Tipi

Tutto comincia con i tipi.

Per dare una forma ed un senso a quello che ci circonda, dobbiamo poter assegnare a quello che ci percepiamo un nome che rappresenta una categoria, un insieme di proprietà e caratteristiche che accumunano un qualcosa ad altre cose che conosciamo già. Questo "nome comune" di cosa, persona o animale" che ci ricorda i nostri studi elementari e che ha posto le basi alla nostra comprensione della lingua parlata e scritte, si ripropone ora all'inizio dei nostri studi dei linguaggi di programmazione. Questi nomi in programmazione prendono il nome di tipi.

Tipi fondamentali

Esistono alcuni tipi che, più o meno universalmente, costituiscono i mattoncini base per tutti gli altri tipi nella programmazione. Questi tipi rappresentano delle caratteristiche base di ciò che ci circonda.

Guardiamoci intorno. Io adesso sono ne salotto di casa mia. Cosa vedo? Cosa sento? Cosa percepisco? Vedo una libreria con un certo numero di libri dentro. Sento una musica a basso volume. Sento un po' caldo. Vedo una tastiera con tanti caratteri scritti sopra, ed uno schermo con tante parole.

I tipi fondamentali sono:

  • numeri interi: per rappresentare qualcosa che nella nostra descrizione del mondo non può essere diviso o non ci interessa che sia diviso. Ad esempio il numero di libri nella libreria.
  • numeri decimali: per rappresentare qualcosa che ha un valore continuo e divisibile. Ad esempio il volume della musica, la temperatura della stanza.
  • caratteri: per rappresentare un singolo carattere, numero o in generale simbolo. Ad esempio i singoli caratteri che vediamo sulla tastiera: i, 7, €, etc.
  • stringhe: per rappresentare una sequenza di caratteri. Ad esempio una stringa può essere una parola sullo schermo, o un'intera riga, o il titolo di un libro, etc.
  • boolean: per cose che possono essere solo vere o false. Ad esempio se la luce è accesa o spenta.
  • liste (o array): per rappresentare un insieme di cose. Ad esempio la lista di tutti i libri che si trovano nella libreria.

Di seguito un approfondimento su alcuni tipi sopra descritti.

Numeri interi

In matematica, i numero interi possono essere o naturali (zero e i numeri positivi: 0,1,2,3,... ) e relativi (numeri naturali più numeri negativi: ...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...). Non c'è un limite inferiore o superiore al valore che un certo numero può assumere

In informatica, oltre a questo, dobbiamo fare i conti anche con le risorse finite della macchina su cui operiamo. Dobbiamo quindi sempre tener presente che un certo numero intero, occuperà in base alla sua grandezza un certo numero di byte in memoria. Il numero di byte che tipicamente può assumere un intero in memoria è: 1 byte, 2 byte, 4 byte o 8 byte. Un intero di 8 byte è sufficientemente enorme da rappresentare qualsiasi cosa, e di solito non ne servono di più.

Riassumendo, bisogna avere in mente due cose quando parliamo di interi:

  • se il numero sarà sicuramente sempre positivo, o ha senso che possa essere negativo
  • quant'è il valore massimo o minimo che nella pratica il numero può avere, che determina il numero di byte da riservare in memoria.

In C/C++, il segno e la grandezza si dichiara esplicitamente. In Python, i numeri interi sono sempre con il segno ed il compilatore assegna automaticamente il numero di byte in base al valore.

Numeri decimali

I numeri decimali sono quelli con la virgola, e vengono detti anche numeri a virgola mobile, o floating point numbers.

I numeri decimali in informatica sono sempre con il segno. Anche in questo caso dobbiamo però decidere il numero di byte che occupa in memoria. Il numero di byte che può assumere un numero decimale è: 4 byte o 8 byte. Anche in questo caso, un numero decimale di 8 byte può rappresentare bene praticamente qualsiasi cosa che conosciamo, e non servono più byte.

Nei processori a 64bit, la dimensione tipica dei numeri decimali è sempre 8 byte, che vengono detti anche double precision floating point numbers, o semplicemente double. Nei processori a 8, 16 o 32 bit, per motivi di performance di solito si assegnano 4 byte e solo in caso di necessità se ne assegnano 8.

Come per gli interi, in C/C++ bisogna dichiarare esplicitamente se un float occupa 4 o 8 byte. In Python occupa sempre 8 byte.

Caratteri e stringhe

Per la rappresentazione dei caratteri bisogna fare più attenzione rispetto a quella degli interi perché esistono tanti standard diversi che co-esistono tra di loro. Semplificando, attualmente esistono due standard principali:

  • ASCII: rappresenta i caratteri inglesi (senza accenti o altri segni diacritici), i numeri e alcuni simboli base come @, !, #,5 e simili. Usa un byte di memoria e viene utilizzato in casi particolari o in vecchi sistemi
  • UTF-8: rappresenta i caratteri di tutte le lingue (italiano, spagnolo, cinese, indiano, sanscrito, greco antico, etc), i segni matematici, le emoji e tanti altri simboli. Usa un numero variabile di byte: per i caratteri più comuni (essenzialmente quelli ASCII) usa un solo byte, in tutti gli altri casi usa due byte. Alcuni esempi di caratteri UTF-8 sono:,Ẽ,≢,©,∂,🌷, etc.

