ตัวแปร 101: การรู้จักคอมพิวเตอร์ของคุณ

น่าเศร้าที่ฉันได้เห็นว่ามีคนจำนวนไม่น้อยที่อยากเรียนรู้การเขียนโปรแกรมในปี 2018 นี้🙁 แต่แม้ว่าฉันจะอ่านไฟล์ บทความก่อนหน้า คน ๆ หนึ่งและหลังจากนั้นไม่นานก็สามารถส่งข้อตกลงในโครงการซอฟต์แวร์ฟรีได้ฉันจะพอใจกับงานของฉัน🙂

สำหรับผู้ที่รักความปลอดภัยฉันสัญญาว่าต่อไปนี้จะเป็นโพสต์เกี่ยวกับสิ่งที่ต้องทำเพื่อความปลอดภัยเพื่อให้ทุกคนมีความสุขหากใครต้องการเรียนรู้อย่างอื่น (เช่น git การดูแลเซิร์ฟเวอร์หรือฉันไม่รู้: p) หรือแสดงความคิดเห็นในหัวข้ออื่น ๆ ที่ไม่สามารถตอบได้ง่ายๆในช่องแสดงความคิดเห็นแจ้งให้เราทราบแล้วเราจะทำงานได้อย่างไร

ทีนี้ถ้าเราไปที่สิ่งของเราก่อนหน้านี้เราได้พูดถึงการพิมพ์และสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวิธีที่เราบันทึกตัวแปรของเราในโปรแกรมตอนนี้เราจะทบทวนสิ่งที่เกิดขึ้นภายในและหวังว่ามันจะเป็นไปได้ ชัดเจนเพียงพอ

เกร็ด

ฉันคิดว่านี่เป็นหัวข้อที่ฉันมักจะสัมผัสเมื่อฉันเขียนเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมมันเป็นสิ่งที่ทำให้ฉันหลงใหลและนั่นช่วยให้ฉันเข้าใจหลาย ๆ อย่างตอนนี้ฉันจะพยายามอธิบายเล็กน้อยว่าเป็นอย่างไรอ่านอย่างไรและมีไว้เพื่ออะไร🙂

ลองนึกถึงสวิตช์ไฟเมื่อปิดวงจรเรามี 0 บนหน้าจอเมื่อเราเปลี่ยนตำแหน่งของสวิตช์เนื่องจากก 1🙂ง่ายๆไม่ใช่เหรอ?

ตอนนี้ก 0 และ 1 อาจมีความหมายได้หลายอย่างทุกอย่างขึ้นอยู่กับความคิดสร้างสรรค์ที่คุณใช้สมมติว่าฉันอยากรู้ว่ามีใครไปทางเหนือหรือทางใต้ 1 อาจหมายถึงทิศเหนือและ 0, sur 🙂สมมติว่าฉันอยากรู้ว่าใครเป็นผู้ชายหรือผู้หญิง 1 มันสามารถเป็นผู้ชายและ 0, ผู้หญิง🙂. ตอนนี้ฉันอยากรู้ว่าคนนี้อายุน้อยหรือมากกว่า (> 22) 0 อาจหมายถึงเด็กและ 1สูงขึ้น ลองจินตนาการดูว่า ... คุณมีสัตว์เลี้ยงหรือไม่? 1 ฉันจะตอบว่าใช่ในขณะที่ 0 ฉันจะบอกว่าไม่ ตอนนี้ฉันต้องการให้คุณอ่านบรรทัดต่อไปนี้กับฉัน:

1001

นี่คือวิธีพูดสั้น ๆ ...

Una jóven mujer de no más de 22 años se dirige al norte acompañada de su mascota.

ซึ่งแตกต่างจาก:

0110 o Un hombre con más de 22 años de edad se dirige solo hacia el sur.

ไบต์

ตอนนี้ไปอีกขั้นแล้วมาเรียนรู้วิธีอ่านไบต์ ไบต์คือลำดับของ 8 บิตซึ่งอ่านจากขวาไปซ้ายและแต่ละรายการ 1 แสดงถึงพลังของ 2 ยกขึ้นเป็น n ที่ไหน n คือตำแหน่งของบิต ฟังดูเหมือนภาษาจีนเรามายกตัวอย่างกันหน่อย🙂

01001011 เรามีไบต์นี้ตอนนี้เราจะไปจากขวาไปซ้าย (<-) ฉันจะใส่มันจากบนลงล่างเพื่อให้สามารถเขียนความหมายได้:

1: บิตเมื่ออยู่ในตำแหน่ง 0 แสดงว่าเรามี 2 ต่อไปนี้ยกเป็นศูนย์หรือ 2^0. ข้อนี้เรารู้ว่าเทียบเท่ากับ 1.

