فصل ۲: متغیرها و انواع داده در C++

🎯 هدف این فصل

در پایان این فصل شما باید بتوانید:

1. بفهمید متغیر چیست و چرا استفاده می‌شود.
2. انواع داده‌های اصلی در C++ را بشناسید.
3. متغیرها را تعریف، مقداردهی و استفاده کنید.
4. تبدیل نوع داده (Type Casting) را انجام دهید.
5. با محدوده مقادیر (Range) هر نوع آشنا باشید.

---

۱. متغیر چیست؟

متغیر یک فضای حافظه در برنامه است که برای ذخیره یک مقدار استفاده می‌شود و با یک نام مشخص شناخته می‌شود.

📌 سه بخش مهم یک متغیر:

1. نوع داده (Data Type) → مشخص می‌کند چه نوع اطلاعاتی می‌تواند ذخیره کند.
2. نام متغیر (Variable Name) → برای دسترسی به آن.
3. مقدار (Value) → داده‌ای که داخل متغیر ذخیره شده است.

---

مثال ساده:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int age = 25; // تعریف همزمان نام و مقدار
    cout << "Age: " << age << endl;
    return 0;
}

🔹 خروجی:

Age: 25

---

۲. قوانین نام‌گذاری متغیرها

• باید با یک حرف یا _ شروع شود.
• می‌تواند شامل حروف، اعداد و _ باشد.
• نمی‌تواند از کلمات کلیدی زبان (مثل int, if, while) استفاده کند.
• حروف کوچک و بزرگ تفاوت دارند (age و Age دو متغیر متفاوت هستند).

مثال نام‌های معتبر:

int number, _count, price2;

مثال نام‌های نامعتبر:

int 2ndNumber; // ❌ شروع با عدد
int float;     // ❌ استفاده از کلمه کلیدی

---

۳. انواع داده‌های پایه در C++

C++ چند نوع داده اصلی دارد:

نوع داده	توضیح	اندازه معمول (بایت)	محدوده تقریبی
int	عدد صحیح	4	-2,147,483,648 تا 2,147,483,647
float	عدد اعشاری (تک‌دقت)	4	~ ±3.4E38
double	عدد اعشاری (دقت دو برابر)	8	~ ±1.7E308
char	یک کاراکتر	1	0 تا 255 یا -128 تا 127
bool	درست/غلط	1	true یا false
string	رشته (متن)	متغیر	هر طولی

📌 اندازه‌ها ممکن است در سیستم‌های مختلف متفاوت باشند.

---

مثال از استفاده:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    int age = 30;
    float weight = 65.5;
    double height = 1.85;
    char grade = 'A';
    bool isStudent = true;
    string name = "Ali";

    cout << "Name: " << name << endl;
    cout << "Age: " << age << endl;
    cout << "Weight: " << weight << endl;
    cout << "Height: " << height << endl;
    cout << "Grade: " << grade << endl;
    cout << "Is Student: " << isStudent << endl; // true=1, false=0
    return 0;
}

---

۴. مقداردهی متغیرها

سه راه برای مقداردهی:

int x = 10;    // مستقیم
int y(20);     // سینتکس قدیمی
int z{30};     // C++11: جلوگیری از از دست رفتن داده

---

۵. مقدار پیش‌فرض

متغیرهای محلی (داخل تابع) به طور پیش‌فرض مقداردهی نمی‌شوند و دارای مقادیر تصادفی هستند.

int x;
cout << x; // ❌ مقدار ناشناخته

📌 راه حل → همیشه مقدار اولیه بدهید.

---

۶. ثابت‌ها (Constants)

برای ساخت متغیری که مقدارش تغییر نکند:

const double PI = 3.14159;

سعی در تغییر آن باعث خطا می‌شود.

---

۷. محدوده مقادیر دیتا تایپ‌ها

می‌توان با sizeof و <limits> اندازه و محدوده را پیدا کرد:

#include <iostream>
#include <limits>
using namespace std;

int main() {
    cout << "int size: " << sizeof(int) << " bytes\n";
    cout << "int min: " << numeric_limits<int>::min() << endl;
    cout << "int max: " << numeric_limits<int>::max() << endl;
}

---

۸. تبدیل نوع داده (Type Casting)

دو روش:

1. ضمنی (Implicit) → خود زبان انجام می‌دهد:

int x = 5;
double y = x; // تبدیل از int به double

2. صریح (Explicit) با Cast:

double pi = 3.14;
int n = (int)pi;       // سبک C
int m = static_cast<int>(pi); // سبک مدرن C++

---

۹. نوع داده auto (C++11)

خود کامپایلر نوع را تشخیص می‌دهد:

auto a = 42;    // int
auto b = 3.14;  // double
auto c = "Hi";  // const char*

---

۱۰. نکات و هشدارها

⚠ همیشه متغیر را قبل از استفاده مقداردهی کنید.
⚠ در محاسبات اعشاری از float یا double استفاده کنید.
⚠ برای کار با متن از std::string استفاده کنید، نه char[] (مگر در موارد خاص).
⚠ دقت کنید که تبدیل نوع ممکن است باعث از دست رفتن داده شود.

---

۱۱. اشتباهات رایج

• فراموش کردن مقدار اولیه:

int x;
cout << x; // ❌ خروجی تصادفی

• استفاده از نوع داده اشتباه:

bool b = 100; // ❌ تبدیل به true

• سرریز (Overflow):

int a = 2147483647;
a = a + 1; // ❌ مقدار منفی می‌شود

---

۱۲. تمرین‌ها

تمرین ۱

متغیرهای name، age و salary را تعریف کرده و از کاربر دریافت و چاپ کنید.

تمرین ۲

برنامه‌ای بنویسید که شعاع دایره را بگیرد و محیط و مساحت را با const double PI محاسبه کند.

تمرین ۳

اندازه (sizeof) همه انواع داده پایه را چاپ کنید.

تمرین ۴ (چالش)

برنامه‌ای که مسافت طی‌شده و زمان مصرف‌شده را بگیرد و سرعت متوسط را محاسبه کند (نوع داده مناسب انتخاب کنید).

---

۱۳. جمع‌بندی

• متغیرها برای ذخیره‌سازی داده استفاده می‌شوند.
• انواع پایه شامل int, float, double, char, bool و string هستند.
• همیشه مقدار اولیه بدهید.
• مراقب تبدیل‌های نوع باشید.
• برای مقادیر ثابت از const استفاده کنید.