Lekce 4 - Proměnné - Datové typy a deklarace

V předchozím kvízu, Kvíz - Úvod do programování Arduina - Vývojářské nástroje, jsme si ověřili nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.

V tomto tutoriálu programovacího jazyka pro Arduino se již začneme věnovat vlastnímu jazyku. Je odvozený od jazyka Wiring a jmenuje se jednoduše Arduino language. Wiring patří do rodiny jazyků C a konkrétně je odvozený od C++. Zaměříme se na proměnné, jejich datové typy a deklarace. V závěru si povíme, jak kód správně komentovat.

Jazyk Arduino

Při psaní kódu je třeba dbát na několik pravidel. Každý řádek s voláním funkce nebo deklarace proměnné je zakončený středníkem. Nedává se pouze na konce řádků s příkazy if, else, for, atd. Středník není ani za složenými závorkami. Výjimkou je víceřádková deklarace 2D pole. Bloky kódu pak ohraničuje právě tento typ závorek. Syntaxe jazyka je velmi jednoduchá a zcela bez problému jí budeme velmi brzy skvěle rozumět.

Proměnné

Ze základní matematiky známe pojem proměnná. Je to symbol nebo písmeno (např. X), které reprezentuje nějakou hodnotu. Proměnná je v informatice naprosto totéž. Je to místo v paměti, kam si můžeme uložit nějaká data (číslo, text nebo nějaký složitější objekt). Toto místo má podle typu proměnné vyhrazenou určitou velikost, kterou proměnná nesmí přesáhnout. Máme hned několik typů proměnných podle toho, jaký typ dat obsahují.

Datové typy

Každá proměnná musí být konkrétního datového typu, který odpovídá druhu a velikosti ukládané informace. Používání správných a nejvíce úsporných datových typů přichází s praxí. Čím více člověk programuje, tím lépe se v těchto detailech orientuje. Konkrétní datové typy, které lze používat v jazyce Arduino, jsou:

Pojmenování proměnných

Název proměnné je velice podstatná část ukládané informace. Hodnota, které proměnná může nabýt, je její druhou polovinou. Existují poměrně striktní pravidla pro to, aby se název proměnné dal vůbec považovat za platný. Základním pravidlem při tvorbě proměnných je, že nepoužíváme diakritiku. V identifikátoru proměnné by to způsobilo chybu po nahrání programu. Co se pak týče obsahu dané proměnné (text, pole), tam už diakritiku můžeme používat libovolně. Další důležitou věcí je, že název proměnné by nikdy neměl začínat číslem, případně jiným symbolem (například podtržítkem). Poslední, čeho bychom se měli vyvarovat, je kombinace více jazyků. Z hlediska přehlednosti programu je lepší používat pouze jeden preferovaný jazyk.

Takto vypadá rozdíl mezi špatně a správně vytvořenou proměnnou:

float průměr;
string zpráva = "Výsledek";

float prumer;
string zprava = "Výsledek";

Pojmenovávat proměnné je důležité také z hlediska správného významu a srozumitelnosti. Chceme tím dosáhnout dobré orientace v programu, a to nejen pro nás, ale i pro každého, kdo se na kód podívá. Názvy musí být intuitivní. Musí správně zastupovat, co námi definovaná proměnná obsahuje. Základní rozdíly mezi špatně a dobře pojmenovanými proměnnými jsou zde:

int x;
string text2;

string text_displej;
int motor_brana;

Je zcela zřejmé, která verze je lépe pochopitelná. A to i když se ke svému kódu vrátíme třeba po deseti letech.

