan, joten sitä ei alusteta esittelyn yhteydessä. Staatisena esitellyllä muuttujalla voidaan esim. laskea, kuinka monta kertaa ko. funktiossa on käyty.

Yhteinen staattinen muuttuja

Haluttaessa rajata yhteisen muuttujan näkyvyys ainoastaan siihen tiedostoon, jossa se on esitelty, täytyy yhteinen muuttuja esitellä staattisena esim. seuraavasti:

static long Summa; // Globaali staattinen muuttuja

int main()
{
}

Edellä oleva määrittely kannatta tehdä esim. silloin kun samaa ohjelmistoprojektia tekee useita henkilöitä ja halutaan estää samanimisten eri tiedostoissa olevien muuttujien vaikutus toisiinsa. Nämäkin muuttujat täytyy tietysti esitellä funktioiden ulkopuolella.