1: บิตที่สองตอนนี้คือตำแหน่ง 1: 2^1 ซึ่งเหมือนกับการพูด 2

0: บิตที่สาม ... ควรจะเป็น 2^2แต่เนื่องจากมันไม่ได้เปิดอยู่เราจะปล่อยมันไว้ 0

1: บิตที่สี่ 2^3 u 8 🙂

0: เหมือนกับ 0

0: อื่น ๆ 0

1: ตอนนี้เราอยู่ใน 2^6 o 64

และสุดท้าย 0 เรารู้แล้วว่ามันหมายถึงอะไร🙂ตอนนี้เราจะเพิ่มผลลัพธ์ของเราและเปรียบเทียบกับตารางต่อไปนี้🙂เรามี 75 ลองดูในคอลัมน์ ทศนิยม และเราจะเห็นสิ่งที่ปรากฏใน ถ่าน

เรามีหนึ่ง K!! ขอแสดงความยินดีคุณรู้วิธีอ่านไบนารีแล้ว🙂 แต่สิ่งที่ฉลาดที่สุดอาจสังเกตว่าเราได้รับเลขฐานสิบด้วยและมีขีด จำกัด (เมื่อค่าทั้งหมดเป็น 1) พบขีด จำกัด นั้นในจำนวน 255.

คำ

ตอนนี้มีมากกว่าหนึ่งคนที่จะบอกฉัน แต่ถ้าฉันต้องการตัวเลขที่มากกว่า 255เหรอ? หรือจะหาตัวละครอื่น ๆ แบบญี่ปุ่นได้ที่ไหน? คำตอบนั้นง่ายมากมารวมกัน 2 bytes. ตอนนี้เรามีสองชุดจำนวนที่เป็นไปได้ที่เรามีคือ 2^16 o 65536 ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้เช่น 0 เป็นหนึ่งในนั้นสูงสุดที่เป็นไปได้คือ 65535. หมายเลขนั้นกดกริ่งให้ใคร? จำจำนวนพอร์ตสูงสุดบนระบบ linux ได้หรือไม่? ฉันฝากการบ้านไว้😉

คำคู่และคำรูปสี่เหลี่ยม

สำหรับรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นยังมีรูปแบบ คำสองคำ มีอย่างที่หลายคนอาจคิดไว้แล้ว 2 word o 4 bytes (o 32 bits) ของข้อมูลเช่นเดียวกับการพูดว่า:

11111111111111111111111111111111 หรือ 0 a 4 294 967 295

เมื่อมาถึงจุดนี้หลายคนจะสงสัยว่าเกิดอะไรขึ้นกับตัวเลขติดลบนั่นคือที่ไหนสักแห่งที่พวกเขาต้องไตร่ตรองใช่ไหม? เพื่อให้สามารถจัดเก็บจำนวนลบได้นักพัฒนาโปรเซสเซอร์จึงเลือกที่จะใช้บิตแรกทางด้านซ้ายเป็นค่าเครื่องหมาย ซึ่งหมายความว่าถ้าบิตแรกเป็น 0 เรากำลังพูดถึงจำนวนบวก แต่ถ้าเป็น 1 เรามีค่าลบ ตอนนี้ดูว่าทำไมบิตถึงพิเศษมากมันสามารถเป็นอะไรก็ได้ที่คุณต้องการ😀

แต่เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้ทำให้เรามีตำแหน่งน้อยกว่าหนึ่งตำแหน่งในการคูณ! ของเรา0 a 4 294 967 295 กลายเป็น:

-2,147,483,648 a +2,147,483,647

ตอนนี้พวกเราหลายคนมีแล้ว 64 bitsและนี่คือค่าของ คำรูปสี่เหลี่ยมเราสามารถมีค่าได้ตั้งแต่ 0 a 18 446 744 073 709 551 615. นั่นคือจำนวนมาก🙂

ทำไมต้อง 8 บิต?

