【c++】【基础】【primer_plus】【第三章】基本数据类型

变量命名规则

变量由字母、数字、下划线组合而成，不能有空格。

数字不能开头。

下划线开头的一般为系统专用全局变量变量，两个下划线开头的一般给编译器使用。

字母区分大小写。

不能是c/c++语言的关键字。

长度不超过31个字符(c89)标准，c99为63个。

整型

所有用来表示整数的数据类型都称为整型。整型分为有符号整型和无符号整型。其中无符号整型前面需加unsigned关键字。

unsigned int a = 10;

长度

整型的长度在不同的操作系统中都有可能不同，所以c++采用了一种灵活的标准。

类型	位数
short	至少16位
int	至少和short一样长
long	至少32位, 且至少和int一样长
long long	至少64位, 且至少和long一样长

例如其在各个位数的操作系统上的长度如下表所示，其中长度单位为字节(8位二进制位)。

类型	16位操作系统	32位操作系统	64位操作系统
short	2	2	2
int	2	4	4
long	4	4	8
long long	8	8	8

最值

我们可以使用<climits>头文件获得整型的最值信息。可使用以下宏定义获得各种整型类型的大小。

SHRT_MAX SHRT_MIN
INT_MAX  INT_MIN
LONG_MAX LONG_MIN
LLONG_MAX LLONG_MIN

我们使用sizeof(int)获得某个类型(这里以int型为例)的字节数。另外，对变量名使用sizeof()函数时，可以不用括号，如sizeof a。

我们使用CHAR_BIT宏来获得当前操作系统一个字节占多少位，一般为8位。

选择

在所有的整型类型中，int是最自然的选择了，大部分操作系统的int都是4字节的，而不用专门进行4字节对齐(可参考操作系统相关知识了解字节对齐的好处)，处理效率最高。

有时候，short也是不错的选择，如果你能保证你的数据集没有很大的数。如果此时恰好你需要存储特别多的这种不很大的数，使用short无疑会帮你节省大量的内存。

long类型的可移植性比较高，如果你要为数据将来的发展或移植考虑，如将原来在32位上跑的程序移植到64位上来，那么请直接使用long吧。

long long用来处理更大的数值，如果你打过acm竞赛就会发现，有些题目的中间结果(比如在取模之前)不用long long还真的是存不下。

有些时候我们把char类型(字符类型)也归为整型，因为它对应着[0，255]区间内的整数，它只占有一个字节，所以比short更节省内存，在某些特殊的情况下也是最好的选择。

后缀

我们使用后缀来表示一个字面量到底属于哪种类型，没有后缀的一般都为int型。如2L表示long型数值2。

具体的整型后缀表如下所示。

类型	后缀
long	L
unsigned long	uL
unsigned long long	uLL

进制

一般我们显示的数值为十进制数，但是c++也可以显示八进制、十六进制的数值。

其中八进制的数据我们一般使用0作为前缀，且保证后面的每一位数不能大于7。而十六进制使用0x作为前缀，且后面每一位数可以使用0~9a~f来表示。

// 十进制(decimal)
int a = 23; 
cout << dec << a << endl;

// 八进制(hexadecimal)
int b = 046; cout << hex << b << endl;

// 十六进制(octal)
int c = 0xAF; cout << oct << c << endl;

char

char类型为单字节字符，表示某一个字符，它将字符与其ascii码相对应。

char类型默认为unsigned char，取值范围为[0,255]。但是也可显示声明为signed char，取值范围变为[-128, 127]。

下面是一个关于char的示例程序。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char ch = 'M';
    int i = ch;
    cout << ch << " - " << i << endl;
    cout.put(ch); cout.put('!');        // 不带回车
    return 0;
}

其输出结果如下。

M - 77
M!

转义序列

我们使用转义序列来表示字符或者字符串(可以理解为由字符串起来的句子)中难以表达的字符，比如我们使用\n来表示回车。部分转义字符如下表所示。

字符含义	转义序列
换行
回车
水平制表
垂直制表
退格
响铃
问号	?
反斜线	\\
单引号	'
双引号	"

c++使用反斜线\作为转义标记。可以想像一下，在c++内部解析一串字符时，当碰到\时，它便会从一张转义字符表中查找有没有与\后面的字符完全吻合的转义序列，如果有的话，则转换其意义之后再输出。这也是为什么看似稀松平常的\在字符串中出现时也需要转义成\\才能输出。

通用字符名

为了可以统一显示世界各地各种千奇百怪闻所未闻的字符，c++采用了一种通用字符名的广宁，它可以显示所有iso10646标准规定的所有unicode字符。其显示方法有以下两种。