Názvy víceslovných proměnných

Pokud pro přehlednost potřebujeme název proměnných vyjádřit více slovy, máme v podstatě dvě základní možnosti. Můžeme použít styl camelCase - každé nové slovo v proměnné začíná velkým písmenem (motorBrana), nebo stylu snake_case - s použitím podtržítka mezi jednotlivými slovy v názvu proměnné (motor_brana). Názvy víceslovných proměnných nesmí obsahovat mezery. Níže můžeme vidět způsob, jakým lze proměnné zapsat v tomto smyslu správně nebo špatně:

int senzorvchod;
int motor brana;

int senzorVchod;
int motor_brana;

Vždy používáme pouze jeden z těchto stylů a ve zdrojovém kódu je nekombinujeme.

Deklarace proměnných

Než proměnné začneme používat, musíme je deklarovat. Pokud se do nedeklarované proměnné rovnou pokusíme něco uložit, kompilátor nám vynadá. Možností deklarace je hned několik:

// První způsob - konstanty, neměnitelné proměnné
#define hodnota 10

// Druhý způsob - klasické proměnné
int hodnota = 10; // proměnná má nastavený typ int a hodnotu 10
int hodnota; // proměnná typu int bez přiřazené hodnoty
string mujText = "nějaký text"; // proměnná typu string s textovým obsahem

#define je jeden ze zvláštních příkazů, které se zpracují ještě před samotnou kompilací programu. Říká se jim příkazy preprocesoru a ještě si o nich budeme povídat. Takto definované konstanty nemají svůj přesně daný typ a jejich hodnotu nelze změnit.

Pokud proměnnou deklarujeme, nepřiřadíme jí hodnotu a poté ji vyvoláme, tak nenastane chyba. Program se bude tvářit, že je v ní 0 (v případě int, float, a podobně). Na druhou stranu není dobré s tím počítat, protože ve skutečnosti může být tato hodnota náhodná. Pokud se jedná o typ string - tam se bude nacházet prázdný řetězec.

Proměnným pak můžeme nastavovat různé hodnoty:

vstup = Serial.read();
pocet = 10;

Když budeme chtít hodnotu pocet zvýšit nebo snížit o hodnotu v proměnné zmena, máme dvě možnosti:

pocet = pocet + zmena; // analogicky potom platí: pocet = pocet - zmena;

Jednodušší je napsat totéž, ale tímto způsobem:

pocet += zmena; // analogicky potom platí: pocet -= zmena;

Používání komentářů

V programování myslíme komentářem text, který je součástí programu, ale nepočítá se do jeho výsledného kompilovaného kódu. Nejčastěji slouží k určitému objasnění syntaxe - programátor si dělá v programu komentáře buď proto, aby se v něm sám lépe vyznal, nebo aby se v něm vyznal kdokoliv jiný, kdo do programu nahlédne. Tvorba komentářů je různá závisle na jazyce. Rodina jazyků C, z níž vychází i jazyk Arduino, nám dává dvě možnosti, jak komentář vytvořit. Jednořádkový komentář vytvoříme pomocí dvou lomítek // umístěných před text komentáře. To znamená, že od této značky až do konce řádku bude text považován za komentář a nebude součástí kompilovaného kódu:

float obvod = 5; //první způsob komentování - používáme komentář pouze pro jeden řádek

Druhým způsobem je vložit před námi napsaný text lomítko a hvězdičku, za text poté hvězdičku a lomítko ( /* ... */). Tímto způsobem můžeme okomentovat libovolný počet řádků v programu.

Když symbol hvězdičky a lomítka za text nevložíme, komentujeme celý kód. Ten proto nebude kompilován a celý kód se tak stane jedním velkým komentářem.

Podívejme se na malý příklad:

/*
 Fukce provádí něco strašného,
 ale nic nevrátí
*/
void slozitaFunkce() {}

/* Tuto funkci nepotřebujeme
int slozitaFunkce() {
    return 10
}
*/

Tím bychom tuto lekci uzavřeli, v těch následujících už si vyzkoušíme i jednoduchý kód sami naprogramovat.

Následující lekce, Podmínky v Arduinu, nám ukáže možnosti větvení programu pomocí podmínečných výrazů a reakcí na ně.