นี่คือสิ่งที่มากกว่าหนึ่งอาจสงสัยและคำตอบอยู่ในฮาร์ดแวร์ ตั้งแต่เริ่มต้นโปรเซสเซอร์ต้องการข้อมูลเพื่อให้สามารถดำเนินการได้ ข้อมูลจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์และทุกครั้งที่โปรเซสเซอร์ต้องการข้อมูลจะใช้บัสข้อมูลเพื่อรับข้อมูล ในสมัยโบราณบัสเหล่านี้สามารถสื่อสารได้สูงสุด 8 บิตต่อรอบซึ่งหมายความว่าวิธีการย้ายข้อมูลสูงสุดและมีประสิทธิภาพที่สุดคือการจัดกลุ่ม 8 บิตและส่งไปยังโปรเซสเซอร์

เมื่อเวลาผ่านไปจนถึงวันนี้โปรเซสเซอร์ได้พัฒนาความสามารถในการเคลื่อนย้าย 16 บิต 32 บิตและ ... 64 บิต

มันต้องทำอย่างไรกับการพิมพ์?

ตอนนี้เราอยู่ในส่วนที่ทุกอย่างสมเหตุสมผลแล้ว🙂การพิมพ์เป็นคุณสมบัติที่ภาษาโปรแกรมใช้เพื่อตั้งชื่อช่องว่างหน่วยความจำเหล่านี้ ตัวแปรทั้งหมดมีความคู่กันในข้อมูลประเภทใดประเภทหนึ่งไม่ว่าจะเรียกว่าอะไรก็ตาม เหล่านี้เรียกว่า ชนิดข้อมูลดั้งเดิมภาษาที่พิมพ์อย่างรุนแรงแต่ละภาษามีแนวคิดเกี่ยวกับค่าเหล่านี้และปริมาณที่เป็นตัวแทน ตัวอย่างเช่นใน C เรามีห้องสมุด limits.h ซึ่งแสดงให้เราเห็นจำนวนสูงสุดและต่ำสุดของค่าดั้งเดิม

มาดูกันว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราพยายามทำลายค่าใดค่าหนึ่ง:

ทางด้านขวาเรามีค่าของไฟล์ limits.h และทางด้านซ้ายเราได้รับหนึ่งในค่าเหล่านี้ (unsigned short int) และเราได้กำหนดตัวเลขที่สูงกว่าตัวเลขที่เกี่ยวข้อง เป็นผลให้คอมไพเลอร์เตือนเราว่าเราใช้หน่วยความจำในทางที่ผิดเนื่องจากรูปแบบไบนารีของ 66666 ไม่สามารถใส่ในรูปแบบไบนารีของ 65535. สิ่งนี้นำเราไปสู่บทเรียนใน การปฏิบัติ เมื่อเราตั้งโปรแกรมหากมูลค่าของคุณไม่เพิ่มขึ้นมากเมื่อเวลาผ่านไปหรือหากคุณไม่ต้องการค่าที่มากเท่ากับค่าของ a สอง o คำรูปสี่เหลี่ยมการใช้ประเภทที่ถูกต้องจะช่วยลดจำนวนหน่วยความจำที่ร้องขอโดย CPU ซึ่งแสดงถึงความเร็วในการดึงข้อมูลที่สูงขึ้นหากคำนวณได้ดี

ในด้านล่ามจะง่ายกว่าเนื่องจาก การแปลงโดยนัย คเรากำหนดตัวแปรเป็นภาษาเช่น javascript หรือ Python ล่ามจะรับผิดชอบในการทำความเข้าใจว่าเป็นประเภทใดและจัดสรรพื้นที่หน่วยความจำเพียงพอที่จะดำเนินการ มาดูตัวอย่างง่ายๆ🙂

อย่างที่คุณเห็นเราไม่จำเป็นต้องอธิบายประเภทของตัวแปรของเราให้กับ python interpreter เพราะมีหน้าที่กำหนดประเภทและเก็บไว้ในหน่วยความจำ🙂

รู้ตัวแปรของคุณ

ขึ้นอยู่กับภาษาและประเภทของการนำไปใช้งานที่คุณจะใช้ แต่ขั้นตอนแรกที่จะสามารถตั้งโปรแกรมได้คือการเรียนรู้ตัวแปรที่คุณสามารถใช้ได้🙂เมื่อคุณเข้าใจตัวแปรแล้วคุณจะสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีเหตุผลในการจัดเก็บข้อมูล (ให้ โดยผู้ใช้หรือโดยระบบ) นี่เป็นขั้นตอนแรกของบันไดการเขียนโปรแกรมและหวังว่าหลังจากอ่านบทความนี้คุณจะมีความเข้าใจมากขึ้นว่าคอมพิวเตอร์ของคุณทำงานอย่างไรและจัดเก็บข้อมูลอย่างไร จะอยู่กับฉันไปจนถึงบทความถัดไปอย่าลืมแสดงความคิดเห็นเพื่อดูว่าคุณต้องเสริมแรงหรือแสดงความคิดเห็นในประเด็นใด ๆ ไชโย