4个十六进制位(16位)，如\u006E。

8个十六进制位(32位), 如\U0000222B。

如下面语句。

cout << "k\u00E2rper" << endl;  -- k芒rper

宽字符类型

宽字符也是为了显示更多或者更完整的字符，所以一般会使用更多的空间，如2字节、4字节等。

wchar_t

wchar_t类型的字符串以L作为前缀，一般占用2个字节，且有专门的输入输出处理api，如下代码所示。

wchar_t wch = L 'P' ;           // 使用前缀L表示
wcout << L "hello" << endl;     // 使用wcout和wcin代替cout和cin

char16_t和char32_t

chara16_t与char32_t都是宽类型的字符，一个占16位，一个占32位，如下代码所示。

char16_t ch1 = u'\u00F6';       // 无符号 16位
char32_t ch2 = U'\U0000222B';   // 无符号 32位	

bool 型

进行逻辑运算的数据类型。

bool flag = true;               // 任何非零值
bool ok = false;                // 零值

浮点型

浮点型在计算机中用来表示小数，它的存储方式(可参考计算机组成原理相关知识)，存储大小，以及书写格式等与整型都存在较大的区别。

书写格式

标准小数点表示法如下所示。

0.023 
8.0

E表示法如下所示。

3.45E8
2.52e+5
8.33E-4
7E5
-18.34e24

有效位与取值范围

在IEEE754浮点数表示法里，浮点数的存储分为三个部分，如下所示。

逐点类型	总位数	符号位(决定正负)	指数位(决定范围)	尾数位(小数部分)
float	32(至少32)	1	8	23
double	64(至少48，不少于float)	1	11	52
long double	128(不少于double)	1	15	112

其中指数位可决定取值范围，而尾数位决定有效数字(精度)。下面以float为例详细说明。

float的指数位为8位，所以指数的范围为[-127,128]，则float的取值范围为 \(\[-2^{-128},2^{128}\]\)，此取值范围与正整数有关，可认为负整数无限趋近于0.0了。转换为10进制即为\(\[-3.4\times10^{38},3.4\times10^{38}\]\)。

float的尾数位为23，则\(2^{23}=8388608\)，总共7位，但不能保证所有的7位尾数都是精确的(大于8366608的不精确)，所以float的有效数字位数为6~7位。

下面为一使用浮点数的示例代码。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    float a = 10.0 / 3.0;
    double b = 10.0 / 3.0;
    const float c = 1.0e6;
    
    // 使用定点表示法输出
    cout.setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield);   
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

    cout << "a*c = " << a*c << endl;            // 精度不一样
    cout << "b*c = " << b*c << endl;

    cout << "a*c*10 = " << a*c*10 << endl;      // 结果不正确
    return 0;
}

输出结果如下。

a = 3.333333
b = 3.333333
a*c = 3333333.250000
b*c = 3333333.333333
a*c*10 = 33333332.000000

浮点后缀

浮点类型	后缀	示例
float	F/f	1.234f 1.234F
double	默认类型，无后缀	1.234
long double	L/l	1.234L 1.234l

算术运算符

基本运算符

+ 加法。

- 减法。

* 乘法。

/ 除法。两个操作数都是整数时结果才为整数。

% 求模。两个操作数必须是整数。

优先级

先乘除(取模)，后加减。

可用括号控制优先级。

读者可自行搜索c++运算符优先级表，后续本站也会更新优先级相关资料。

结合性

结合性意为两个优先级相同的运算符被同时用于一个操作数时，需要考虑是左结合还是右结合。

如下代码所示，会从左往右进行计算，因为对于4而言，除法/和乘法*处于同一优先级，但是左结合性的，所以从左往右计算。

120/4*5 = 150;

类型转换

自动类型转换

大范围转小范围(long->int或float->int等)会丢失精度。

初始化时或将一种类型赋值给另一种类型时自动转换。

表达式中包含不同类型时，会出现整型提升，即小范围的类型变为大范围的类型。

参数传递给函数时会发生自动类型转换。

以{}初始化(列表初始化)时，不允许缩窄(float->int)，这是c++11的新规定。

强制类型转换

(typename)value;                // C语言格式
typename(value);                // C++格式 -- 像函数调用一样
static_cast<typename>(value);   // 使用模板函数 -- c++11提供的更严格的转换

auto初探

auto数据类型是c++11新标准定义的数据类型，它可以根据上下文语境自动推断数据类型(如果可以的话)。这在某些时候会给我们写代码时提供极大的便得，甚至实现更强大的功能。

最常见的例子是使用STL(标准模板库，以后会讲到)时迭代元素更加方便，更具有泛型的思想。如下代码所示。此处只作了解，以后会仔细分析auto更详细的用法及原理。

vector<int> x;
vector<int>::iterator it = x.begin();

可简化为如下代码。

vector<int> x;
auto it = x.begin();