Nel linguaggio C, per rappresentare un singolo carattere si usa il singolo apice, ad esempio 'k' è il singolo carattere k; per rappresentare le stringhe si usa il doppio apice, ad esempio "hello" è la stringa hello. In C l'espressione 'hello' ritorna un errore.

In Python, non si può rappresentare un singolo carattere, ma esistono solo stringhe. Per rappresentare le stringhe, si può usare sia indifferentemente sia il singolo che il doppio apice, quindi le espressioni "hello" ed 'hello' sono equivalenti.

Come scegliere tra singolo e doppio apice? Dipende se all'interno della stringa che vogliamo rappresentare, ci sono degli apici. Se ci sono dei singoli apici all'interno, conviene usare i doppi apici per le stringhe, in modo che la stringa "l'alba è meravigliosa" sia valida. Se invece all'interno della stringa abbiamo doppi apici, conviene usare esternamente i singoli apici, in modo che ad esempio '"Python" è bello' sia una stringa valida. Se all'interno della nostra stringa ci sono sia singoli che doppi apici, dobbiamo usare il carattere di escape \' e \"; ad esempio possiamo scrivere 'l\'alba è "meravigliosa" oppure `"l'alba è "meravigliosa"'. In caso di incertezza comunque, lo standard è utilizzare il singolo apice.

In Python esistono anche altri modi di rappresentare le stringhe, lo vedremo più avanti.

Boolean

Come abbiamo detto, un boolean rappresenta qualcosa che può essere o solo vero o solo falso. Una variabile boolean può essere assegnata in uno dei seguenti modi:

  • direttamente a vero o falso, ad esempio a = True
  • come risultato di una operazione logica, ad esempio a = 3 > 2

TODO: inserire foto di Boole

Attenzione a non abusare del tipo boolean: usarlo solo quando concettualmente nel nostro mondo non possono esserci altri valori o valori intermedi. Ad esempio immaginiamo che nel nostro mondo ci sono sedie rosse e gialle. Mettere una variabile boolean del tipo is_red, che mi dice se la sedia è rossa, è una pessima idea. Primo perché non è chiaro cosa succede quando il valore è falso e secondo perché se domani arrivano delle sedie blu, devo cambiare tutto il codice :(

Uno dei punti su cui variano molto i diversi linguaggi è come e se convertire altri tipi in boolean. Ad esempio, posso considerare il valore 0 come falso, ed 1 come vero? Posso dire che una lista vuota è falsa, ed una lista non vuota è vera? Oppure che una stringa vuota è falsa, ed una stringa non vuota è vera? Questo in informatica viene detto "Truthy and Falsy" del linguaggio. Per sapere cosa è vero e falso in Python leggete qui, in C++ leggete qui.

Liste (o array)

In quanto esseri umani, una delle cose fondamentali che facciamo continuamente è raggruppare insieme le intorno a noi che abbiano una qualche caratteristica in comune. Potrebbero essere un insieme di libri che si trovano sullo stesso scaffale, o tutta la frutta che abbiamo in casa, o gli articoli che si trovano nel magazzino. Questi insiemi sono rappresentati nei diversi linguaggi di programmazione in modo molto vario e con diversi nomi, ma quasi sempre sono un tipo base del linguaggio stesso.

Nonostante le diversità, una caratteristica comune di tutti i linguaggi è che per definire e manipolare le liste si usano le parentesi quadre []. Ad esempio, una lista di nomi si può definire come names = ["John","Mario",Akira"], e per leggere un elemento di una lista si usa ad esempio names[1].

Attenzione: per convenzione, quasi tutti i linguaggi, inclusi C e Python, cominciano a contare da 0, mentre noi nella vita quotidiana cominciamo da 1. Nella pratica dell'informatica quindi, se una lista ha 3 elementi, il primo elemento della lista è l'elemento 0, e l'ultimo è l'elemento 2. Vedremo degli esempi in seguito.

Una nota sulla nomenclatura: il tipo base di lista in C si chiama array, mentre in Python si chiama list. Tecnicamente tra liste e array ci sono delle differenze, ma quello che interessa a noi in questo momento è che in tutti i linguaggi esistono dei tipi base per rappresentare un insieme di oggetti con delle caratteristiche in comune.

Approfondimento: tipi statici, dinamici, deboli e forti

La caratteristica che probabilmente differenzia maggiormente i vari linguaggi di programmazione tra di loro, è come il linguaggio gestisce i tipi. Ci sono due assi su cui ci si può muovere:

  • static vs dynamic
  • weak vs strong

L'argomento è molto interessante ma anche altrettanto complesso, e richiede una buona conoscenza di come funziona la gestione della memoria, sia durante la compilazione che a runtime.

Questo piccolo paragrafo è solo per mettervi un po' di curiosità e farvi capire che l'oceano è grande :) Ne parleremo in modo più approfondito l'anno prossimo :D